Алексей Алексеевич Тяпкин Анатолий Сергеевич Шибанов Пуанкаре Жизнь замечательных людей

Глава 13

МЫСЛИ ДЛЯ БУДУЩЕГО

Вся орбита науки

Долгое время после переезда в Париж молодая чета Пуанкаре не имела детей. В 1887 году у них родилась дочь, через два года — вторая, еще через два года — третья. В 1893 году мадам Пуанкаре родила сына. Жизнь Анри Пуанкаре в кругу семьи текла плавно и однообразно, лишенная каких бы то ни было внешне примечательных событий. Это было скромное, безмятежное существование, непрерывная размеренность будней. Встав в семь часов утра, он сразу же после завтрака уходил из дома. Второй завтрак был в полдень, а обед — в семь часов вечера. Около десяти часов вечера Пуанкаре ложился спать. Этот раз и навсегда заведенный порядок, по-видимому, был единственно приемлемым вариантом при том чрезмерном творческом напряжении и при той безоглядной отдаче сил, с которыми была сопряжена его интенсивная умственная деятельность.

Зная характер Пуанкаре, можно прийти к выводу, что такой образ жизни полностью отвечал его духовным потребностям. Он никогда не мирился с какою бы то ни было неопределенностью или двусмысленностью своего положения. С другой стороны, ему чужда была погоня за абсолютом, особенно в вопросах нравственности и человеческих отношений. Он спокойно переносил жизненные неурядицы и не очень приятные качества людей. Эти два надежных берега сами по себе могли удерживать и направлять поток его жизни в четко определенном, прямом русле. Но он, помимо этого, имел счастье соединить свою судьбу с судьбой умной и чуткой женщины.

Полен д’Андеси своим происхождением по материнской линии была внучкой крупнейшего биолога Изидора Жоффруа Сент-Илера и правнучкой знаменитого Этьена Жоффруа Сент-Илера. С самого детства она уже имела представление о той жизни, которую следует вести ученому, преданному науке. По свидетельству Аппеля, мадам Пуанкаре «окружала своего мужа семейной атмосферой, глубоко тихой и спокойной, которая только и позволяет гигантскую работу мысли».

В свободные от работы часы Пуанкаре охотно и с любовью занимался воспитанием своих детей, став для них первым авторитетом по любому вопросу. Высоко ценились у них даже его художественные способности. То, что в свое время вызывало досаду учителей, а ныне довольно иронично воспринималось студентами Сорбонны, приводило в восторг самое юное поколение семьи Пуанкаре. Рисунки отца охотно принимались в качестве почетной награды за успехи. Универсальные наклонности Анри как бы равномерно распределились между его детьми. У старшей дочери проявилось литературное дарование, но абсолютно отсутствовала склонность к точным наукам; у младших дочерей — наоборот. Сын его со временем блестяще окончит Политехническую школу. Когда он показал отцу написанную им диссертационную работу на звание бакалавра, Пуанкаре, вспомнив свои лицейские успехи на поприще словесности, исправил ошибки в двух латинских стихотворениях, использованных в этом сочинении.

В отношениях с людьми Пуанкаре проявлял свойственную ему терпимость и непредвзятость. Никто не слышал от него безапелляционного, категоричного суждения. Для начинающих ученых он был самым доброжелательным судьей, обладающим к тому же удивительной широтой взгляда. Прославленный мэтр никогда не принуждал молодых дебютантов следовать его авторитетным воззрениям, предоставляя каждому полную инициативу. Единственное, чем он пытался их заинтересовать, — это жаждой научного поиска. Но, когда дело доходило до оценки результатов работы, Пуанкаре становился весьма требовательным. Впрочем, строгость эта всегда исходила из интересов науки и не задевала достоинства его младших коллег. «Среди кандидатов, которые не смогли получить его одобрения, ни один не подверг сомнению благородство мотивов, по которым ему было отказано в предпочтении», — свидетельствует Г. Бигурдан, коллега Пуанкаре по университету.

Пуанкаре мало заботился о почестях и славе. Не интересовали его и высокие административные посты в науке. Он отказался от руководства Парижской обсерваторией, хотя многие сочли бы эту должность, которую исполнял в свое время знаменитый Леверье, великой честью для себя. Зато, когда после смерти профессора Калландро военный министр из финансовых соображений решил закрыть курс общей астрономии в Политехнической школе, Пуанкаре, несмотря на свою неимоверную загруженность, взялся читать эту дисциплину без оплаты, только чтобы сохранить ее в учебной программе.

Помимо Сорбонны и Политехнической школы, Пуанкаре с 1902 года преподает в Высшей национальной школе почты и телеграфии, читая там лекции по теории электричества. Это была его дань еще одному увлечению. Да и не он один был захвачен проблемами беспроволочной телеграфии — одержимость ею в начале века была массовой. С тех пор как А. С. Попов, молодой преподаватель Минного офицерского класса в Кронштадте, развивая опыты Герца, создал первое в мире действующее устройство беспроволочного телеграфа, это открытие заворожило умы и затмило многие научные достижения. Пуанкаре изумлен и недоумевает: академики, отвергнув кандидатуру Марии Кюри, имеющей столь огромные заслуги в исследовании радиоактивности, избирают в Парижскую академию Бранли, изобретателя когерера — устройства, играющего весьма важную роль в радиотехнике. В Париже основывается общество по применению беспроволочной телеграфной связи между городами Франции. Резко возрос спрос на знания в области теории электричества. К исследованиям электрических колебаний подключаются крупнейшие физики того времени.

