Текст книги "100 великих гениев"

Просвещение

Блез Паскаль

Будущий математик и физик родился 19 июня 1623 г. во французском городе Клермон-Ферран. Отец Блеза, Этьен, служил председателем налогового управления, а мать занималась домом и четырьмя детьми.

Когда Блезу исполнилось три года, его мама умерла, и за воспитание детей взялся отец. Этьен хорошо разбирался в математике. Именно он открыл «улитку Паскаля» – особый вид кривой, образованной точкой внутри окружности, вращающейся вокруг другой окружности. Поэтому обучать отпрысков решил на дому. Согласно его программе, Блез должен был познакомиться с древними языками в 12-летнем возрасте, а через три года приступить к изучению математики. Однако мальчик оказался настоящим вундеркиндом. Очень любознательный, он слишком рано, по меркам Паскаля-старшего, заинтересовался литературой (в частности книгами древних философов) и науками, а за обеденным столом постоянно выспрашивал отца о сложении и вычитании чисел.

Однажды Блез спросил родителя, что такое геометрия. Тот описал эту науку как «способ чертить правильные фигуры и находить между ними пропорции». Тогда мальчик взял уголек и принялся рисовать на полу треугольники, квадраты и окружности, называя линии «палочками», а круги – «колечками». Вообще, юный Паскаль всегда пытался найти объяснение вроде бы обыденным явлениям. Например, когда за столом кто-то ударял ложкой о чашку, издавая мелодичный звук, мальчик прикасался к чашке пальцем – и звон стихал. Блез задумался над объяснением странного явления, и впоследствии эти размышления стали основой его «Трактата о звуках».

В 14-летнем возрасте Блез начал посещать еженедельные лекции французского математика и теоретика музыки Марена Мерсенна, который вел дружескую переписку со многими великими современниками, в т. ч. Галилео Галилеем (позже из этих собраний математиков образовалась Французская академия наук). Во время семинаров Паскаль познакомился с геометром Дезаргом и взялся изучать его труды. Рукописи Дезарга были написаны сложным языком, поэтому Блез упростил его формулы и в 17 лет написал свой первый трактат – «Опыт теории конических сечений». Именно там юный ученый изложил теорему, описывающую построение кривой, образованной в результате пересечения конуса плоскостью, по пяти точкам. Позже этот принцип был назван в его честь теоремой Паскаля.

Зимой 1640-го Блез переехал в столицу Нормандии – Руан, где работал его отец. Увидев, как Паскаль-старший делает расчеты в столбик, юноша решил создать «суммирующую машину»: устройство, которое могло бы прибавлять и отнимать. Изобретение Блеза состояло из целого ряда зубчатых колесиков, каждое из которых было помечено числами от нуля до девяти. Полный оборот одного колесика приводил в движение соседнее, что позволяло производить расчеты с шестизначными числами. Хотя работать с такой машиной было трудновато, она стала важным этапом в последующем развитии калькуляторов и компьютеров.

В 24-летнем возрасте Паскаля разбил паралич, и он углубился в изучение религиозной литературы. А год спустя присоединился к янсенистам – группе католиков, веривших в определенные доктрины. Например, что «Бог сотворил внутри сердца каждого человека пустоту, и она не может быть заполнена ничем другим, как Богом Творцом, которого можно узнать через Иисуса Христа».

Однако научную деятельность Паскаль не оставил. Узнав об опытах итальянского ученого Торричелли с трубкой, наполненной ртутью, он попросил своего родственника подняться на вершину вулкана Пюи-де-Дом с такой же трубкой. Разница уровней ртути на вершине горы и у ее подножья составила примерно 8 сантиметров. Этот эксперимент доказал, что по мере увеличения высоты атмосферное давление снижается, а столбик с ядовитым металлом удерживается давлением воздуха, который имеет собственную плотность и массу. Также ученый подтвердил целесообразность использования барометра для определения погодных условий, поскольку показания прибора оказались чувствительны к изменениям влажности и температуры воздуха.

Значительный вклад внес Паскаль и в развитие гидростатики и гидродинамики. В частности, он выявил, что давление, действующее на жидкость в замкнутом пространстве, передается во всех направлениях – независимо от площади, на которую действует эта сила. Данный принцип, известный как закон Паскаля, лежит в основе гидравлического пресса, который тоже был сконструирован Блезом Паскалем. А еще в ходе экспериментов с жидкостями ученый изобрел шприц.

