100 знаменитых ученых

Помимо астрономии, Иоганн Кеплер много внимания уделял оптике. В 1604 году он написал большой трактат «Дополнения к Вителло[18 - Вителло (Вителлий) Эразм – польский астроном XII века.], в которых излагается оптическая часть астрономии». В этой работе Кеплер касается геометрической оптики. Именно он ввел в оптику такие понятия, как «оптическая ось», «мениск», «сходимость и расходимость световых пучков». Также в трактате рассматриваются механизмы человеческого зрения. Кеплер фактически создал теорию физиологии зрения, мало в чем отличную от современной, исследовал близорукость, дальнозоркость и коррекцию этих заболеваний с помощью линз. В «Дополнениях к Вителло» ученый также рассмотрел такие явления, как рефракция, солнечная корона, вывел закон убывания освещенности поверхности, согласно которому освещенность убывает обратно пропорционально квадрату расстояния от источника света.

В 1611 году Кеплер закончил трактат «Диоптрика, или доказательство того, как становится видимым изображение с помощью недавно изобретенной зрительной трубы». «Диоптрикой» Кеплер назвал раздел оптики, изучающий законы преломления света. В упомянутой работе автор изложил теорию работы оптических приборов и описал телескоп собственного изобретения, принципы устройства которого лежат в основе работы современных рефракторов[19 - Рефрактор – телескоп, в котором изображение создаются преломлением световых лучей в линзовом объективе.].

За время жизни в Праге ученый написал еще несколько работ: «О новой звезде» (около 1605 года), «О шестиугольной форме снежинок» (1607), «Разговор со звездным вестником» (1610) и другие.

Между тем, в Праге было неспокойно. Шла война между Рудольфом II, покровителем Кеплера, и его братом Матвеем. Удача была на стороне последнего. В 1608 году Рудольф потерял Австрию, Венгрию и Моравию. Затем война переместилась на территорию Чехии, и в мае 1611 года Рудольф II был вынужден отречься от престола в пользу Матвея.

Примерно в это же время Кеплера постигло и личное горе. В 1610 году тяжело заболела его жена Барбара. А в следующем году умер восьмилетний сын. Хотя король Матвей оставил ученого на его должности, Кеплер принял решение покинуть Прагу. Он отправился в Линц, где был принят на должность математика. Вернувшись в Прагу за семьей, Кеплер застал жену в очень тяжелом состоянии. 3 июля Барбара умерла.

Перебравшись в Линц, Кеплер сохранил за собой звание придворного математика. Кроме обязанностей преподавателя, он продолжил работу над составлением таблиц движения планет, основанных на работах Тихо Браге. Кроме того, он получил заказ на изготовление географической карты Верхней Австрии, столицей которой являлся Линц.

В 1613 году Кеплер женился на молодой бесприданнице Сусанне Рейттингер. Несмотря на разницу в возрасте, Сусанна стала любящей и преданной женой. Кстати, существует легенда о том, что, покупая вино к свадьбе, Кеплер заинтересовался, каким же образом продавец определяет объем бочки. Оказалось, что тот с помощью палки узнавал расстояние от наливного отверстия до самого дальнего конца бочки. По этому одному измерению он определял вместимость бочки.

Проблема вычисления объемов очень заинтересовала Кеплера. Начав с бочки, он нашел формулы для вычисления 92-х тел вращения. При этом ученый пользовался методом «исчерпывания». Он заполнял тела фигурами, для которых были известны формулы вычисления. Считается, что именно написанная Кеплером в 1615 году работа «Новая стереометрия винных бочек» стала началом исследований, приведших к созданию дифференциального и интегрального исчисления. Определяя объем тел как сумму элементарных объемов, его заполняющих, Кеплер использовал выражение Summa omnium «сумма всех». Это выражение впоследствии дало начало знаку интеграла f, введенному Лейбницем.

В конце 1615 года Иоганн Кеплер получил письмо от сестры, из которого узнал, что его мать обвиняют в колдовстве. Следствие и процесс длились шесть с половиной лет. Все это время Кеплер провел в борьбе за жизнь и свободу своей матери. Естественно, что научная деятельность отошла в это время на второй план. Тем не менее, в 1619 году ученый закончил работу над книгой «Гармония мира». В этом труде он изложил уже все три закона движения планет.

Для того чтобы легче производить свои вычисления, Кеплер составил и в 1624 году опубликовал таблицы логарифмов. В этом же году он закончил 22-летнюю работу над «Рудольфовыми таблицами» – астрономическими планетарными таблицами. Этот труд был назван в честь бывшего покровителя Тихо Браге и Кеплера. Почти два столетия «Рудольфовы таблицы» оставались самой точной из аналогичных работ и использовались повсеместно. Сам Кеплер считал «Таблицы» основным делом своей жизни.

