Текст книги "Простая одержимость. Бернхард Риман и величайшая нерешенная проблема в математике."

Автор книги: Джон Дербишир

сообщить о нарушении

Текущая страница: 2 (всего у книги 26 страниц)

 
1 + ¹/ ₃+ ¹/ ₉+ ¹/ ₂₇+ ¹/ ₈₁+ ¹/ ₂₄₃+ ¹/ ₇₂₉+ ¹/ ₂₁₈₇+ … = 1 ¹/ ₂. (1.3)
 

А можно, конечно, и на нашей новой линейке менять направление движения: направо на дюйм, налево на треть, направо на одну девятую, налево на одну двадцать седьмую и т.д. (рис. 1.12).

Рисунок 1.12.

Соответствующая арифметика, возможно, не так уж прозрачна, но, как бы то ни было, результат имеет вид

 
1 − ¹/ ₃+ ¹/ ₉− ¹/ ₂₇+ ¹/ ₈₁− ¹/ ₂₄₃+ ¹/ ₇₂₉− ¹/ ₂₁₈₇+ … = ³/ ₄. (1.4)
 

Итак, у нас имеются четыре сходящихсяряда: первый (1.1)подкрадывается слева все ближе и ближе к 2, второй (1.2)приближается к  ²/ ₃попеременно то слева, то справа, третий (1.3)подбирается слева все ближе и ближе к 1 ¹/ ₂, а четвертый (1.4)приближается к ³/ ₄попеременно то слева, то справа. А перед этим мы познакомились с одним расходящимсярядом – гармоническим.

VII.

При чтении математической литературы полезно знать, в какой области математики вы находитесь – какую часть из этого обширного предмета изучаете. Та область, где обитают бесконечные ряды, в математике называется анализом [2]2
  Стандартным русским словосочетанием является также математический анализ(или матанализ, как говорят, например, все те студенты, которые не называют его просто матаном). В переводе в подавляющем большинстве случаев оставлен просто «анализ», чего достаточно для передачи сути дела. Соответственно, прилагательное «аналитический» означает «[изучаемый или выраженный] средствами анализа». (Примеч. перев.)


[Закрыть]. Обычно считается, что анализ занимается изучением бесконечного, т.е. бесконечно большого и бесконечно малого (инфинитезимального). Когда Леонард Эйлер – о котором будет много всего сказано ниже – в 1748 году опубликовал свой превосходный первый учебник по анализу, он назвал его просто Introductio in analys in infinitorum —«Введение в анализ бесконечного».

Однако понятия бесконечного и инфинитезимального привели в начале XIX века к возникновению серьезных проблем в математике и в конце концов были полностью сметены с дороги в ходе большой реформы математики. В современный анализ эти концепции не допускаются. ^{A1} Но они застряли в словарном запасе математиков, и в этой книге я нередко буду использовать слово «бесконечность». Надо только помнить, что оно представляет собой просто удобное и выразительное сокращение для более строгих понятий. Каждое математическое утверждение, где присутствует слово «бесконечность», можно переформулировать, не используя этого слова.

Когда мы говорим, что сумма гармонического ряда равна бесконечности, на самом деле имеется в виду, что если задаться сколь угодно большим числом S,то сумма гармонического ряда [3]3
  Точнее, сумма некоторого числа членов гармонического ряда. (Примеч. перев.)


[Закрыть]рано или поздно превысит S.Видите? Никаких «бесконечностей». Во второй трети XIX века анализ был целиком переписан на языке подобного рода. Если какое-то выражение нельзя переписать таким образом, то оно не допускается в современную математику. Далекие от математики люди иногда меня спрашивают: «Раз вы знаете математику, ответьте на вопрос, который меня всегда занимал: сколько будет бесконечность разделить на бесконечность?» На это я могу ответить только: «Вы произносите слова, которые не имеют никакого смысла. Это не математическая фраза. Вы говорите о „бесконечности“ так, как если бы это было число. Но это не число. С таким же успехом вы могли бы спросить „Сколько будет истина разделить на красоту?“ Я ничего не могу по этому поводу сказать. Я умею делить только числа, а „бесконечность“, „истина“, „красота“ – это не числа».

Каково же тогда современное определение анализа? Для наших целей, как мне кажется, подойдет такое определение: это изучение пределов.Понятие предела лежит в основе анализа. Например, все дифференциальное и интегральное исчисление, составляющее наиболее значительную часть анализа, основано на понятии предела.