В математической работе «О характере делимости чисел» Паскаль определил алгоритм для вычисления признаков делимости одного целого числа на другое. Также Блез открыл несколько свойств циклоиды – кривой, образованной фиксированной точкой на окружности, которая катится по прямой. Это стало важным этапом развития дифференциального исчисления (применяемого для построения графиков экономической динамики, для измерения мгновенной скорости и пр.) и интегрального исчисления, необходимого для расчетов площади под кривой, пройденного пути при неравномерном движении, массы неоднородного тела и т. п.

В 1651 г. у Блеза умер отец, а его сестра Жаклин, которая была ему близким другом, ушла в монастырь. Чтобы отвлечься от грустных мыслей, Блез стал посещать светские мероприятия и предаваться азартным играм. Впрочем, даже развлекаясь, он не изменял науке. Так, во время игры в кости, вместе с другим математиком – Пьером де Ферма, Паскаль разработал теорию вероятности, создав «формулу игрока», которая выводилась из умножения коэффициента на количество возможно выигранных денег в ставке. А еще он придумал, как вычислять все возможные вероятности результатов с помощью… треугольника. По внешним сторонам обычного равнобедренного треугольника проставлялись единицы, а внутреннее пространство заполнялось числами, каждое из которых равнялось сумме пары вышестоящих чисел. Чтобы ответить, к примеру, на вопрос: «Если я хочу выбрать двух человек из четырех данных, сколько существует возможных пар?» – достаточно было найти 2-е число в 4-й строке фигуры. Впоследствии этот метод лег в основу всех систем страхования, а также нашел применение в разных направлениях науки (например, в квантовой физике, где поведение элементарных частиц можно описать с помощью вероятностей).

Пытаясь сконструировать механизм вечного двигателя, Паскаль использовал груз, который двигался по вращающемуся маховому колесу, – и мимоходом создал игровую рулетку. Кроме того, ученый сконструировал тачку с двумя ручками и одним колесом, а 18 марта 1662 г. по его инициативе в Париже пустили первый в мире общественный транспорт – омнибус, или многоместную повозку на конной тяге.

В 1654 г., чудом выжив в ужасной аварии, Паскаль полностью поменял свои взгляды на жизнь и посвятил себя тому, чтобы обращать людей к Спасителю. Ученый понял, что наука не может дать всех знаний – только «вера показывает нам то, чего не показывают чувства». В 1657 г., полемизируя с иезуитами по поводу религиозной этики и отстаивая превосходство веры над разумом, Паскаль создал шедевр французской сатирической прозы – «Письма к провинциалу».

Скончался Паскаль 19 августа 1662 г., на сороковом году жизни. В память об ученом, который поразил мир своими открытиями и при этом считал человека хрупким существом, балансирующим между двумя безднами – бесконечностью и ничтожеством, названы: кратер на Луне, университет во Франции, язык программирования Pascal и единица измерения давления.

Исаак Ньютон

Выдающийся физик и математик появился на свет 4 января 1643 г. в британской деревушке Вулстхорп. Ребенок родился раньше срока и был настолько слабым, что на протяжении долгого времени его даже не крестили. К счастью, Исаак выжил, хотя впоследствии не отличался крепким здоровьем. Его отец, состоятельный фермер, умер еще до рождения малыша, и в наследство семья получила несколько сотен акров полей и лесов, а также внушительную сумму денег. Мать Исаака вскоре снова вышла замуж и родила еще троих детей, а воспитание первенца поручила своей матери и брату.

С раннего детства Исаак увлекался живописью и поэзией. А еще – мастерил разнообразные игрушки: водяные часы, ветряные мельницы, самокаты, бумажных змеев. При этом общаться со сверстниками не любил, предпочитая одиночество.

В школе хилого и замкнутого мальчишку явно недолюбливали. Как-то раз одноклассник избил Исаака, и после этого Ньютон решил во что бы то ни стало заслужить уважение окружающих. Постепенно он стал лучшим учеником школы, вдобавок еще серьезнее занялся техникой, математикой и исследованием природных явлений.

Однажды Исаак даже победил в состязании по прыжкам в длину. Его соперники не знали, что прыгать лучше по ветру, а Ньютон заметил это и всех обыграл. После он еще поэкспериментировал, прыгая по ветру, против ветра, в безветренных условиях и записывая полученные результаты. Это помогло ему получить представление о силе воздушного потока.

По воле матери, которой нужен был помощник по хозяйству, Исаак вернулся домой, не окончив обучения. Однако работник из него был так себе: намного больше Исаака увлекали книги и конструирование механизмов. И мать, поддавшись уговорам учителей, позволила сыну вернуться в школу.

