KnigaRead.com/
KnigaRead.com » Научные и научно-популярные книги » Математика » Эрик Белл - Магия чисел. Математическая мысль от Пифагора до наших дней

Эрик Белл - Магия чисел. Математическая мысль от Пифагора до наших дней

На нашем сайте KnigaRead.com Вы можете абсолютно бесплатно читать книгу онлайн Эрик Белл, "Магия чисел. Математическая мысль от Пифагора до наших дней" бесплатно, без регистрации.
Перейти на страницу:

Правдоподобный отчет о том, как Пифагор сделал это решающее открытие, связан с изобретением сонометра, или монохорда. Именно благодаря опытам с этим простым научным аппаратом он нашел совсем уж неожиданную корреляцию между некоторыми музыкальными интервалами и целыми числами. Аппарат состоял из единственной струны, натянутой на доске с подвижным мостом или «подставкой» (как подставка у скрипки, но не закрепленная) между струной и доской. Движением моста струна могла быть легко разделена на две части, каждая из них вибрировала независимо от другой. Напряжение частей оставалось (очень приблизительно) постоянным, когда клин перемещался на позиции 1/2, 2/3, 3/4 и так далее от общей длины струны, причем длина частей струны поддавалась точному измерению.

Возможно, достаточно было бы и более простого инструмента, изобретенного каким-нибудь дикарем еще из каменного века. Например, тяжелого камня, привязанного к ветке дерева, ремня, вырезанного из шкуры северного оленя. Закон музыкальных интервалов, открытый Пифагором, можно было открыть и без тщательно продуманных опытов.

Многие древние охотники и воины, скорее всего, слышали протяжный звук тетивы. Но делали ли они из простого наблюдения хоть какие-нибудь умозаключения? Если кто-то и делал, это никак не повлияло на цивилизацию в целом. Шагнув много дальше простого статичного наблюдения, Пифагор вмешался в природу и своими решительными действиями привнес в мир нечто новое. Мастерство научного эксперимента. Насколько известно, он был первым, кто задумался над созданием прибора, задуманного и тщательно выполненного для того, чтобы заставить природу ответить на определенный вопрос: связана ли гармония с числами и если связана, то каким образом определить и рассчитать эту связь?

Неудивительно, что легенда называет Пифагора сыном Аполлона, бога музыки и песен. Даже современный ученый должен поразиться явной удаче, которая побудила Пифагора выбрать такой многообещающий предмет для экспериментального исследования. При тех неисчислимых явлениях вокруг, способных разбудить его пытливое любопытство и стимулировать его деятельное воображение, ученый выбрал именно ту научную проблему, которая идеально подходила для математика-теоретика. Электрические искры от натертого янтаря, должно быть, озадачивали Пифагора, как и его учителя Фалеса; но Аполлон или же его собственный научный инстинкт осторожно отвел его прочь от запутанной тайны, загонявшей в тупик. Если бы Пифагор искал числа в электричестве, он все еще продолжал бы искать их до сих пор. Как, впрочем, и мы; слишком много более простых фактов природы следовало понять прежде, чем электричество стало доступным, и необходимое понимание наступило только благодаря терпеливому движению по пути эксперимента, впервые указанного нам Пифагором. Вплоть до ХХ столетия электрические частицы не были выделены, и только тогда доказано экспериментально, что электричество соответствует мечте Пифагора о целых числах. Но в акустике поиск был короток. Соотношение между числами и музыкальными интервалами – почти на поверхности физики, и нужно только, чтобы простейший прибор полностью раскрыл это соотношение. И объективно удачным оказалось для первого экспериментатора, что соотношения определяются во всех наиболее важных аспектах только самым простым видом чисел, положительными целыми числами – 1, 2, 3, 4… и их наиболее понятными дробями 1/2, 2/3, 3/4… Таким образом, будучи первым экспериментатором, Пифагор стал одним из величайших ученых в истории, но он также оказался и одним из самых везучих. Что-то побудило его выбрать именно эту физическую проблему из всего сонма проблем, попадавших в поле его зрения, и вряд ли существовала хоть малейшая надежда, что он бы нашел их решение. Его

