Ж. А. Пуанкаре > Г. А. Лоренц > А. Эйнштейн

Вид материала

Подобный материал:

Творцы нового

Светило мировой науки

Б

Создатели теории относительности
лизорукий, левша, удивительно неловкий в обычной жизни, он уже в начале учебы рассматривался профессорами как «математическое чудовище». Его рассеянность и его отрешенность от житейских проблем были легендарными. Вследствие беспримерной щедрости он приписывал другим открытия, которые сделал сам. Ученый широкого профиля: математик, физик, механик, астроном, философ... Его работы вызвали бурю в научных кругах. Он подлинный лидер мировой науки, превосходил всех математиков своего времени. Основоположник качественных методов теории дифференциальных уравнений и топологии. Создатель основы теории устойчивости движения и конвенционализма. Член Французской Академии наук, ее президент. И сегодня мы пользуемся плодами его гигантской деятельности…

О
Ж.А. Пуанкаре

Г.А. Лоренц

А. Эйнштейн
творчестве героя очерка я прочитал большое количество публикаций, обобщил их. Он обладал уникальным талантом, ему принадлежат великие научные открытия, обессмертившие его имя. Представляю его читателям газеты: гениальный французский математик, физик, философ, иностранный член-корреспондент Петербургской академии наук, действительный член Французской академии наук, ее президент Жюль Анри Пуанкаре. Родился он 29 апреля 1854 года в г. Нанси (Лотарингия, Франция) в семье профессора медицины Леона Пуанкаре. Вся жизнь матери Евгении Лануа была посвящена исключительно воспитанию детей – сына Анри и дочери Алины, которая была младше Анри на два года. Удивляет и тревожит родственников необычная рассеянность маленького Анри. От этого недостатка ему никогда не избавиться, и со временем о рассеянности знаменитого Пуанкаре будут рассказывать целые легенды. Никому еще невдомек, что рассеянность Анри свидетельствует о врожденной способности почти полностью отвлекаться от окружающей действительности, глубоко уходя в свой внутренний мир. Здесь прерву рассказ о нем и вкратце поведаю читателям о том, как проходила сравнительно короткая жизнь Пуанкаре:

- первое место и премия на Общем конгрессе по элементарной математике лицеев Франции (1872),

- первое место и премия на Общем французском конгрессе по специальной математике (1873),

- премия Поиселе Парижской академии наук (1885),

- член Французской академии наук (1887),

- международная премия шведского короля Оскара II (1889),

- член Лондонского королевского общества (1894),

- иностранный член-корреспондент Петербургской академии наук (1895),

- президент Французского астрономического общества,

- член Бюро долгот в Париже (1893),

- премия Жана Рейно Парижской академии наук (1896),

- золотая медаль Лондонского королевского астрономического общества (1900),

- председатель второго Международного математического конгресса (1900),

- вице-президент Международного физического конгресса (1900),

- медаль имени Дж. Сильвестера Лондонского королевского общества (1901),

- золотая медаль фонда им. Н.И. Лобачевского Физико-математического общества Казани (1904),

- премия им. Я. Бойяи Венгерской академии наук за развитие математики (1905),

- президент Французской академии наук (1906),

- золотая медаль Французской ассоциации содействия развитию науки (1909)…

Вот привел эту информацию, а сам думаю, что этих наград хватило бы на долю нескольких выдающихся личностей, тем более, что всего этого добился человек, который в детстве был между жизнью и смертью. По этому вопросу авторы публикаций указывают: в детстве Анри заболел дифтерией и на несколько месяцев превратился в немощного узника, прикованного к постели, с печатью молчания на устах – болезнь осложнилась параличом ног и мягкого неба. Силы очень медленно возвращались к измученному болезнью организму. Паралич ног отступил быстрее, но шли месяцы, а Анри по-прежнему был бессловесным. Он стал особенно внимательным к звуковой стороне жизни, текущей совсем рядом, за дверями комнаты. Слух стал единственным связующим звеном между ним и остальным миром. Анри стал вместилищем невысказанных звуков. Много лет спустя психологи, обследуя гениального ученого, отметят у него нечасто встречающуюся особенность – красочное восприятие звуков. Каждый гласный звук ассоциируется у Пуанкаре с каким-нибудь цветом. Обычно способность эта, если она имеется, сильнее всего проявляется в детском возрасте. У Анри Пуанкаре она сохранилась до конца жизни.