Рассмотрим такую числовую последовательность: ¹/ ₁, ³/ ₂, ⁷/ ₅, ¹⁷/ ₁₂, ⁴¹/ ₂₉, ⁹⁹/ ₇₀, ²³⁹/ ₁₆₉, ⁵⁷⁷/ ₄₀₈, ¹³⁹³/ ₉₈₅, ³³⁶³/ ₂₃₇₈, …. Каждая следующая дробь получена из предыдущей по простому правилу: новый знаменатель равен сумме старого числителя и старого знаменателя, а новый числитель равен сумме старого числителя и удвоенного старого знаменателя. Эта последовательность сходится к квадратному корню из числа 2. Например, возведение в квадрат числа ³³⁶³/ ₂₃₇₈дает ^11309769/ _5654884, что равно 2,000000176838287…. Говорят, что предел этой последовательности равен √2.

Рассмотрим еще один пример последовательности: ⁴/ ₁, ⁸/ ₃, ³²/ ₉, ¹²⁸/ ₄₅, ⁷⁶⁸/ ₂₂₅, ⁴⁶⁰⁸/ ₁₅₇₅, ³⁶⁸⁶⁴/ ₁₁₀₂₅, ²⁹⁴⁹¹²/ ₉₉₂₂₅, …. Здесь N-й член последовательности получается так: если Nчетно, то умножаем предыдущий член на ^N / _{( N+ 1)}, а если Nнечетно, то умножаем предыдущий член на ^{( N+ 1)}/ _N . Такая последовательность сходится к числу π.Последняя из приведенных дробей равна 2,972154… (данная последовательность сходится очень медленно). [4]4
  То есть для того, чтобы приблизиться к пределу – в данном случае к числу π– с хорошей точностью, надо брать члены последовательности с достаточно большими номерами. (Примеч. перев.)


[Закрыть]А вот еще пример: 1 ¹, (1 ¹/ ₂) ², (1 ¹/ ₃) ³, (1 ¹/ ₄) ⁴, (1 ¹/ ₅) ⁵, … – эта последовательность сходится к числу, которое примерно равно 2,718281828459. Это необычайно важное число, и мы будем использовать его в дальнейшем.

Стоит заметить, что приведенные только что примеры – это примеры последовательностей, т.е. наборов чисел, записанных через запятую. Это не ряды, члены которых надо складывать. Но с точки зрения анализа ряд – это все-таки слегка замаскированная последовательность. Утверждение «ряд 1 + ¹/ ₂+ ¹/ ₄+ ¹/ ₈+ ¹/ ₁₆+ ¹/ ₃₂+ … сходится к 2» математически эквивалентно такому утверждению: «последовательность 1, 1 ¹/ ₂, 1 ³/ ₄, 1 ⁷/ ₈, 1 ¹⁵/ ₁₆, 1 ³¹/ ₃₂, … сходится к 2». Четвертый член этой последовательности представляет собой сумму первых четырех членов ряда и т.д. (Название последовательности такого типа на математическом языке – последовательность частичных суммданного ряда.) Аналогично, утверждение «гармонический ряд расходится» эквивалентно утверждению «последовательность 1, 1 ¹/ ₂, 1 ⁵/ ₆, 2 ¹/ ₁₂, 2 ¹⁷/ ₆₀, 2 ²⁷/ ₃₂, … расходится». В этой последовательности N-й член равен предыдущему плюс ¹/ _N .

Все это относится к анализу, т.е. к изучению пределов – того, как именно числовая последовательность может приближаться к некоторому предельному числу, никогда точно его не достигая. Когда говорится, что последовательность продолжается неограниченно, имеется в виду, что, сколько бы членов мы уже ни выписали, всегда можно написать следующий. Когда говорится, что последовательность имеет предел, равный a, имеется в виду, что, какое бы малое число xмы ни взяли, начиная с некоторого момента каждый член последовательности будет отличаться от aна величину, меньшую, чем выбранное x. А если вы предпочитаете говорить «Последовательность стремится к бесконечности» или «Предел N-го члена при N,стремящемся к бесконечности, есть a», то вы вправе так выражаться, если вы сами осознаете, что это просто удобная фигура речи.

VIII.

Традиционное деление на дисциплины внутри математики таково.

• Арифметика —наука о целых числах и дробях. Пример теоремы из арифметики: вычитание нечетного числа из четного дает в ответе нечетное число.

• Геометрия —наука о фигурах в пространстве – точках, линиях, кривых, трехмерных объектах. Пример теоремы: сумма углов треугольника на плоскости равна 180 градусам.