После выпуска юноша поступил в Тринити-колледж Кембриджского университета и там самозабвенно занялся математикой, астрономией, оптикой, фонетикой и даже теорией музыки. В 21 год Ньютон начал самостоятельную научную деятельность, составив перечень 45 нерешенных проблем человеческой жизни и природы. Тогда же судьба свела его с математиком Исааком Барроу – преподавателем Ньютона, впоследствии – одним из его немногих друзей. Благодаря Барроу молодой ученый сделал свое первое открытие – вывел формулу бинома, т. е. разложения на многочлен натурального двучлена (а + b) в степени n, а через него пришел к своему главному математическому методу – разложению функции в бесконечный ряд. Сегодня каждый уважающий себя школьник если не знает, то, по крайней мере, наслышан о биноме Ньютона.

Продолжая математические изыскания, ученый пришел еще к одному важному открытию – разложению сложных функций в бесконечную сумму более примитивных степенных функций. Кроме того, Ньютон создал таблицу таких первообразных функций, которая вошла во все учебники математического анализа. Это изобретение, по словам ученого, позволяло ему сравнивать площади любых фигур «за половину четверти часа». Также Ньютон придумал численный способ находить корень функции т. н. касательным методом – путем построения отрезков, постепенно приближающихся к графику функции.

В 1665—1667 гг., когда в Англии свирепствовала чума, Ньютон вернулся в родную деревню и занялся исследованием оптических явлений. Пытаясь выяснить, как избавить телескопы от искажений, ученый пришел к изучению преломления света. И в результате сделал вывод: луч – это поток частиц, которые вылетают из некоего источника и движутся по прямой до ближайшего препятствия. Такая модель стала основой современных представлений о световом излучении.

В трактате «Оптика» ученый выделил 5 цветов радужного спектра: красный, желтый, зеленый, голубой и фиолетовый. А чуть позже, стремясь найти соответствие между количеством цветов и тонов музыкальной гаммы, добавил еще два – оранжевый и синий. Кроме того, Ньютон первым догадался, что видеть мы можем благодаря давлению света на сетчатку глаза. Чтобы проверить свою гипотезу, ученый изготовил тонкий изогнутый зонд, вставил его себе в глаз, надавил на внутреннюю сторону глазного яблока – и увидел цветные вспышки и круги.

Примерно тогда же Исаак открыл закон всемирного тяготения, согласно которому между любой парой тел во Вселенной действует сила взаимного притяжения. Хотя идея силы тяготения высказывалась и раньше (например, Эпикуром и Декартом), Ньютон первым догадался, что гравитация действует между двумя любыми телами во Вселенной и что движением падающего яблока управляет та же сила, что и вращением Луны вокруг Земли. Таким образом, открытие Ньютона легло в основу еще одной отрасли науки – небесной механики.

В 1668 г. Исаак вернулся в Кембридж и получил степень магистра Тринити-колледжа. А через год 26-летний ученый стал профессором математики и оптики, сменив на этом посту своего учителя Барроу. Впрочем, преподавание давалось Исааку с трудом, и посещаемость его лекций была невысока. Зато в этот период ученый изобрел телескоп-рефлектор, который прославил его и позволил вступить в Лондонское королевское общество. Несмотря на скромные размеры, телескоп давал 40-кратное увеличение высокого качества – благодаря зеркалу, выполняющему роль светособирающего элемента. Позже с помощью усовершенствованных рефлекторов была открыта планета Уран.

В 1687 г. Ньютон опубликовал «Математические начала натуральной философии». Помимо доказательств закона всемирного тяготения, в этом труде были представлены три закона механики, без которых немыслима классическая физика. Первый – закон инерции – говорит о том, что любое тело сохраняет свою скорость неизменной, пока на него не действуют внешние силы. Второй – закон движения – описывает взаимосвязь между силой, приложенной к телу, и следующим за этим ускорением. Третий закон гласит: сила действия равна силе противодействия; если толкнуть какое-либо тело с некоторой силой, оно ответит ударом той же силы в обратном направлении. Кстати, именно Ньютон ввел термин «масса» в значении меры количества веса – до этого ученые оперировали понятием «вес».

В 1699 г. король назначил Ньютона управляющим Монетного двора, и ученый провел несколько реформ, которые способствовали благосостоянию страны. Долгое время ценность монет была эквивалентна содержащемуся в них количеству металла, и мошенники срезали с краев кусочки металла, чтобы делать из них новые монеты. Ради решения этой проблемы Ньютон предложил прорезать в краях монет маленькие линии (т. е. делать гурт), и с той поры монеты выпускаются именно в таком виде.