К счастью, самые худшие опасения не оправдались: Анри обрел способность говорить. Но очень долго не проходила физическая слабость. Все заметили, что после болезни Анри очень переменился не только внешне, но и внутренне. Он стал робким, мягким и застенчивым. Домашним обучением Анри, ослабленного болезнью, занимается живший по соседству Альфонс Гинцелин, давний друг семьи Пуанкаре – широко образованный и эрудированный человек, прирожденный преподаватель. У него была оригинальная педагогика: урок за уроком проходил Анри своеобразный курс обучения. Не обошли они своим вниманием биологию, географию, палеонтологию, историю, правила грамматики, четыре действия арифметики. Учитель рассказывал, а Анри слушал и запоминал. Учитель не без удивления убедился, что Анри неплохо считает в уме. Но чем бы они ни занимались, Анри редко приходилось брать в руки перо или карандаш. С него не спрашивали письменных заданий. Постороннему наблюдателю могло показаться, что учитель просто беседует со своим учеником о всякой всячине. От природы великолепная слуховая память Анри еще больше окрепла и обострилась от этих упражнений. Опыт усвоения знаний почти без фиксации на бумаге, с минимумом письменной работы, попав на «благодатную» почву, вырос в глубоко своеобразную, резко индивидуальную манеру. На всю жизнь останется у него если не отвращение, то, по крайней мере, пренебрежение к записям, к процессу графического закрепления своих знаний, фиксированию знаний на бумаге. Эту его черту не смогли исправить все последующие годы учебы.

Преподаватели нансийского лицея были довольны прилежным и любознательным учеником: он учился очень хорошо, был первым учеником в классе. Сочинение по французскому языку, которое он написал в конце девятого класса, профессор лицея назвал «маленьким шедевром» за стиль и вдохновенно-эмоциональное изложение. Математика, а вернее арифметика, не затронула его души, хотя он без особых затруднений справлялся с излагаемым материалом. Но однажды в дом Пуанкаре явился один из преподавателей лицея. Весьма взволнованный, он сообщил встретившей его хозяйке дома: «Мадам, ваш сын будет математиком!» И так как лицо мадам Пуанкаре не отразило ни восторга, ни удивления, новоявленный пророк поспешил добавить: «Я хочу сказать, он будет великим математиком!»

Несмотря на обнадеживающие и недвусмысленные успехи по математике, он переходит на отделение словесности. По-видимому, таково было желание его родителей, считавших, что их сын непременно должен получить полное гуманитарное образование.

5 августа 1871 года лицеист Пуанкаре успешно сдал экзамены на бакалавра словесности с оценкой «хорошо». Через несколько дней Анри изъявил желание участвовать в экзаменах на степень бакалавра наук. Экзамен состоялся 7 ноября 1871 года. Пуанкаре выдержал его, но лишь с оценкой «удовлетворительно». Подвела его письменная работа по математике, которую Анри попросту провалил. История этого казуса такова: опоздав на экзамен, весьма возбужденный и выбитый из колеи, Анри плохо понял задание. Требовалось вывести формулу для суммы геометрической прогрессии. Но Пуанкаре отклонился от темы и начал излагать совершенно другой вопрос. В результате написанная им работа заслуживала лишь неудовлетворительной оценки. По формальным правилам Анри должен был в этом случае выбыть из числа экзаменующихся. Но слава о его необычных математических способностях достигла даже стен университета, где проходили экзамены на бакалавра. Университетские профессора отнеслись к его провалу как к досадному недоразумению и закрыли глаза на некоторое нарушение формальных канонов ради торжества справедливости. Им не пришлось об этом пожалеть, когда они присутствовали на устном экзамене. Анри отвечал уверенно и блестяще, продемонстрировав свободное владение материалом. Ему была присуждена степень бакалавра наук.