• Алгебра– использование абстрактных символов для представления математических объектов (чисел, линий, матриц, преобразований) и изучение правил, по которым эти символы можно комбинировать. Пример теоремы: для любых двух чисел xи yимеет место равенство (x + y)×(x − y) = x ²  − y ².

• Анализ– наука о пределах. Пример теоремы: гармонический ряд расходится (т.е. неограниченно возрастает).

Кроме этого, в современной математике есть, конечно, много всего другого. Например, в ней есть теория множеств, созданная Георгом Кантором в 1874 году а есть «основания» – раздел, который в 1854 году усилиями англичанина Джорджа Буля отделился от классической логики и в котором исследуются логические основы всех математических концепций. Сами традиционные категории также разрослись и стали включать в себя целые новые темы – геометрия вобрала в себя топологию, алгебра – теорию игр и т.д. Еще до начала XIX века происходило значительное просачивание из одной области в другую. Например, тригонометрия (само слово было впервые употреблено в 1595 году) содержит в себе элементы и геометрии, и алгебры. В XVII веке Декарт арифметизировал и алгебраизировал значительную часть геометрии (правда, чисто геометрические доказательства в стиле Эвклида сохранили свою популярность до наших дней за их ясность, изящество и остроумие).

Как бы то ни было, четырехчленное деление сохраняет свою роль в качестве первоначальной ориентировки в математике. Эта классификация полезна и для понимания одного из величайших завоеваний математики XIX столетия, о котором мы далее будем говорить как о «великом соединении» – привязывании арифметики к анализу, что привело к созданию совершенно новой области исследований – аналитической теории чисел. Позвольте познакомить вас с человеком, который одной только публикацией статьи объемом в восемь с половиной страниц дал жизнь аналитической теории чисел, успешно развивающейся и поныне.

Глава 2. Почва и всходы

I.

О Бернхарде Римане известно немного. Он не оставил никаких документов, позволяющих судить о его внутренней жизни, – за исключением того, что можно почерпнуть из его писем. Его современник и друг Рихард Дедекинд оказался единственным близким к Риману человеком, оставившим подробные воспоминания. Но и они занимают всего 17 страниц и проясняют не так много. Я не могу поэтому даже пытаться охватить в дальнейшем изложении всю личность Римана, но все-таки надеюсь, что читатель вынесет из этого рассказа нечто большее, чем просто имя. В данной главе описание научной деятельности Римана и всего, что с ней связано, сведено к минимуму; об этом мы поговорим более подробно в главе 8.

Сначала опишем время и место жизни нашего героя.

II.

Решив, что Французская революция дезорганизовала нацию и сделала французов в силу пробудившихся в них республиканских и антимонархических идей недееспособными, враги Франции попытались извлечь пользу из сложившейся ситуации. В 1792 году огромные силы, в основном состоящие из австрийских и прусских войск, но включавшие и отряд из 15 тысяч французских эмигрантов, двинулись на Париж. К их удивлению, армия революционной Франции оказала сопротивление, навязав наступавшим артиллерийскую дуэль в густом тумане у деревни Вальми 20 сентября того года. Эдвард Кризи в своем классическом труде «Пятнадцать решающих битв в мировой истории» называет это битвой при Вальми. [5]5
  Силы французской армии «Север» под командованием Франсуа Дюмурье и французской армии «Центр» под командованием Франсуа-Кристофа Келлермана остановили продвижение армии под командованием герцога Брауншвейгского Карла Вильгельма Фердинанда. Артиллерийское сражение оказалось тактически безрезультатным, но стратегически важным как доказательство жизнеспособности Французской революции. Книга «Пятнадцать решающих битв в мировой истории» вышла в 1851 г. (Примеч. перев.)


[Закрыть]Немцы называют ее канонадой при Вальми. Под тем или иным именем это событие часто берут за отметку, знаменующую начало серии войн, захлестнувших Европу в последующие 23 года. Эти войны известны как Наполеоновские, хотя есть своя логика в том, чтобы называть их (если бы такое название еще оставалось вакантным) Первой мировой войной, поскольку они в том числе включали столкновения в обеих Америках и на Дальнем Востоке. Когда все в конце концов завершилось мирным договором, выработанным на Венском конгрессе (8 июня 1815 года), Европа перешла в другой долгий (почти в столетие) период – период относительного мира.

Северо-западная Германия после 1815 года. Государство Ганновер состоит из двух частей: ему принадлежат и город Ганновер, и Геттинген. Пруссия состоит из двух больших частей и нескольких более мелких; и Берлин, и Кельн – прусские города. Герцогство Брауншвейгское состоит из трех частей.