Начиная с 1890 года Пуанкаре публикует целую серию статей по теории опытов Герца, показавших существование предсказанных Максвеллом электромагнитных волн и возможность их получения с помощью простых приборов. А в 1899 году выходит в свет его книга «Теория Максвелла и герцевские колебания. Беспроволочная телеграфия». В этой работе, учитывая стремление широких кругов практиков приобщиться к физическим основам беспроволочной телеграфии и высокочастотных электрических колебаний, он в элементарной форме, без всяких расчетов разъясняет наиболее трудные вопросы. Как и других физиков, Пуанкаре интересует задача распространения волн вдоль проводов. Сам Герц решал ее в предположении бесконечно тонкого проводника. Такие известные ученые, как Д. Д. Томсон, лорд Рэлей, Друде и Пуанкаре, пытаются найти решение для более реальной задачи, в которой учитывается толщина провода. Пробовали было рассматривать электромагнитные волны по аналогии со звуковыми и световыми, но получили явное противоречие с опытом. Пуанкаре первый указал, что противоречия объясняются затуханием волн телеграфии. Причем затухание это вызвано двумя причинами: расходами энергии волны на излучение и на тепловой нагрев провода. Опыты как будто бы свидетельствовали, что преобладает второй механизм затухания.

Наибольшего успеха в этих теоретических исследованиях добиваются лорд Рэлей и Пуанкаре. Они рассматривают явление с общих позиций теории Максвелла, отводя основную роль изменению электромагнитного поля и влиянию на него проводников и заряженных диэлектриков. Это был совершенно новый подход для электротехников того времени, привыкших иметь дело лишь с расчетами разности потенциалов и силы тока в замкнутых электрических цепях с определенными сопротивлениями, индуктивностями и емкостями. Кирхгоф, один из основателей этой теории электрических цепей, применив старый проверенный метод и даже не принимая во внимание электромагнитное поле вокруг проводника, получил «телеграфное уравнение», описывающее распространение электромагнитных колебаний вдоль линии. Пуанкаре тоже вывел «телеграфное уравнение», но уже с чисто максвелловской точки зрения, имея дело с электромагнитными волнами вне проводника. Но его более строгий и более глубокий метод не выдержал конкуренции с методом Кирхгофа, хотя на основании этого метода лорд Рэлей еще до 1900 года предсказал техническое использование волноводов. Инженеры-электротехники предпочли более простой и более привычный им подход теории электрических цепей, отказавшись от всех богатств более тонкой, но более сложной теории. Они уподобились тому эфору из древней Спарты, который сорвал с музыкального инструмента две дополнительно введенные струны. Ему было неважно, что инструмент усовершенствован и дает новые аккорды. Он жаждал вернуться к привычному.

К тому же радиотехника вскоре облюбовала длинные волны, для которых классическая теория XIX века давала весьма удовлетворительную картину явлений, происходящих в приемниках и передатчиках, и представляла все результаты в знакомой и наглядной форме. Даже для расчета антенн и фидеров старая теория была вполне приемлемой. Почти тридцать лет все монографии и учебные пособия пропагандировали исключительно теорию электрических цепей, теорию прошлого века. Несколько поколений инженеров воспитывались на этих классических методах, не зная более строгих и точных. Лишь с развитием техники сверхвысоких частот, имевшей дело с дециметровыми и миллиметровыми волнами, проявилась несостоятельность широко применяемых теоретических средств. Только тогда обратились к уравнениям электромагнитного поля и к более сложным математическим методам. Пуанкаре смотрел слишком далеко вперед, его теория намного опережала происходящие события. В этом была ее сила, в этом была и ее слабость.

Еще одна его математическая формула завтрашнего дня была получена в исследованиях дифракции радиоволн проводящей сферой. Пуанкаре пытался объяснить явление распространения радиосигналов на большие расстояния. В мемуаре 1909 года он выводит основную формулу теории распространения радиоволн, устанавливающую закон угасания сигнала по мере удаления от источника колебаний. Математический метод, с помощью которого автор пришел к этому результату, вызвал оживленный обмен мнениями на страницах различных научных журналов того времени. Но только в середине XX века формула Пуанкаре для амплитуды дифрагированной волны была окончательно подтверждена исследованиями Ватсона.

Некоторые свои статьи Пуанкаре посвящает вопросу об униполярной индукции, вызвавшей в то время нескончаемые споры, методам расчета периода вибратора, истолкованию явления множественного резонанса, казавшегося весьма парадоксальным. В 1910 году он занимается разработкой способа передачи сигналов времени на корабли, находящиеся в открытом море. Это позволило бы отказаться от дорогих и сложных в эксплуатации хронометров. Вклад его в новую отрасль техники заслуженно оценен современниками. Французское правительство доверило ему председательство в межведомственной комиссии, которая должна была координировать применение беспроволочной телеграфии.