Получив диплом бакалавра наук, Анри поступает в класс элементарной математики. Только теперь по-настоящему полно и самозабвенно отдается он своему будущему призванию. Не довольствуясь рекомендованными учебниками, он изучает более серьезную математическую литературу: «Геометрию» Руше, «Алгебру» Жозефа Бертрана, «Анализ» Дюамеля, «Высшую геометрию» Шаля.

Два следующих лета - 1872 и 1873 годов - были ознаменованы тем, что Анри Пуанкаре занял первые места на Общем конкурсе по элементарной математике и на Общем конкурсе по специальной математике.

В октябре 1873 года 19-летний Анри поступает учиться в Политехническую школу, одно из самых престижных учебных заведений Франции: здесь готовили специалистов на высшие технические должности в государственном аппарате и в армии. После вступительных экзаменов Пуанкаре выходит на первое место в списке лучших учеников школы, но затем постепенно теряет его. Виной тому были такие предметы, как военное дело, черчение и рисование. Как и в лицее, Анри не проявляет никаких признаков художественного дарования. Даже на занятиях по математике, если он чертит на доске прямые линии, сходящиеся в одной точке, то они оказываются у него ни прямыми, ни сходящимися.

На первое место выходит друг Пуанкаре – Бонфуа, которому досталось Полное собрание сочинений Лапласа, вручаемое по традиции лучшему питомцу Политехнической школы от Академии наук. Пуанкаре на втором месте, но по основным физико-математическим дисциплинам и по химии Анри опережает всех. Потом поступает в Горную школу, наиболее авторитетное в то время специальное высшее учебное заведение. Здесь Анри уже всерьез взялся за научные исследования. В голове его роятся идеи, которые два года спустя лягут в основу докторской диссертации.

Гастон Дарбу, тридцатишестилетний французский математик, профессор Сорбонны и Нормальной школы, запомнил Анри еще со времени сдачи им вступительных экзаменов в эту школу. О диссертации Пуанкаре у него сложилось самое высокое мнение: «С первого же взгляда мне стало ясно, что работа выходит за рамки обычного и с избытком заслуживает того, чтобы ее приняли. Она содержала вполне достаточно результатов, чтобы обеспечить материалом много хороших диссертаций».

С апреля 1879 года выпускник Горной школы Анри Пуанкаре становится горным инженером на шахте в Везуле, там он чуть не попал в аварию.

1 декабря 1879 года он отбывает в Канн, где был назначен преподавателем курса математического анализа на Факультете наук. В феврале 1881 года в авторитетном французском научном журнале появилась первая заметка Пуанкаре о фуксовых функциях. Это было настоящее научное извержение, как оценили его некоторые математики. За два года Пуанкаре опубликовал серию из 25 заметок и нескольких обширных мемуаров. Первые работы Пуанкаре сразу же привлекли к нему внимание европейских математиков, заставили их пристально следить за его уверенными шагами. Маститый немецкий математик Карл Вейерштрасс в письме к своей любимой ученице Софье Ковалевской пишет: «Обратила ли ты внимание на последние работы Пуанкаре? Это, во всяком случае, крупный математический талант...» До 1884 года Пуанкаре публикует еще пять работ о новых функциях, названных им фуксовыми.

Время пребывания Анри в Канне оказалось весьма важным, если не решающим, для его последующей судьбы. Именно здесь произошли те свершения, которые на долгие годы определили его жизнь и научную деятельность. Блестящие научные достижения молодого ученого, связанные с открытием автоморфных функций, создали ему большую известность в европейских научных кругах. Но при всей своей занятости и углубленности в сложнейшие проблемы математики Пуанкаре сумел заинтересоваться одной прелестной молодой особой и в то же время привлечь ее внимание к себе. Посвятив свое высокое интеллектуальное горение фуксовым функциям, он отдал мадемуазель Полен д'Андеси благородный пыл своего сердца. 20 апреля 1881 года в Париже торжественно состояла их свадьба. Сначала у них долго не было детей, потом в 1887 году родилась Жанна, через два года – Ивонна, еще через два года – Генриетта и еще через два года – сын Леон. Жизнь семьи текла тихо и спокойно. Напряженная работа Пуанкаре была бы просто немыслима без жесткого режима. Его друг Аппель писал: «Полен окружила своего мужа семейной атмосферой, глубоко спокойной и тихой, которая только позволяет совершить гигантскую работу мысли».