Иоганну Кеплеру не удалось прожить спокойную счастливую жизнь, не наградила его судьба и тихой старостью. Денежные затруднения не оставляли ученого до конца жизни. Около полутора лет он провел в Вене, где теперь располагался императорский двор, и в других городах, пытаясь получить причитающееся ему жалованье. Но эффекта эти поездки не давали, ему удалось собрать только небольшую часть денег.

Но не только бедность грозила Кеплеру. В Линце снова начались гонения на протестантов. Кеплеру и сотрудникам его типографии разрешили остаться в городе только до окончания работ над «Рудольфовыми таблицами». Этому помешали военные действия (шла Тридцатилетняя война). В 1626 году Линц был осажден силами повстанцев, восставших против оккупировавших Верхнюю Австрию баварских войск. 30 июня город был взят, и во время вспыхнувших пожаров погибла типография Кеплера. Рукописи «Рудольфовых таблиц» уцелели буквально чудом.

Кеплер перебрался в Ульм, где он все-таки смог напечатать «Рудольфовы таблицы». Затем ученый отправился в Прагу, куда на коронацию своего сына королем Чехии прибыл император Фердинанд II. Кеплер подарил императору экземпляр таблиц. Фердинанд II оценил подарок и предложил ученому свое покровительство в обмен на… переход в католичество. Кеплер отказался.

Летом 1628 года ученый поступил на службу к полководцу Фердинанда II Альбрехту Валленштейну. Кеплер переехал в герцогство Саган, где, благодаря новому покровителю, даже смог построить обсерваторию и типографию. Но благополучие длилось недолго. Через год Валленштейн был отправлен в отставку. Кеплер вновь остался без средств к существованию. Осенью 1630 года он отправился в Регенсбург, где в это время находился император. Ученый не оставлял надежд получить хотя бы какую-то сумму из причитающегося ему жалованья. В дороге он сильно простудился и 15 ноября 1630 года в Регенсбурге умер, так и не оправившись от болезни. После себя ученый оставил две рубашки, несколько мелких монет, 27 изданных научных трудов, 57 вычислительных таблиц и рукописи, позже изданные в 22 книгах…

ДЕКАРТ РЕНЕ

(1596 г. – 1650 г.)

Вот уже три с половиной века человечество живет под сенью знаменитого утверждения французского философа Рене Декарта: cogito ergo sum – «мыслю, следовательно, существую». Эти три коротких латинских слова надолго определили путь «новой философии»[20 - «Новая философия» – это понятие определяло границу между античностью и системным научным мышлением Средневековья.]. Выражение стало словно заклинанием, замкнувшим философскую мысль на факте субъективного сознания.

В трех простых словах было заложено решение сомневаться во всем до той поры, пока разум не представит нечто определенно доказуемое. Такой взгляд на познание означал разрыв с любым авторитетом. С Декартом (латинизированное имя Картезий) была завоевана свобода, лишиться которой философия уже не могла.

Открытие, положившее начало новому мышлению, было сделано 23-летним Декартом в 1619 г. на земле Баварии, куда молодой ученый приехал, чтобы стать свидетелем развернувшейся Тридцатилетней войны. Но прежде чем совершить этот и другие прорывы в области философских и физико-математических знаний, Декарт прошел хорошую школу овладения точными науками, такими, как математика, астрономия и физика. Потому вся последующая деятельность Декарта скорее напоминала научно-исследовательскую, чем чисто творческую.

Родился Рене Декарт 31 марта 1596 г. в туренском провинциальном Лайе в семье советника парламента Бретани Иоахима Декарта. Мать Рене умерла от болезни легких, когда мальчику исполнился всего один год. Болезнь оказалась наследственной, Декарт многие годы страдал слабыми легкими и, хотя постоянно оберегался от простуд, умер именно от воспаления легких.