Помимо научной деятельности, Исаак Ньютон участвовал в политической жизни страны, регулярно посещая заседания Палаты лордов. Однако за много лет он не проронил там ни слова. Несложно представить себе удивление маститых лордов, когда в один прекрасный день Ньютон наконец-то поднял руку. Все ожидали от него какой-то мудрой речи. Но, увы… Единственное, что промолвил ученый: «Господа, закройте окно, иначе я могу простудиться!..»

Вообще, окружающим Ньютон казался рассеянным. Он почти никогда не смеялся и не сердился, пребывая в состоянии глубокой сосредоточенности. Однажды, собрав за столом гостей, Исаак пошел в кладовую за вином. Но внезапно, озаренный какой-то научной идеей, помчался в кабинет, и к гостям он уже не вернулся. Его помощник вспоминал: «Он не позволял себе никакого отдыха и передышки… считал потерянным всякий час, не посвященный занятиям… его печалила необходимость тратить время на еду и сон».

Ньютон умер в 1727 г. В последний путь его провожал почти весь Лондон.

Антонио Страдивари

Будущий мастер смычковых инструментов родился, как полагают, в 1644 г. на севере Италии – в городе Кремона, издавна славящемся своими скрипичными мастерами. В этом городке и прошло детство маленького Антонио. Впрочем, едва ли его детство можно было назвать счастливым. Отец – кичливый, нелюдимый и скупой – изводил сына всяческими придирками. Поэтому, повзрослев, Антонио ушел из дому и занялся поисками работы.

Вначале он мечтал стать скульптором. Однако его статуи, хоть и изящные, имели невыразительные лица. Затем юноша научился делать прекрасные деревянные украшения для мебели. В какой-то момент увлекся рисованием. Потом решил освоить искусство игры на скрипке. Увы, его пальцам не хватало легкости – звук получался приглушенным и резким. Поэтому о нем говорили: «Ухо музыканта, рука резчика».

В итоге, осознав, что ни в одной из полученных профессий он не сможет стать мастером, юноша захотел найти такое занятие, в котором сочеталось бы искусство художника, резчика и музыканта.

Поиски привели 18-летнего Антонио к Николо Амати – прославленному скрипичному мастеру. Тот согласился взять юношу к себе в ученики. Целый год Страдивари занимался мелким ремонтом, убирал в мастерской и разносил заказы. Но однажды Николо увидел, как Антонио вырезает на бракованном куске дерева такие же отверстия, какие делаются на корпусе скрипки для лучшего звучания. И решил: пора посвятить подмастерье в тайны своего искусства.

Постепенно Антонио научился выбирать дерево, узнал технологию обработки заготовок и секреты пропорций отдельных частей инструмента. Но главное – он понял, как важен лак, которым покрывается скрипка.

Страдивари упорно пытался добиться того, чтобы его скрипка звучала не хуже, чем изделия учителя. А достигнув желаемого, решил: его инструменты должны звучать по-другому – подобно женским и детским голосам.

Со временем Антонио перешел к изготовлению более крупных, по сравнению со скрипками Амати, инструментов, одновременно сделав корпус немного шире и изогнутей по бокам. Так была создана скрипка, которая до сих пор считается классической.

В 1680 г. Страдивари оставил мастерскую Амати, чтобы трудиться самостоятельно. Учитель выдал ему небольшую сумму денег, которой хватило на покупку маленького домика и материалов для изготовления инструментов. Почти все помещение Антонио отвел под мастерскую, оставив для жилья небольшую комнатушку на чердаке.

В том же году Антонио женился на Франческе Ферабоши. Однако супругу он видел редко, посвящая все время работе. На его эксперименты ушли долгие годы. Он взвешивал детали скрипки, пытаясь найти лучшую пропорцию между верхней и нижней декой, экспериментировал с толщиной дек, техникой обработки древесины, рецептом лака. В частности, мастер пришел к тому, что каждую скрипку следует настраивать еще до того, как она собрана; научился «измерять музыку – не циркулем, а звуком», заставив дерево петь. Поскольку каждая древесина резонирует по-своему, Антонио подбирал сорта по их акустическим свойствам. Перебрав сотни вариантов, Страдивари выяснил, что верхняя дека должна быть изготовлена из ели. Но не из саксонской ели, в которой много смолы, а из тирольской или итальянской. А для внутренней отделки подойдут ольха, липа и клен. Причем важен и возраст дерева, и время сруба, и наличие червоточин…

Антонио первым из мастеров обратил внимание на свойства лака. И понял: от него тоже зависит звучание скрипки. Страдивари не просто лакировал свои инструменты – он изобрел систему обработки, благодаря которой его скрипки сохраняли упругость. К сожалению, сейчас этот секрет утерян.