В свои 27 лет благодаря блестящему открытию фуксовых (автоморфных) функций Пуанкаре предлагают должность преподавателя на Факультете наук в Парижском университете. Семья Пуанкаре перебирается в столицу Франции. В октябре 1881 года он приступает к исполнению своих новых обязанностей. Свое свободное время Пуанкаре делит между домашним очагом и наиболее близкими друзьями – Полем Аппелем и Эмилем Пикаром – формируется математическое трио. Молодые математики сразу же оказались среди самых деятельных участников в подготовке выпусков специального журнала «Бюллетень математических наук и астрономии. В этот период Пуанкаре глубоко иccледовал вопрос об особых точках дифференциальных уравнений. Он выделил и классифицировал особые точки семейства интегральных кривых, изучил характер поведения интегральных кривых в окрестности особых точек, исследовал предельные циклы. С осени 1886 года Пуанкаре возглавил кафедру математической физики и теории вероятностей Парижского университета, а в январе 1887 года (в возрасте 33 лет) был избран членом Академии наук Франции.

Важные работы Пуанкаре провел в области математической физики: он исследовал трехмерные колебания, вывел основную формулу теории распространения волн (в задаче о дифракции радиоволн), изучил ряд задач теплопроводности и теории потенциалов. Ему принадлежат также труды по обоснованию принципа Дирихле.

На международный конкурс, объявленный в январе 1889 года королем Оскаром II, было представлено одиннадцать работ. Жюри конкурса признало лучшими две из них, в том числе работу «О проблеме трех тел и об уравнении динамики». Это был мемуар Анри Пуанкаре, удостоенный премии и который представлял собой обширное исследование по небесной механике. Известно, что подобно великому Леонарду Эйлеру, Пуанкаре за короткий срок переосмыслил и обновил складывавшийся в течение двух столетий математический аппарат небесной механики, использовав самые последние достижения математики. В трехтомном трактате «Новые методы небесной механики» (1892-1899) Пуанкаре исследовал периодические и асимптотические решения дифференциальных уравнений, доказал асимптотичность некоторых рядов, являющихся решениями дифференциальных уравнений с частными производными, ввел методы малого параметра, метод неподвижных точек. Вклад Анри Пуанкаре в небесную механику был столь значительным, что на вакантное место главы кафедры небесной механики Сорбонны он утверждается единогласно. С осени 1896 года профессор Пуанкаре уже ведет курсы по некоторым традиционным разделам небесной механики.

6 августа 1900 года в Париже во Дворце конгрессов начал работать второй Международный математический конгресс, его председателем был избран Анри Пуанкаре, а физики избрали его вице-президентом Международного физического конгресса. Это свидетельствовало о признании его одним из лидеров мировой науки.

Активной творческой деятельности Пуанкаре в области теоретической физики способствовала большая педагогическая работа: в течение ряда лет он прочел большой курс лекций в Сорбонне по всем разделам тогдашней теоретической физики, который затем был издан в 12-ти томах. В 1902 году Пуанкаре публикует работу «Наука и гипотеза», которая имела большой резонанс в мировом научном сообществе. Там он, в частности, писал: «Не существует абсолютного пространства, и мы воспринимаем только относительные движения. Не существует абсолютного времени: утверждение, что два промежутка времени равны друг другу, само по себе не имеет никакого смысла. Оно может обрести смысл только при определенных дополнительных условиях. У нас нет непосредственной интуиции одновременности двух событий, происходящих в двух разных театрах. Мы могли бы что-либо утверждать о содержании фактов механического порядка, только отнеся их к какой-либо неевклидовой геометрии».