Одним из последствий договора явилось некоторое упорядочение ситуации с германскими народами в Европе. До Французской революции говорящий по-немецки европеец мог оказаться подданным или габсбургской Австрии (в этом случае он почти наверняка был бы католиком), или королевства Пруссия (где он с большей вероятностью был бы протестантом) либо жителем одного из трехсот с чем-то мелких княжеств, раскиданных по карте того, что мы сейчас называем Германией. Мог он оказаться и подданным короля Франции или короля Дании либо гражданином Швейцарской конфедерации. («Упорядочение» надо понимать относительно – после него осталась достаточная доля беспорядка, чтобы периодически вызывать войны меньшего масштаба и внести свою лепту в создании предпосылок великих конфликтов XX века.) Австрия сохранила свою империю (включавшую огромное число ненемцев: венгров, славян, румын, чехов и т.д.); в Швейцарии, Дании и Франции при этом оставались те, кто говорил по-немецки. Но все же сделанное было неплохо – для начала. Триста с чем-то административно-государственных единиц, составлявших Германию XVIII столетия, консолидировались в 34 суверенных государства и 4 вольных города, и признанием их культурного единства послужило создание Германского союза.

Крупнейшими германскими государствами оставались Австрия и Пруссия. Население Австрии составляло около 30 миллионов человек, из них лишь 4 миллиона говорили по-немецки. В Пруссии насчитывалось около 15 миллионов подданных, большинство из которых говорило по-немецки. Кроме Австрии и Пруссии только одно германское государство обладало населением более 2 миллионов человек – Бавария. В каждом из четырех оставшихся было менее миллиона жителей: это королевства Ганновер, Саксония, Вюртемберг и Великое герцогство Баден.

Королевство Ганновер было образованием достаточно странным, потому что король в этом королевстве практически отсутствовал. Дело в том, что ввиду сложных династических причин он одновременно являлся королем Англии. Все четыре первых короля, именуемые в Англии «ганноверскими королями», носили имя Георг. [6]6
  Этот исторический факт я усвоил, когда ходил в Англии в школу, с помощью следующей песенки викторианских времен:
Георг был Первый трусом; дажеВторой был ненамного гаже.И не сыскал никто на светеДостойных черт в Георге Третьем.Когда ж Георг Четвертый помер —То, к счастью, был последний номер.( Пер. М. Визеля.)  На самом деле Георги на этом не закончились – в XX веке их было еще двое. (Здесь и далее не отмеченные особо примечания принадлежат автору.)


[Закрыть]Четвертый из них сидел на троне и в 1826 году, когда появился на свет главный герой нашей истории про Гипотезу Римана.

III.

Георг Фридрих Бернхард Риман родился 17 сентября 1826 года в деревушке Брезеленц в выдающемся на восток углу королевства Ганновер. Эта часть королевства известна под названием Вендланд; «венд» – старое немецкое название говорящих по-славянски народов, живших в этих землях. Вендланд был самой западной точкой, достигнутой славянами в ходе великого славянского переселения VI века. Само название «Брезеленц» происходит от слова «береза». Славянские наречия и фольклор сохранились там до Нового времени – философ [7]7
  И математик, один из создателей дифференциального и интегрального исчисления (в частности, автор современного обозначения для интеграла). (Примеч. перев.)


[Закрыть]Лейбниц (1646-1716) поощрял их исследование, однако с самого конца Средневековья в Вендланде постоянно оседало немецкое население, и ко временам Римана это в значительной степени определило его состав.

Вендланд был, да и остается, до некоторой степени захолустьем. В настоящее время это наименее густонаселенный район земли Нижняя Саксония с плотностью населения всего в 110 человек на квадратную милю. Здесь мало промышленных предприятий и больших городов. В прежние времена главным связующим звеном с остальным миром была могучая – шириной около 250 ярдов – Эльба, протекающая всего в 7 милях от Брезеленца. В XIX столетии идущие по Эльбе корабли везли в Гамбург строевой лес и сельскохозяйственную продукцию из Центральной Европы, а на обратном пути загружали уголь и промышленные товары. Недавно, когда Германия в течение нескольких десятилетий была разделена на Восточную и Западную, как раз через Вендланд по Эльбе проходила граница, что ни в коей мере не способствовало развитию региона. Эта равнинная, однообразная местность, на которой фермы перемежаются пустошами, болотами и негустыми лесами, к тому же подвержена наводнениям. Крупное наводнение 1830 года могло оказаться первым значительным событием, вторгшимся из внешнего мира в детство Бернхарда Римана. [8]8
  Другой мощный подъем Эльбы произошел в 1962 г. и вызвал значительные жертвы и разрушения в районе Вендланд. После этого возвели систему крупных дамб. В августе 2002 г., как раз во время завершения моей работы над книгой, Эльба снова вышла из берегов. Однако сооруженные в 1962 г. дамбы выдержали напор, и регион пострадал меньше других, расположенных выше по течению.


