Паскаль

Тарасов Борис Николаевич

Хотя Декарт и недоумевал, почему так увлекаются задачами, связанными с этой кривой («Как можно поднимать такой шум по поводу открытия вещи настолько простой...»), но, как видно, циклоида была темой, чрезвычайно популярной в научной среде. Не потому ли она и пришла Паскалю сразу на ум, как только ему понадобилось «лекарство»? В бессонную мучительную ночь, заглушая острейшую боль мощной работой интеллекта, безостановочно выдвигающего цепь стройных доказательств, Блез не только решает задачу Мерсенна, но и делает ряд важных математических открытий в области изучения рулетты. «Ум» побеждает «тело», и когда на следующее утро герцог де Роаннец навещает больного, тот, к его немалому изумлению, чувствует себя гораздо лучше.

Паскаль не оказывает сейчас

особого внимания своим новейшим открытиям, хотя хорошо понимает их значение. Он не собирается даже записывать полученные результаты, так как циклоида выполнила свою врачующую роль. Но хитроумный герцог де Роаннец советует Блезу, работающему в это время над «Апологией...» — центральным трудом своей жизни, опубликовать найденные решения и использовать их для... косвенного убеждения атеистов; ведь человек, сделавший такие замечательные научные открытия, не может не знать всех возможностей интеллекта, когда призывает скептиков склонить свой разум перед таинствами веры. Чтобы усилить подобный эффект, герцог предлагает Паскалю устроить конкурс среди математиков Европы, на который следует выдвинуть решенные Блезом задачи. Паскаль соглашается и начинает с того, что в течение нескольких дней напряженного труда записывает решения, связанные с определением площади и центра тяжести сегмента циклоиды, объемов и центра тяжести тел вращения сегмента, центра тяжести половин этих объемов, отсекаемых плоскостью, которая проходит через ось вращения.

Эти задачи он включает в циркулярное письмо, которое в июне 1658 года под псевдонимом Амоса Деттонвилля (анаграмма Луи де Монтальта) распространяется среди известных математиков. Большинство задач, как стало известно после выхода письма, уже решил Роберваль, и Паскаль счел необходимым подводить итоги конкурса на основании решения только двух последних вопросов.

На решение задач отводится три месяца, и закрытие конкурса назначено на 1 октября 1658 года. Для премии выделено шестьдесят пистолей, а жюри должен возглавить Каркави.

В научном мире Европы конкурс вызвал большой интерес, но проблемы, поставленные анонимом, поддавались далеко не всем. Слюз справился лишь с одной из задач. Гюйгенс — с тремя первыми и частично с последней, несмотря на то, что он был большим знатоком циклоиды. Но труды «славного Гугения», как его называл Ломоносов, не пропали даром: он изобрел циклоидальный маятник и применил его в часах, показав, что период колебаний не зависит от амплитуды в случае, когда маятник описывает циклоиду, для чего требуется специальное приспособление также циклоидальной формы.

Некоторые ученые не решились прислать свои результаты, считая их несовершенными, а другие, занимаясь поставленными задачами, пришли параллельно к интересным открытиям. Так, например, двадцатишестилетний английский профессор астрономии Рен, будущий королевский архитектор (с его именем связано создание собора святого Павла в Лондоне), хотя и не решил задач, но произвел спрямление циклоиды, то есть определил ее длину. Паскаль высоко отзывался о результате Рена, тем более что в это время сравнение кривых линий с прямыми казалось нелепым, задачи о спрямлении кривых считались необыкновенно трудными и были решены лишь для окружности, параболы и некоторых спиралей.