До сих пор в мире идет спор о том, кто же разработал теорию относительности? По этому вопросу опубликовано много научных работ. Например, лауреат Нобелевской премии Поль Дирак в 1977 году писал: «... В мир с сокрушительной силой ворвалась теория относительности... Мне кажется, что ни до, ни после ни одна научная мысль, которой удавалось завладеть умами широких слоев публики, не производила равного по силе эффекта». В период становления теории относительности наибольший вклад в создание ее основ внес, несомненно, Пуанкаре. Ему принадлежит доказательство инвариантности уравнений Максвелла относительно преобразований Лоренца. В подтверждение приведем высказывание самого Хендрика Лоренца, лауреата Нобелевской премии по физике 1902 года: « Я не установил принципа относительности, как строго Пуанкаре и универсально справедливого. Пуанкаре, напротив, получил полную инвариантность и сформулировал принцип относительности – понятие, которое он же первым и использовал».

5 июня 1905 года Пуанкаре опубликовал статью в «Заметках Академии наук», в которой он дал новую форму преобразованиям Лоренца и установил их групповую природу. В силу этих преобразований уравнения Максвелла инвариантны, и этим удовлетворяется принцип относительности.

Заслуживают внимания слова Макса Борна, лауреата Нобелевской премии по физике 1954 года, сказанные им в 1959 году: «Специальная теория относительности не является трудом одного человека, она возникла в результате совместных усилий группы великих исследователей - Лоренца, Пуанкаре, Эйнштейна, Минковского».

Пуанкаре разработал философскую доктрину, которая получила название конвенционализма. В своей книге «Ценность науки» (1905) Анри Пуанкаре доказал принципиальную ограниченность научного метода познания. Пуанкаре опубликовал статью «Об измерении времени», содержавшую принцип относительности, за десять лет до Эйнштейна (который эту работу прочитал, но ссылаться на нее стал лишь полувеком позже). А в 1905 году одновременно и независимо от Эйнштейна Пуанкаре выпустил монографию «Динамика электрона», где содержались основные положения специальной теории относительности. Именно в его работах впервые была сформулирована в достаточно полной и ясной математической форме специальная теория относительности. Лишь в последние годы положение начинает несколько исправляться, и имя Пуанкаре как одного из основоположников специальной теории относительности упоминается наряду с именами Эйнштейна и Лоренца.

По мнению всемирно известного ученого, академика РАЕН, доктора философских наук, профессора Тотраза Петровича Лолаева Пуанкаре в отличие от Эйнштейна сознавал, что замедление времени, неправомерно считающееся в теории относительности фактом, доказанным экспериментально, является свойством часов, а не времени. Он приводит слова Пуанкаре: « Если бы все процессы в природе замедлились и если бы тоже самое произошло с нашими часами, то мы бы ничего не заметили… Таким образом, свойство времени – только свойство часов, подобно тому как свойство пространства – только свойство измерительных инструментов». Согласно и функциональной концепции времени Т.П. Лолаева, который впервые в мире выявил природу времени ( об этом им опубликованы десятки статей, подана заявка на получение диплома на открытие), время не замедляется, замедляются процессы, образующие время…

В конце 1911 года Пуанкаре был приглашен на первый Сольвеевский конгресс, на котором обсуждались проблемы, связанные с квантовой гипотезой Планка. Сам факт приглашения выдающегося французского ученого на весьма узкое собрание ведущих физиков мира свидетельствует о международном признании плодотворного вмешательства Пуанкаре в проблему преодоления кризиса в физической науке. На этом конгрессе в Брюсселе состоялась встреча Пуанкаре с Эйнштейном, единственная в их жизни. Об этом свидетельствует одно из писем Эйнштейна, из которого, правда, можно только заключить о самом факте его разговора с Пуанкаре и явном несогласии Эйнштейна с позицией своего собеседника. Однако это не должно вызывать особого удивления: стоит только сравнить статьи, написанные в эти годы Пуанкаре и Эйнштейном, как станет очевидной невозможность какого-либо взаимопонимания между ними по целому ряду основных вопросов теории относительности.