[Закрыть]

Отец Римана Фридрих Бернхард Риман был лютеранским священником и ветераном войн с Наполеоном. Уже в зрелом возрасте он женился на Шарлотте Эбелль. Бернхард, бывший вторым ребенком в семье, испытывал особенно тесную привязанность к своей старшей сестре Иде (свою дочь он назовет этим же именем). За ним родились еще четверо детей – мальчик и три девочки. С точки зрения современного жизненного уровня, который мы склонны воспринимать как само собой разумеющийся, нелегко представить себе тяготы, которые приходилось преодолевать немолодому уже деревенскому священнику ради содержания жены и шестерых детей в бедном и малоразвитом районе на задворках государства в начале XIX столетия. Из шести детей Риманов только Ида прожила достаточно долго. Все остальные умерли рано, одной из причин чего могло быть плохое питание в детстве. Мать Римана также умерла рано, еще до того, как ее дети выросли.

Но даже если не говорить о бедности, то нам, живущим и работающим в странах с современной экономикой, все равно требуется усилие, чтобы представить себе, как в те времена и при тех обстоятельствах сложно было найти работу. За пределами больших городов средний класс практически отсутствовал. Тут и там можно было встретить торговца, пастора, школьного учителя, врача или государственного чиновника, но подавляющее большинство населения, не державшего в собственности землю, представляло собой ремесленников, домашних слуг или крестьян. Единственным достойным занятием для женщин было идти в гувернантки; во всех остальных случаях женщины целиком зависели от мужа или других мужчин в семье.

Когда Бернхард был еще ребенком, его отец получил новый приход в Квикборне, в нескольких милях от Брезеленца и ближе к великой реке. Квикборн и сегодня сонная деревня, состоящая из обшитых деревом домов и в основном немощеных улиц, по краям которых растут мощные старые дубы. Это местечко, еще меньшее, чем Брезеленц, оставалось домом для всей семьи до смерти старшего Римана в 1855 году. Оно было средоточием эмоционального мира Бернхарда практически до тридцатилетнего возраста. При каждой возможности он стремился вернуться туда и побыть в кругу семьи – единственном обществе, где он чувствовал себя легко.

Поэтому, когда мы читаем о жизни Римана, его следует представлять себе на фоне именно этого окружения – окружения родного дома, где он рос и воспитывался, которое он заботливо хранил в себе и вдали от которого тосковал. Равнинная, сырая местность; открытый ветрам, освещаемый лишь керосиновыми лампами и свечами, недостаточно отапливаемый зимой и плохо проветриваемый летом дом; долгие периоды болезней домашних, никто из которых не отличался крепким здоровьем (все, по-видимому, болели туберкулезом); один и тот же узкий круг общения семьи священника в отдаленной деревушке; однообразная пища в утяжеленном варианте и без того тяжелой национальной кухни («В течение длительного времени он страдал хроническими запорами», – пишет Нейеншвандер [9]9
  Эрвин Нейеншвандер —профессор истории математики в Цюрихском университете. Он является главным авторитетом по жизни и творчеству Бернхарда Римана; он издал письма Римана. Я использовал в этой книге результаты его исследований. Я также многое взял из двух единственных изданных на английском книг, в которых удалось найти сколько-нибудь обстоятельный рассказ о Римане: «Риман, топология и физика» Михаила Монастырского (перевод 1998 г., выполненный Роджером Куком, Джеймсом Кингом и Викторией Кинг) и «Бернхард Риман, 1826-1866» Детлефа Лаугвитца (перевод 1999 г., выполненный Абе Шенитцером). Хотя это математические биографии – т.е. в них больше математики, чем биографических фактов, – обе книги позволяют составить хорошее представление о самом Римане и о его времени и содержат много ценных наблюдений. (См.: Монастырский М.И.Бернхард Риман. Топология. Физика. М.: Янус-К, 1999. – Примеч. перев.)


[Закрыть]). Как они все это перенесли? Но они не знали лучшей доли, а простой сердечной привязанности и любви порой достаточно, чтобы участием поддержать человеческий дух среди невзгод.

IV.