В 1606 г. Рене отдали в коллеж Л а Флеш – одно из лучших учебных заведений тогдашней Франции, основанное иезуитами с согласия короля Генриха IV, предоставившего в распоряжение школы свой фамильный замок Шатонеф. Здесь юный Рене провел девять лет, усваивая латынь, древнегреческий, грамматику, риторику, богословие и схоластику[21 - Схоластика (от греч. sholastikos – школьный, ученый) – религиозное учение, представители которого (схоласты) стремились рационально обосновать и систематизировать христианское вероучение, используя идеи античных философов Платона и Аристотеля.]. Последние три года учебы отводились философии, которая включала логику, этику, физику, математику и завершалась постижением идей аристотелевской метафизики[22 - Метафизика (от греч. metа ta physika – то, что идет после физики) – в древности трактовалась как учение о природе; в идеалистической философии рассматривает проблемы духовных, недоступных опыту первоначал и принципов бытия.]. Объяснялось это тем, что в философской традиции католицизма господствовал аристотелизм в том виде, в каком он был преобразован крупнейшим из средневековых учителей католической церкви Фомой Аквинским. Его важнейшим элементом была теснейшая связь метафизики с теологией и даже подчинение ее теологии.

Впоследствии Декарт высоко оценивал качество образования в школе иезуитов. И тем не менее после ее окончания он, придя к мысли, что полученных знаний недостаточно, поступил в 1615 г. в университет города Пуатье с целью более углубленного изучения права и медицины. Став бакалавром права, 20-летний Декарт решил, что пора повидать мир и набраться жизненного опыта, тем более что состоятельная семья вполне обеспечивала ему подобное путешествие. Тринадцать лет длились странствия Декарта. Он успел за это время побывать в Италии, Польше, Дании, Германии, Чехии, Нидерландах, послужить в трех армиях – голландской, баварской и венгерской, – правда, так и не приняв участия ни в одном сражении. И где бы ни пребывал Декарт, он все эти годы неустанно размышлял над философскими проблемами, стремясь сформулировать собственный закон, способствующий постижению высоких истин.

В Германии Декарт серьезно заинтересовался наследием немецких мыслителей. Там же разработал основные идеи своей философии, обнародованной, правда, гораздо позже. Как же пришел Декарт к своему cogito ergo sum? Его главное сомнение заключалось в следующем: как можно убедиться на философском уровне в существовании чего-либо? По отношению к внешним вещам это препятствие казалось непреодолимым. Исходя из имеющейся философской базы, невозможно было доказать существование вещей, находящихся независимо от нас. Декарт хотел найти точку, в которой бы мышление и бытие совпадали. В формуле «мыслю, значит, существую» он и увидел такое тождество.

Понятно, что в этой максиме скрывалось немало «подводных камней». Ведь мы можем существовать, когда и не мыслим, например, во сне. Декарт же скорректировал свою формулировку утверждениями о том, что, мысля, я существую лишь определенным образом, то есть в качестве мыслящего.

Это положение Декарта комментировалось так часто и столь многими философами, что их рассуждения могли бы составить отдельный том. В них, разумеется, главенствует уже не мудрость, а чистая Философия, почувствовавшая себя царицей наук.

Величие Декарта состояло в том, что он первым высказал общую идею, согласно которой в философии следует считать истинным только то, что отчетливо и ясно можно познать. Тем самым он установил в философской науке понятие «принципа», при котором истинным считается лишь то, что описано с помощью этого принципа и выведено из него.

По существу, Декарт, опередив свою эпоху, заложил метафизические основы нового времени. Конечно, это не означает, что вся последующая европейская мысль оказалась картезианской, но он создал фундамент свободной философии. Человек должен удостовериться в самом себе, то есть обеспечить себя возможностями для реализации намерений и представлений. Причем основа свободной философии должна быть проявлена в самом человеке, что и пытался доказать Декарт, своеобразно истолковав давнее протагоровское изречение: «Человек – мера всех вещей».

В Германии Декарт сделал еще одно важное открытие, но уже касающееся математики. Осенью 1620 г. он записал: «11 ноября я начал понимать основание чудесной науки». Речь шла об открытии основ аналитической геометрии. Позже Декарт определил приоритеты и в других отраслях знаний: в механике он указал на относительность покоя и движения, сформулировал общий закон действия и противодействия; в космогонии развил новую для науки идею естественного развития солнечной системы; в физиологии им установлена схема двигательных реакций, которая явилась одним из первых научных описаний рефлекторного акта.

Научным изысканиям Декарта во многом способствовали его связи с французскими учеными и философами. Особо важную роль сыграла завязавшаяся в конце 1620-х годов дружба с известным мыслителем и общественным деятелем Мареном Мерсенном. Окончив ту же коллегию Лa Флеш (на два года раньше Декарта), Мерсенн в дальнейшем стал монахом францисканского ордена. В то же время он был преподавателем философии и теологии и публиковал не только философские труды, но и работы по математике, механике, физике, музыке. Кружок ученых, образовавшийся вокруг него, впоследствии (уже после смерти его и Декарта) превратился во Французскую академию наук.