Аппель, знавший своего знаменитого друга с юношеских лет, утверждал, что Пуанкаре достиг бы высоких успехов в любой области человеческой деятельности, которую бы он избрал. Ему вторит Дарбу. Французский математик Адамар считает такой универсализм проявлением некоторой общей закономерности. «Более чем сомнительно, что существует единственная ярко выраженная „математическая способность“, — пишет он. — Математическое творчество и математический ум не могут быть безотносительны к творчеству вообще и к уму вообще. Редко бывает, чтобы первый математик в лицее был последним в других науках. И, рассматривая вещи на более высоком уровне, отметим, что большая часть великих математиков творила и в других областях науки».

Пуанкаре мог бы быть историком, философом, романистом, географом, а может быть, и натуралистом. Он предпочел стать математиком, механиком, физиком, астрономом; предпочел разрабатывать фуксовы функции и качественные методы дифференциальных уравнений, исследовать фигуры равновесия вращающейся жидкости и движение небесных тел, создавать топологию и теорию относительности, обосновывать принцип Дирихле и развивать теорию морских приливов, принимать участие в геодезических исследованиях и творить в области беспроволочной телеграфии. Могло бы показаться, что он безвольно предается всем влечениям своего ума, наслаждаясь непостоянством предмета своих ученых занятий. Могло бы, если не принимать во внимание глубину разработки проблем и фундаментальность достигнутых результатов, если позабыть о нечеловеческом, напряженнейшем труде, ежедневном, ежечасном, ежеминутном.

Говоря о недостатках всякой специализации, русский физик В. Лебединский, современник Пуанкаре, сравнивает узкого специалиста с провинциалом, который, прекрасно зная условия своего округа, все же ошибается в своих решениях именно потому, что руководствуется чересчур местными взглядами. Не может исправить его огрехи и житель столицы, сравнивающийся Лебединским с человеком, обладающим энциклопедическими сведениями. Антитезою провинциала, по его мнению, «является такой деятель, который в каждой провинции провинциал; и то, что он думает относительно данного округа, будет находиться в согласии с потребностями всей страны». Считая, что в некоторых областях человеческой деятельности такая роль под силу только целому коллективу, Лебединский восклицает: «Но в науке только что было такое чудо; этот коллектив для физико-математических знаний был в одном ее представителе — Пуанкаре».

Трещат по швам и разваливаются все утверждения другого современника Пуанкаре, немецкого ученого В. Оствальда. Большой популярностью пользовалась его идея о том, что гений однократен в своем проявлении, словно единожды заведенная часовая пружина. Великий творец науки, по его мнению, способен только на один большой взлет, в результате которого он создает нечто принципиально новое. Это вписывает его имя в историю науки, но и обессиливает, истощает его, делает неспособным на повторение такого взлета. «После этого ученый не только утрачивает лидерство в науке, — считает Оствальд, — но и перестает успевать за ее ростом». Правило это действительно хорошо подтверждается многими конкретными примерами. Но оно споткнулось бы на примере Пуанкаре, если бы Оствальд вздумал принять во внимание своего современника. Сколько было у него неповторимых творческих взлетов, каждый из которых мог бы навеки прославить его имя! И после этого он умудряется не только не отставать от развития современной ему научной мысли, но порой опережает ее на целые десятилетия. И сразу во многих направлениях.

В трудах Пуанкаре вместилась «вся орбита математической науки». Так обосновывала свое решение международная комиссия, присуждая ему одну из наиболее авторитетных премий. В начале века Венгерская академия наук объявила об учреждении внушительной премии: в десять тысяч золотых крон. Предназначалась она тому ученому, достижения которого за последнюю четверть века внесли наибольший вклад в развитие математики. Премия носила имя Бояи, в честь венгерских математиков Яноша Бояи, одного из создателей неевклидовой геометрии, и его отца — Фаркаша Бояи. Комитет по присуждению премии состоял из Ю. Кёнига, Г. Радоша, Г. Дарбу и Ф. Клейна. Выбор почти сразу же свелся к двум кандидатурам — Пуанкаре и Гильберту. Единогласным решением комитета первым лауреатом премии Бояи был избран французский математик.⁵⁷ Удивительно, что научное творчество его началось ровно 25 лет назад (премия была присуждена 18 апреля 1905 года), когда весной 1880 года он ознакомился со статьей Фукса и углубился в разработку новых трансцендентных функций. До этой премии Пуанкаре уже получил приз короля Оскара II, золотую медаль от Астрономического королевского общества в Лондоне, а через год — медаль Сильвестра от Лондонского королевского общества. В 1904 году ему была присуждена золотая медаль Лобачевского от Казанского физико-математического общества.

Вся орбита математической науки… Если бы была объявлена премия за наибольший вклад во все точные науки, можно было бы не сомневаться в том, кто стал бы ее лауреатом. И формулировка жюри была бы еще более общей: вся орбита науки.