Всё это изобилие государств – королевств, княжеств, герцогств и великих герцогств, – составлявших во времена Римана северную Германию, по большей части представляло собой независимые друг от друга образования, каждое из которых проводило свою собственную внутреннюю политику. И в этой аморфной структуре находилось место для гордости за свое государство и для соревнования с соседями.

Во многих аспектах пример подавала Пруссия. Восточные области этого королевства оставались единственным германским государством, сохранившим после поражений 1806-1807 годов по крайней мере некоторую степень независимости от Наполеона. Под давлением постоянно нависающей угрозы пруссаки сконцентрировались на реформе внутренней жизни; в 1809-1810 годах, в частности, под руководством философа, дипломата и лингвиста Вильгельма фон Гумбольдта в Пруссии пересмотрели всю систему среднего образования. Классицист фон Гумбольдт был человеком, жившим в башне из слоновой кости, который однажды сказал: «Alles Neue ekelt mich an» – «Все новое меня отвращает» (его брат Александр был великим путешественником и естествоиспытателем). Но, как ни странно, реформы, проведенные этим закоренелым реакционером, в конце концов превратили образовательную систему в германских государствах в самую передовую в Европе с точки зрения учебного процесса.

В основу образовательной системы была положена десятилетняя гимназия, предназначенная для обучения с десятилетнего до двадцатилетнего возраста. В самом первоначальном виде учебный план в гимназии выглядел следующим образом:

латынь	25 процентов
греческий	16 процентов
немецкий	15 процентов
математика	20 процентов
история и география	10 процентов
естественные науки	7 процентов
религия	7 процентов

Для сравнения, в 1840 году в широко известных английских школах для мальчиков 75-80 процентов учебного времени – 40 часов в неделю – отводилось на изучение классических языков и литературы (Джонатан Гаторн-Харди, «Феномен частных школ»).

В Квикборне не было гимназии, и Риман начал по-настоящему учиться в школе лишь в четырнадцатилетнем возрасте, что соответствовало четвертому классу гимназии. Сама гимназия находилась в городе Ганновере, столице королевства, в 80 милях от Квикборна. Выбор в пользу Ганновера определялся тем, что там жила бабушка Бернхарда по материнской линии, и это позволяло семье Риман сэкономить на плате за проживание. До поступления в гимназию Римана обучал отец при некотором содействии деревенского учителя по фамилии Шульц.

Четырнадцатилетнему Риману пришлось в Ганновере несладко: он был смертельно застенчив и к тому же сильно тосковал по дому. Его единственным внеклассным занятием, насколько нам известно, был поиск доступных ему по карману подарков, которые он посылал на дни рождения родителям, братьям и сестрам. После смерти бабушки в 1842 году ситуация несколько поправилась – Римана перевели в другую гимназию, на этот раз в городе Люнебург. Вот как Дедекинд описывает новое положение дел.

Большая близость к дому и представившаяся в силу этого возможность проводить каникулы вместе с семьей добавили немного счастья в его более поздние школьные годы. Нет сомнения, что путешествия туда и обратно, в основном совершавшиеся пешком, изматывали его физически, как никогда ранее. [10]10
  Еще бы не изматывали. 38 миль по прямой – это 10 часов ходьбы быстрым шагом.


[Закрыть]Его мать, которую, увы, ему скоро предстояло потерять, выражала в своих письмах сильное беспокойство по поводу его здоровья, прибавляя многочисленные сердечные предупреждения, чтобы он избегал слишком больших физических нагрузок.

Не похоже, чтобы Риман был хорошим учеником. При его складе ума он мог сосредоточиваться только на вещах, которые он находил интересными; по большей части это была математика. Кроме того, он был перфекционистом, для которого скрупулезность в написании безупречного сочинения была важнее срока, в который он это сочинение напишет. Чтобы подтянуть его в плане школьных занятий, директор устроил так, что Риман поселился вместе с учителем древнееврейского языка по фамилии Зеффер или Зайфер. Заботами этого господина Риман настолько улучшил успеваемость, что в 1846 году его приняли в Геттингенский университет на богословский факультет. Предполагалось, что он станет священником, как и его отец.

V.

Геттингенский университет был единственным университетом в области юрисдикции Ганноверской церкви, так что это был вполне естественный выбор. Название «Геттинген» будет постоянно возникать на протяжении всей этой книги, поэтому несколько слов о его истории будут нелишними. Геттингенский университет был основан в 1734 году Георгом II Английским (который являлся курфюрстом Ганновера [11]11
  Ганновер стал королевством только в 1814 г. До этого его правители носили титул курфюрста, означавший их право участвовать в выборах императора Священной Римской империи. Священная Римская империя прекратила свое существование в 1806 г.