Письмами от 7 и 9 октября Амос Деттонвилль объявил о закрытии конкурса, а 24 ноября Каркави собрал «людей весьма сведущих в геометрии» для подведения итогов. На победу в конкурсе претендовал известный английский математик Валлис и иезуит из Тулузы Лалуэр. Валлис допустил серьезные просчеты в методе исследования и в самих вычислениях, что заставило жюри отклонить его решение. Англичанин обиделся, считая, что его работу нарочно недооценили. Недоволен он был и тем, что на его просьбы продлить столь неудобный для иностранцев срок конкурса (из-за различных задержек, связанных с почтой) следовали неминуемые отказы. Отношения между Паскалем жюри и вторым претендентом были такими же острыми. Лалуэр решил не все задачи, и его решения были малоинтересными, тем

не менее он стремился доказать обратное. Между ним и Паскалем завязалась довольно длительная и изнуряющая переписка, в которой Блез уточнял конкурсные задачи, ставил дополнительные, пытаясь выяснить реальные познания Тулузского иезуита в математике. В конце концов Паскаль пришел к выводу, что результаты Лалуэра были «такими ложными, что это видно даже с первого взгляда». Тон Блеза по отношению к Лалуэру вскоре неожиданно стал весьма язвительным и напоминал интонации давнишнего письма к Ле Пайеру, в котором Паскаль, как известно, иронизировал по поводу познаний в физике другого иезуита — отца Ноэля. Предметы математики, пишет Блез в одном из трудов, посвященных истории рулетты, настолько серьезны сами по себе, что иногда полезно сделать их немного развлекательными; смехотворное непонимание поставленных на конкурсе задач и делает, по его мнению, математические сочинения Лалуэра «развлекательными».

Решения Паскаля жюри признало наилучшими, и в декабре 1658 года он сочинил «Письмо Амоса Деттонвилля к господину де Каркави», в котором изложил свои результаты и приводящие к ним методы. В следующем году оно пополнилось еще несколькими трактатами, и в печати появляются «Письма Амоса Деттонвилля, содержащие некоторые из его открытий в области геометрии».

О том, что суд жюри был действительно справедливым, свидетельствуют сами результаты и методы Паскаля, всеобщее одобрение и восхищение, которое они вызвали среди европейских ученых. Так, например, в феврале 1659 года Гюйгенс писал Блезу, что хотел бы называться его учеником в науке, где Паскаль продемонстрировал свое явное превосходство над многими. А в июне того же года, характеризуя «Письмо к Каркави», Гюйгенс сообщал Слюзу: «Работа выполнена столь тонко, что к ней нельзя ничего добавить». Действительно, отвечал Слюз знаменитому голландцу, «нельзя отрицать, что прекрасные, изобретательные и тонкие идеи, содержащиеся в этой книге, могут продвинуть вперед геометрию».

И Слюз был прав. Приемы и обобщения анализа бесконечно малых, которые Паскаль использовал в своих трудах по циклоиде, вели к изобретению дифференциального и интегрального исчисления.

Оно открыло целую эпоху в развитии естествознания и стало применяться не только во всех математических дисциплинах, но и повлияло на создание ряда новых разделов математики. Благодаря дифференциальному и интегральному исчислению математика стала гораздо шире проникать в область естественных наук и техники. Таким образом, в истории науки XVII века открытие этого исчисления было важнейшим событием, которое возникло как раз на основе методов исчисления бесконечно малых.

2

Своеобразие и эволюцию новых методов можно проследить, например, по исследованиям Кеплера и Кавальери. Так, Кеплер при определении целесообразной формы... винных бочек, когда при наименьшей затрате материала требуется получить наибольшую вместимость, разбивал идеальную поверхность изучаемого тела на элементарные части, суммировал их и тем самым непосредственно вводил бесконечно малые величины. Он применял способы исчисления бесконечно малых и в астрономических исследованиях.

Если использование этих способов у Кеплера ограничено конкретными задачами, возникавшими в ходе его научной деятельности, то в поисках более общих и систематизированных принципов образования и измерения поверхностей и тел Кавальери ввел и исследовал абстрактное понятие «неделимых». (Подобно Кавальери и независимо от него стал применять неделимые и Роберваль.) Неделимые у Кавальери — это элементы, из которых состоит площадь или объем того или иного геометрического объекта и размерность которых на единицу меньше размерности рассматриваемого объекта. Так, точка является неделимым для линии, прямая — для плоскости и т. д. При этом, например, площадь какой-то плоской фигуры определялась через уже известную площадь другой фигуры в результате сравнения отрезков прямых линий (неделимых), которыми эти фигуры покрывались.