Наилучшие условия для дальнейшего развития и литературного оформления научной и философской мысли Декарт увидел в Нидерландах, куда и переселился осенью 1628 г. Средства позволяли ему снимать квартиры и дома в различных городах и сельских местностях этой страны. Поскольку своей семьи у Декарта не было, он с головой ушел в научную работу. Радость жизни для него всегда была радостью мысли в поисках истины. В одном из последних своих писем в марте 1649 г. философ, заметив, что здоровье тела – величайшее из человеческих благ, о котором забывают, когда оно есть, писал, что «познание истины – это как бы здоровье души: когда ею овладевают, о ней больше не думают».

В Нидерландах Декарт пробыл более двадцати лет (за это время он трижды наведывался на родину, где провел в общей сложности менее года). Сразу же после своего переезда туда он начал работать и над большим конкретно-научным и философским произведением, которое собирался назвать «Мир». На основе сложившихся у него принципов механики философ задумал отразить в нем картину всего мироздания. Летом 1633 г., когда работа была почти закончена, Декарт узнал о том, что папская инквизиция в Риме осудила опубликованный в 1632 г. труд Галилея «Диалог о двух главнейших системах мира – Птолемеевой и Коперниковой». Это известие произвело на Декарта тяжелое впечатление, ибо его «Мир» был написан на основе тех же принципов, что и произведение Галилея. Хотя на Нидерланды как на страну в основном протестантскую угрозы римской курии[23 - Курия – система центральных учреждений, с помощью которых папа управляет церковью.] и инквизиции не распространялись, Декарт, будучи католиком, отказался от публикации почти готового труда. Здесь проявились присущие философу осторожность и сдержанность. Правда, он мог бы издать свой труд, устранив ряд принципиальных положений, сближавших его с трактатом Галилея, но такого рода изъятия исказили бы произведение, и Декарт предпочел его не публиковать.

Естественно, Декарт не стал бы великим новатором в области философской науки, если бы не подверг сомнению все, что было достигнуто античными мудрецами. «То, чему учили древние, так незначительно и по большей части так маловероятно, что я не надеюсь приблизиться к истине иначе, как удаляясь от путей, которым они следовали».

Декарт и удалялся. Порою так далеко, что переставал быть понятным не только современникам, но и самому себе. В новой философии не было ни одного мыслителя, который бы не «прошелся» критическим пером по картезианскому наследию. Спиноза, Лейбниц, Вольф, Кант, Шеллинг и другие выдающиеся умы подвергали суждения Декарта беспощадному анализу, указывая на их путанность и противоречия. Особенно доставалось французскому мыслителю за выведение идеи Бога.

Следует заметить, что еще со времен Платона каждый философ стремился по-своему определить неопределимое, внести собственное понятие о Боге как о важнейшей трансцендентной[24 - Трансцендентный (лат. transcendens – выходящий за пределы) – термин, обозначающий то, что находится за границами сознания и познания.] величине. Декарт подошел к этому вопросу не по-богословски, а по-философски. Сначала он определил материю как протяженность, в которой нет пустот. Бог является первичной причиной движения тел в протяженности. Он же и создатель всей этой материи. Движение также происходит благодаря божественной силе. Таким образом, Декарт был первым философом, допустившим существование движущегося первоначала, которое затем стало движущей силой материи.

Далее: все наши представления о мире человек получает непосредственно от Бога как творца движения и покоя, благодаря которым мы воспринимаем мир. В подобном духе Декарт выводил не менее известное доказательство бытия Бога, получившее впоследствии название «онтологического»: «Я мыслю о Боге, значит, он существует».

Следующее по важности понятие, рассмотренное Декартом, – соотношение души и тела. Душа, по Декарту, оказалась мыслящей, но не материальной. Сама по себе она недоступна материальным воздействиям, лишь при посредстве Бога в душе возникают представления о телесном.

По сути, Декарт ввел в философию идею абсолютной противоположности духа и тела, что затем было названо дуализмом[25 - Дуализм (от лат. dualis – двойственный) – философское учение, признающее дух и материю как два самостоятельных и независимых начала.]. Как указывали критики, введя свое понятие Бога, Декарт отказался от его познания, видя в Боге нечто предполагаемое, но не понятое.

В 1630-х и 1640-х годах Декарт продолжал разработку своей методологии физики и философии. Итогом этой работы стал труд «Рассуждение о методе», опубликованный в 1637 г. Это произведение представляет собой программный документ, в котором автор сформулировал все основные вопросы своей философии, как и направление естественно-научных исследований. Заключая в себе автобиографические моменты, оно формулировало и правила морали, которых Декарт твердо решил придерживаться в жизни.