счастливый выбор, возможно, был только слепой удачей. И хотя любой здравомыслящий человек может посчитать бесчисленное множество задач доступными для решения, удача сопутствует лишь тем, кто не только способен выбрать задачи, достойные их внимания, но и способен понять себя. «Познай себя» – таков был завет Фалеса. Только гении высокого и редкого порядка способны разобраться, какие задачи, достойные внимания, им по силам, а какие нет. Иногда приходится слышать, будто Пифагор не открыл ничего фундаментально нового, ведь точная запись данных наблюдений и последующие расчеты, например в астрономии, были уже привычным делом еще до его рождения. В астрономии мы наблюдаем, ведем запись наших наблюдений, всякий раз, когда это возможно, преобразуем их в числовые значения и выдвигаем гипотезу, чтобы все коррелировать. Если гипотеза не согласовывается с дальнейшими наблюдениями, мы не знаем, как, выполнив земной эксперимент, изменить гипотезу или подтвердить. Мы можем совершенствовать или изменять наши методы вычисления; но это совсем не означает, что мы контролируем до определенной степени исследуемые явления. Мы никак не сможем перемещать небесные тела по своему желанию, тем самым изменяя условия. Нам остается только наблюдать и не дано вмешиваться. Но в той науке, которая началась с Пифагора, исследователь управляет условиями, в которых он ведет слежение. Если изменения температуры, например, мешают точным измерениям металлического прута, нам легко держать прибор в постоянной температуре. Но никто до сих пор не преуспел в изоляции всех небесных тел, кроме двух, чтобы упростить проблему точного описания движения планет.

Пифагор впервые применил на практике новую и переломную схему: в научном исследовании появляется целевое вмешательство исследователя в исходный природный материал. Он мог годами вслушиваться в соразмерность звучания природных звуков, пока не состарился бы и не оглох, но не продвинулся бы в ее изучении дальше своих не слишком любознательных предков из каменного века. Но стоило ему начать натягивать струны, издавать при их помощи звуки и измерять их длины, как он обеспечил науку новым смыслом.

Надо заметить, что во всех случаях наблюдатель неразрывно связан со всем, что он наблюдает. Эксперимент и экспериментатора нельзя разделить. Сколько из наблюдаемого и измеряемого экспериментатором присуще самой природе и сколько привносит в природу он сам или его методы наблюдения и измерения? Вопрос этот в конечном счете, по сути, равноценен вопросу об изобретении или открытии чисел.

Пифагора, похоже, этот вопрос не беспокоил, Платона, очевидно, наоборот. Но только в ХХ столетии метафизика естествознания подняла этот вопрос в острой форме.

На одном полюсе – те, кто полагают, что познать физические свойства каждого конкретного явления или предмета можно лишь через последовательность действий, которые выполняются под наблюдением. Для этих «операционистов» бессмысленно искать «подлинную сущность» вне наблюдения и испытания. На другом полюсе явно располагаются некоторые современные нумерологи, которые полагают, что познание природы навсегда сокрыто за пределами человеческих возможностей. Все, что мы воображаем, будто мы знаем о природе, – лишь то, что сами мы и придумали о природе.

Сторонники крайних точек зрения сходятся в общем «мы не знаем»: современная наука и научные методы не способны ничего сказать нам о жизни. Самый простой вид проведения опытов с живой тканью, например элементарное изучение образца ткани под микроскопом, изменяет ткань. То, что мы надеялись исследовать, а именно жизнь, такая, как она есть без механического, оптического или какого-то другого вмешательства, перестает быть предметом нашего эксперимента. Таким образом, существует область человеческого интереса, где эксперимент отвечает не на все вопросы. Как и в случае с основным вопросом о числах, вопрос «что такое жизнь?» может показаться нашим преемникам бессмысленным или ненадлежащим образом сформулированным. Но никакие подобные сомнения не охлаждали энтузиазм Пифагора в его неуемной жажде открытия. Его закон музыкальных интервалов распахнул перед ним само значение жизни. Если не фактически число, жизнь для Пифагора была таинственным проявлением чисел. В некотором смысле все вокруг него было числом. Это было его простое, всеобъемлющее понимание мироздания.

Кто решится обвинить энтузиаста, переступившего черту между фактом, поддающимся проверке, и предположением, не поддающимся проверке? Такое открытие, как закон музыкальных интервалов, любого человека изумит и заставит ликовать. Полную неожиданность обнаружения такого закона можно прочувствовать даже сегодня. Кто мог предположить, что пространство, число и звук объединены в одной гармонии, в одной соразмерности? Пространство попадает в тесную связь с длиной струны, число с отношениями, соответствующими музыкальным интервалам. Звуки различимы ухом; что общего у слуха с числами? И более неожиданно: почему обычные простые дроби целых чисел имеют какую-то связь с гармонией, которая является областью эстетики? Все эти внешне ничем не связанные явления и предметы, как оказалось, существуют не сами по себе и не столь уж различны. Они были проявлениями одной глубокой основополагающей действительности. Какова же суть этой действительности? Пифагор распорядился всеми сомнениями, объявив постулат, что «все сущее есть число».

Перейти на страницу:
Прокомментировать
Подтвердите что вы не робот:*