Скрипки его работы получались все лучше и лучше. Их звучание, подобное мелодичному женскому голосу, можно было отличить от тысяч других. Кроме того, Антонио любил расписывать свои инструменты купидонами и цветами, украшать перламутром или слоновой костью, превращая их в настоящие произведения искусства.

К сожалению, долгое время его труды были напрасны: инструменты никто, кроме заезжих музыкантов, не покупал. Солидные заказчики предпочитали скрипки именитого Амати. Для бедняков же творения Страдивари были слишком дороги. Меж тем у Антонио подрастало двое сыновей, а семья прозябала в нищете.

Счастливая звезда Страдивари зажглась лишь в 1700 г., когда он изготовил одну из своих лучших скрипок. Головка инструмента была выполнена в виде головы богини Дианы, в обрамлении тяжелых кос; шейку украшало ожерелье; а чуть ниже размещались изящные фигуры нимфы и сатира, чьи ноги служили крючком для ношения скрипки.

В последующие десятилетия упорного труда Антонио превзошел самого Николо Амати, создав множество прекрасных инструментов. На каждом из них гордо красовалось клеймо Антонио Страдивари: мальтийский крест и инициалы А. S. в двойном круге.

Антонио стал баснословно богатым. В Кремоне даже появилась поговорка: «Богат, как Страдивари». Но назвать себя счастливым он не мог. Франческа умерла. Один из сыновей занялся коммерцией, другой ушел в монастырь; никто из них так и не перенял его мастерства…

В 50 лет Антонио женился на 17-летней Марии Замбели, которая также родила ему двух сыновей. Однако с возрастом Страдивари все сильнее переживал из-за того, что ему некому передать свои знания и опыт. У него были ученики; да и младшие сыновья трудились вместе с ним. Но, глядя на них, Антонио понимал: понять душу скрипки им не дано. Кроме того, у него появился конкурент – Джузеппе Гварнери, чьи инструменты превосходили скрипки Страдивари по силе звучания. Антонио успокаивало лишь то, что Гварнери был пьяницей и дебоширом, а именитые заказчики не могли очернить себя покупкой у столь сомнительного типа.

Страдивари работал всю жизнь практически без выходных. Последнюю скрипку он изготовил в 93 года. Всего мастер создал более 1 тыс. скрипок, каждая из которых уникальна. До наших дней дошло чуть более 400.

Умер знаменитый мастер 18 декабря 1737 г., так и не раскрыв никому своих секретов. Хоронили его с большими почестями, а на могиле в церкви доминиканского ордена была высечена надпись: «Благородный Антониус Страдивариус скончался на 94-м году славной и благочестивой жизни».

Многие поколения ученых пытались разгадать тайну удивительного звучания скрипок Страдивари. Одни предполагали, что это связано с пониженной активностью Солнца в XVIII веке, повлекшей замедление роста деревьев и уплотнение древесины. Другие связывали «пение» инструментов с редкой разновидностью древесного грибка, который развивается в горных реках с особым составом воды. Третьи искали секрет в составе лака, которым мастер покрывал свои скрипки. Четвертые выдвигали гипотезы о том, что Страдивари вымачивал древесину в морской воде, а затем смазывал миром (мол, недаром мастер говорил, что главный его секрет надо искать в Библии)…

Произведя спектроскопический анализ лака на скрипках Страдивари, американский биохимик Джозеф Надьвари нашел 20 различных минералов (в т. ч. кальцит, кварц, полевой шпат и гипс) и рискнул изготовить инструмент по «методу Страдивари». Затем приглашенный музыкант поочередно сыграл на новом инструменте и на скрипке мастера. И сделал вывод: новая скрипка звучит почти так же, как старая, но на ней сложнее играть…

Тайна Антонио Страдивари все еще не раскрыта. Впрочем, это не мешает ценителям музыки наслаждаться волшебным звучанием его скрипок и виолончелей. Изготовленные мастером инструменты считаются достоянием мировой культуры. На них играли такие виртуозы смычка, как Д. Ойстрах, Г. Кремер, В. Третьяков, П. Коган.