В 1645–1648 гг., кроме активной переписки, в которой уточнялись и развивались многие философские и научные идеи, Декарт работал над сочинением «Описание человеческого тела. Об образовании животного». В нем он сделал попытку применить принципы своей физики к объяснению животного и человеческого организмов. Антропологическая проблематика, в фокусе которой было исследование телесных качеств и духовных свойств человека, составила содержание трактата «Страсти души», напечатанного в Нидерландах в конце 1649 года.

В это время Декарт находился уже в Стокгольме, куда выехал по приглашению королевы Христины, которая с его помощью намеревалась учредить в Швеции Академию наук (и даже сама пыталась овладеть принципами картезианства). Но пребывание Декарта в Стокгольме продлилось лишь несколько месяцев. Он скончался 11 февраля 1650 г. от сильной простуды, перешедшей в воспаление легких.

У Декарта и сегодня есть чему поучиться. Он был магом теорий и гипотез, философом, избиравшим нехоженые дороги, больше похожие на запутанные тропинки. Его интуиция была поразительной, а мужество достойно не только уважения, но и подражания. Да и как можно не восхищаться человеком, сказавшим: «Дайте мне материю и движение, и я построю вам из этого Вселенную».

ФЕРМА ПЬЕР

(1601 г. – 1665 г.)

В III веке н. э. в Александрии жил и работал математик Диофант. Потомкам он оставил большой трактат «Арифметика», из тринадцати книг которого, к сожалению, сохранилось только шесть. Во второй книге «Арифметики» Диофант поставил вытекающую из теоремы Пифагора задачу. Он попытался представить данный квадрат в виде суммы двух рациональных квадратов. С этой задачей Диофант не справился, также не смог он доказать и невозможность ее решения.

Труд Диофанта долго оставался популярным среди математиков. В первой половине XVII века один из экземпляров «Арифметики» попал в Италию, был переведен на латынь и издан. В 1636 году это издание попало в руки Пьера Ферма – юриста из Тулузы. На полях второй книги «Арифметики» Ферма написал: «Наоборот, невозможно разложить ни куб на два куба, ни биквадрат на два биквадрата и вообще ни в какую степень, большую квадрата, на две степени с тем же показателем. Я открыл этому поистине чудесное доказательство, но эти поля для него слишком узки». В более привычном современному читателю виде это утверждение можно выразить так: уравнение Х

+Y

=Z

при n>2 не имеет целых положительных решений. К сожалению, не только на полях «Арифметики», но и вообще ни в каких бумагах Ферма не изложил свое «поистине чудесное доказательство». Так было положено начало одной из самых захватывающих проблем математики – доказательство Великой теоремы Ферма.

На протяжении трех с половиной веков математики всех стран не оставляли попытки доказать Великую теорему. Она даже стала причиной установления своеобразного антирекорда – теоремой, для которой было предложено наибольшее число неверных доказательств. Только в 1995 году победу над неприступной теоремой одержал математик Эндрю Уайлз. Его доказательство было основано на теориях и понятиях, во времена Ферма не существовавших, и изложено более чем на ста страницах. Действительно, полей «Арифметики» Диофанта Ферма могло бы не хватить. Кем же был этот человек, на три с лишним столетия поставивший в тупик математиков всего мира?

Биографические сведения о Пьере Ферма весьма отрывочны. Долгое время даже бытовало неверное мнение о том, что ученый родился в Тулузе, где он впоследствии долго жил и работал. Соответственно, не было никаких сведений и о родителях Ферма. Но в 1846 году некий адвокат обнаружил в архивах маленького городка Бомон-де-Ломань на юге Франции следующую запись: «Пьер, сын Доминика Ферма, буржуа и второго консулата города Бомона, крещен 20 августа 1601 г. Крестный отец – Пьер Ферма, купец и брат названного Доминика, крестная мать – Жанна Казнюв, и я (Дюма, викарий)». Таким образом, отец Пьера, Доминик Ферма, был богатым торговцем и к тому же занимал должность второго консула города, то есть имел достаточно высокое общественное положение. Мать знаменитого математика, Клер, происходила из семьи юриста и, скорее всего, была женщиной образованной. О детстве Пьера известно мало, но совершенно очевидно, что супруги Ферма дали сыну прекрасное образование. Он знал латинский, греческий, испанский и итальянский языки, писал стихи, был прекрасным знатоком античной литературы. Начальное образование Пьер, по-видимому, получил дома, а затем, скорее всего, обучался в школе при местном монастыре францисканцев.