[Закрыть]) и быстро попал в число лучших германских провинциальных университетов; в 1823 году в нем обучалось более 1500 студентов.

Однако 1830-е годы были тревожным временем. Из-за политических волнений, затронувших как студентов, так и профессоров, в 1834 году число обучающихся упало до цифры менее чем в 900 человек. Три года спустя ситуация достигла критической стадии, а Геттинген стал известен на всю Европу. В 1837 году король Англии и Ганновера Вильгельм IV умер, не оставив законного наследника, и английский трон перешел к его племяннице Виктории. Ганновер, однако, придерживался салических законов средневековых франков, по которым трон мог наследовать только потомок мужского пола. На этом Англия и Ганновер расторгли взаимные объятия. Новым правителем Ганновера стал Эрнст-Август, старший из здравствовавших потомков Георга III.

Эрнст-Август был большим реакционером. Его первым актом стала отмена либеральной конституции, пожалованной за четыре года до этого Вильгельмом IV. Семь видных профессоров Геттингенского университета отказались принести присягу в поддержку новой конституции и были уволены. Троих из них даже изгнали за пределы королевства. Уволенные ученые, известные как «геттингенская семерка», стали героями среди социальных и политических реформаторов по всей Европе. [12]12
  Эрнст-Август был предпоследним королем Ганновера. В 1866 г. это королевство стало частью Прусской империи, что оказалось поворотным моментом в создании современной Германии. (Носивший титул герцога Камберлендского Эрнст-Август был пятым сыном Георга III. Королева Виктория была дочерью его старшего брата Эдуарда, герцога Кентского, умершего в 1828 г. – Примеч. перев.)


[Закрыть]К уволенным относились и двое братьев Гримм, прославившихся своими сказками; они были серьезными кабинетными учеными-филологами.

В ходе перемен, последовавших за прокатившимися по Европе волнениями и переворотами 1848 года, Ганновер получил новую либеральную конституцию. По крайней мере один из «геттингенской семерки», физик Вильгельм Вебер, был восстановлен в должности. Университет вскоре вернул себе свой былой блеск и в конце концов, как мы увидим, стал знаменитым центром знаний. Но когда Бернхард Риман появился там в 1846 году, этот подъем еще не наступил. Риману Геттингенский университет представился местом, находящимся в состоянии упадка, поскольку число студентов еще не выровнялось после событий девятилетней давности.

Тем не менее одно существенное обстоятельство делало Геттинген привлекательным местом для молодого Римана. Геттингенский университет был университетом Карла Фридриха Гаусса, величайшего математика своего времени (а возможно, и всех времен). [13]13
  Оценки разнятся, но Гаусса почти всегда ставят в число первых трех – как правило, вместе с Ньютоном и Эйлером или Архимедом.


[Закрыть]

Когда Риман прибыл в Геттинген, Гауссу было 69 лет. Его лучшие работы были уже сделаны, а преподавал он немного, относясь к преподаванию как к пустой трате времени. Однако его присутствие в любом случае должно было произвести впечатление на Римана, который к этому моменту уже заразился вирусом математики. Известно, что Риман ходил на лекции Гаусса по линейной алгебре и на лекции Морица Штерна по теории уравнений. В какой-то момент в течение академического 1846-47 года Риман, по-видимому, признался отцу, что его куда более интересует математика, нежели теология; отец, судя по всему, бывший добрым родителем, признал сделанный сыном выбор жизненного поприща. Так Бернхард Риман стал математиком.

VI.

О личности Римана в зрелом возрасте до нас дошло очень немногое. Основным источником служат короткие воспоминания Дедекинда, уже упоминавшиеся в начале главы. Эти воспоминания, написанные спустя 10 лет после смерти их героя, были напечатаны в качестве дополнения к первому изданию «Собрания трудов» Римана (однако, насколько мне известно, они так и не были переведены на английский). [14]14
  Генрих Вебер и Рихард Дедекинд подготовили первое издание в 1876 г. Самое последнее издание «Собрания трудов», составленное Рагаваном Нарасимханом, вышло в 1990 г. Кстати, по-немецки «собрание трудов» – Gesamelte Werke, и эти слова так часто встречаются в математической литературе, что, по моим наблюдениям, англоговорящие математики употребляют их по-немецки, совершенно не отдавая себе в этом отчета.