Важно отметить, что между двумя великими учеными никогда не было публичного спора за приоритет. Для Пуанкаре было достаточно, что теория математически непротиворечива, а значит, «красива». Французский гений не веровал в разум, он просто им пользовался. Его открытия в дифференциальной геометрии, в алгебраической топологии, в теории вероятностей, в функциональном анализе и в других областях позволили Жану Дьедоне, одному из основателей группы Бурбаки, сказать: «Гений Пуанкаре эквивалентен гению Гаусса и столь же универсален. Он превосходил всех математиков своего времени».Поэтому с неменьшим основанием можно утверждать, что фигура Пуанкаре олицетворяет собой тот гигантский переворот в наших взглядах на мир, который произошел в начале XX века. Необычайны творческая активность и поразительная, почти легендарная продуктивность выдающегося французского ученого. Одному человеку просто не под силу охватить ту огромную сумму знаний, которая составляет его научное наследие и содержится в более чем 500 статьях и книгах. Быть может, этим объясняется отсутствие в мировой биографической литературе сколько-нибудь полного жизнеописания великого представителя науки.

Многие десятилетия отделяют нас от того времени, когда уникальный гений Пуанкаре потрясал современников мощью и широтой своих деяний в самых абстрактных сферах научной мысли. С тех пор многократно умножились завоевания науки, неизмеримо расширились ее владения, научные идеи прочно вросли корнями в общественное сознание, определив мировоззрение целых поколений, но все так же редки и уникальны для человечества творцы великих преобразующих идей естествознания. С ростом числа людей, работающих в науке и на науку, не увеличилась частота появления Ньютонов и Архимедов. Поэтому, как и прежде, манят нас к себе загадки этих ослепительных вершин человеческого разума, волнует тайна их формирования. Тем более если это вершина такого масштаба, как Анри Пуанкаре, выдающийся французский ученый конца XIX — начала XX века.

Современники считали его человеком, обладающим наиболее обширной ученостью среди всех представителей науки. Но он не был энциклопедистом в общепринятом понимании этого слова. Не просто широкое собрание самых различных и разнородных знаний отличало этот великий ум. Пуанкаре овладевал науками во всей их глубине, проникая мысленным взором в тончайшие и сокровеннейшие нюансы их идей и методов, словно человек, целиком посвятивший свою жизнь изучению одной какой-нибудь научной дисциплины. Это позволяло ему продуктивно творить сразу во многих областях физико-математического знания, двигаться вперед одновременно в нескольких направлениях. За тридцать с небольшим лет своей напряженной творческой деятельности Пуанкаре оставил первоклассные труды практически во всех областях математической науки.

Но круг проблем, охваченных Пуанкаре, не ограничивается только лишь математикой. Необратимость термодинамических процессов и дифракция света, космогонические гипотезы и природа рентгеновских лучей, теория морских приливов и десятичная мера времени — все волновало его всеобъемлющий ум, всюду оставил он неизгладимый след своего универсального дарования.

Величайший гений человечества умер 95 лет назад - 17 июля 1912 года после операции от закупорки сосудов. Не верилось, что живого, стремительного Анри Пуанкаре, этого великана идей и проблем, светила мировой науки, больше нет. Ему было всего 58 лет.

« Вместе с великим французским математиком от нас ушел единственный человек, разум которого мог охватить все, что создано разумом других людей, проникнуть в самую суть всего, что постигла на сегодня человеческая мысль, и увидеть в ней нечто новое. Преждевременная утрата столь поразительной интеллектуальной силы означает для нас катастрофу», - выразил тогда общее мнение известный ученый и политический деятель Поль Пенлеве. Отвечая на вопрос о том, кто был для него образцом творческой личности, академик А.А. Логунов среди других знаменитых ученых назвал Анри Пуанкаре, особо отметив его современность как физика-теоретика. «В начале века он создал методы, которые физики–теоретики освоили гораздо позже», - говорит А.А. Логунов. Даже если бы научная деятельность Пуанкаре ограничилась только разработкой специальной теории относительности, этого вполне было бы достаточно для того, чтобы вписать его имя в летопись науки.

Именем Пуанкаре назван Математический институт в Париже, а также кратер на обратной стороне Луны. В памяти благодарных потомков его имя живет и будет жить вечно!

Владимир ЦАРИКАЕВ,

академик Европейской академии естественных наук, доктор технических наук, профессор СК ГМИ

Blog

Ж. А. Пуанкаре > Г. А. Лоренц > А. Эйнштейн