[Закрыть]Я существенно опирался на эти воспоминания, так что многие утверждения и в этой главе, и в главе 8 должны были бы сопровождаться словами «согласно Дедекинду», о чем читателю следует постоянно помнить. Хотя Дедекинд мог, разумеется, ошибаться фактологически, он имел самые большие основания претендовать на то, чтобы считаться Риману другом. Он был прямым и честным человеком, и мне никогда не встречалось никаких намеков на то, что он писал о своем герое как-то иначе, нежели скрупулезно излагая истину, за единственным и объяснимым исключением, о котором будет сказано чуть ниже. Другие доступные источники – это личные письма Римана, многие из которых сохранились, а также случайно зафиксированные комментарии студентов и коллег.

Всё вместе говорит нам следующее.

1. Риман был чрезвычайно застенчивым человеком. Он избегал человеческих контактов настолько, насколько это удавалось, и неуютно чувствовал себя в кругу других людей. Его единственные близкие привязанности – а они были и правда очень близкими – концентрировались в семье, а какие бы то ни было другие связи, если и возникали, касались математики и математиков. Когда он находился вдали от семьи, от дома отца в его приходе Квикборн, он страдал от тоски.

2. Он был очень набожным, в духе немецкого протестантизма (Риман был лютеранином). По его убеждению, суть религии, если буквально переводить с немецкого, как об этом пишет Дедекинд, заключалась в том, чтобы «ежедневно ответствовать за себя пред лицом Господа».

3. Он глубоко размышлял о философии и рассматривал свою работу в сфере математики в более широком философском контексте.

4. Он был ипохондриком, как в старом, так и в новом понимании этого слова. (Раньше оно стояло в ряду синонимов к выражению «подверженный депрессиям».) Дедекинд избегает этого слова, вероятно, из-за уважения к чувствам вдовы Римана, которая очень не хотела, чтобы ипохондрия Римана стала широко известной. Тем не менее Дедекинд ясно дает понять, что Риман был подвержен наплывам очень глубокой печали, в особенности после смерти своего отца, которого он боготворил. Способом справиться с этим для Римана было погружение в работу.

5. Он никогда не отличался хорошим здоровьем; особенно разрушительное влияние на него оказали долгие годы лишений, которым в той стране и в те времена бедному человеку приходилось подвергать себя, если он намеревался получить высшее образование.

Есть соблазн воспринимать Римана как довольно унылую личность, при этом несколько патетического склада. Но это означало бы, что мы принимаем во внимание лишь внешние черты и манеры. Под внешностью застенчивого и неуверенного в себе человека скрывался блестящий и потрясающе дерзкий ум. Сколь бы робким и вялым ни казался этот человек тем, кто эпизодически с ним встречался в обыденной жизни, в математике Риман демонстрировал бесстрашный размах и энергию, свойственные кампаниям Наполеона. Его математические друзья и коллеги, разумеется, знали об этом и относились к нему с почтением.

В связи с Риманом мне вспоминается один эпизод из романа Сомерсета Моэма «Луна и грош», основанного на жизни художника Гогена. Герой Моэма, подобно Гогену, умирает от проказы в хижине на острове в Тихом океане, куда он удалился в поисках своего видения искусства. Узнав, что тот умирает, местный доктор приходит в его хижину. Это бедная лачуга, убогая и полуразвалившаяся. Но, переступив порог, доктор в изумлении обнаруживает, что изнутри стены с пола до потолка завешаны великолепными, волшебной красоты картинами. Риман подобен той хижине: на взгляд извне он был достоин жалости; внутри же он сиял ярче солнца.

VII.

В области высшего образования реформы Вильгельма фон Гумбольдта в течение некоторого времени давали положительные результаты только в столице Пруссии Берлине. Положение в других немецких университетах оставалось таким, как оно описано у Генриха Вебера в предисловии к «Собранию трудов» Римана:

Университеты и смысл их существования воспринимались их коронованными покровителями как место для подготовки юристов и врачей, учителей и проповедников, а также место, где сыновья знати и богачей могли бы проводить время ярко и со вкусом.

И действительно, реформы фон Гумбольдта временно оказали на немецкое высшее образование негативный эффект. Они привели к повышению спроса на квалифицированных учителей старших классов, а единственным способом удовлетворить этот спрос была подготовка этих учителей в университетах. Даже великий Гаусс в 1846-1847 годах читал в Геттингенском университете в основном элементарные курсы. В поисках более серьезных возможностей Риман перевелся в Берлинский университет. Два года, проведенные в этом учреждении, где наставниками были лучшие математические умы Германии, подвели Римана к полной математической зрелости.