Читать книгу Три чудодея - Валентин Яковлевич Иванов - Страница 4

Вернувшись домой, Веня погрузился в подаренную ему книгу. Даже наскоро перелистав её, он понял, что ни о какой Теории Всего здесь нет и речи, хотя открытие есть, и оно достаточно интересное. Сводится это открытие к следующему.

Физика – наука экспериментальная, и первым систематическим экспериментатором был Галилео Галилей, который сформулировал принцип относительности движения. На основе этого принципа он построил кинематику механического движения, но изобретать способ описание этого движения ему не было надобности. Для этого хватало уже существующей алгебры. Кинематическое описание не отвечает на вопрос о причинах движения. Принцип Галилея описывал только равномерное и прямолинейное движение, которое позже назвали инерциальным, чтобы отделить его от других, неинерциальных движений. Инерциальное движение не нуждается в причинах, оно являетсяимманентным, то есть присущим всем материальным телам, и, начавшись когда-либо, способно продолжаться сколько угодно, пока не появится причина, которая изменит его на неинерциальное.

Следующий шаг был сделан Исааком Ньютоном, который сформулировал три закона динамики механического движения, позволявшим описывать произвольные механические движения, источником которых служит сила. Здесь важны два момента. Позже выяснилось, что уравнение динамики, которое гласит, что ускорение, приобретаемое телом пропорционально приложенной к телу силе и обратно пропорционально массе этого тела, допускает обобщения на случаи сил не механического происхождения, которые во времена Ньютона были неизвестны. Второй момент состоял в том, что решения этого уравнения на момент открытия законов динамиеи были возможны только в том случае, если сила постоянна, то есть не меняется во времени. Такой силой, с некоторыми оговорками, была лишь сила гравитации, которая была также введена в физику Ньютоном в открытом им законе всемирного тяготения.  Закон этот утверждал, что все тела притягиваются друг к другу с силой, пропорциональной массе этих тел и обратно пропорциональной квадрату расстояние между ними. Додуматься до открытия такого закона было совсем не просто, потому что коэффициент пропорциональности между силой гравитации и остальными параметрами любых тел на Земле был столь мал, что измерить эту силу было невозможно никакими приборами не только тогда, но и столетием позже. Единственным телом, гравитационное влияние которого не мало, была сама планета Земля. Её масса была настолько несоизмеримо велика по сравнению с массами других, доступных измерению, тел, что гравитационные эффекты для всех остальных тел заметны лишь между конкретным телом и планетой Земля. Влияние же закона всемирного тяготения на умы просвещённой Европы было огромным, потому что этот закон в сумме с уравнениями динамики позволял объяснить причины и траектории движения всех планет Солнечной системы, то есть сделать небесную механику подлинной наукой.

Решения уравнения падения тел на Земле были тривиальны, потому что расстояния от центра массы любого тела до центра Земли при падении меняется настолько мало, что силу притяжения можно с огромной точностью считать постоянной. По этой причине и приобретаемое телом ускорение свободного падения тел будет постоянным, равным примерно 9,81 метра в секунду за секунду. Скорость же в течение процесса падения будет линейно возрастать со временем, а пройденное расстояние будет возрастать квадратично от времени. Для написания уравнений такого движения достаточно элементарного курса алгебры.

Картина принципиально меняется, если сила в процессе движения меняется. В этом случае для описания связей между временем и динамическими параметрами – расстояние, скорость, ускорение – алгебры недостаточно. Ньютону пришлось изобрести совершенно новую математику – исчисление флюксий, которое позднее было названо дифференциальным исчислением, а уравнения динамики произвольного движения оказались дифференциальными уравнениями. Именно эти первые уравнения заложили основы новой науки – уравнений математической физики.

Начала Ньютона были развиты блестящими математиками д’Аламбером, Лагранжем, Гамильтоном и другими, в результате чего появилась аналитическая механика. Мопертюи и Лагранж положили в основу аналитической механики так называемый вариационный принцип наименьшего действия, на основе которого были выписаны универсальные уравнения динамики (уравнения Лагранжа), которые позднее были использованы для описания динамики движения под действием не только механических, но и электромагнитных сил. Ещё позже Гамильтон написал свою, эквивалентную лагранжевой систему уравнений, которые великолепно описывали релятивистскую механику специальной теории относительности. Когда дифференциальное исчисление было дополнено интегральным, принцип Мопертюи-Лагранжа зависывался в виде интеграла от величины, называемой действием.

В законченном виде уравнения математической физики допускали эквивалентные описания на трёх разных языках математики: в виде дифференциальных уравнений в частных производных, интегральных представлений теории потенциала и вариационных уравнений, которые соответствуют минимизации функционала энергии физической системы.

Позднее было выяснено, что наличие симметрии функций Лагранжа или Гамильтона порождает закон сохранения, который имеет вид уравнения более простой структуры, чем исходные дифференциальные уравнения Лагранжа и Гамильтона, что позволяет получать их решения более простым способом. Каждый тип симметрии порождает свой, отдельный закон сохранения. Наиболее известными являются законы сохранения энергии, испульса, момента импульса, полных зарядов и токов.

Гуриваныч ещё в молодые годы подметил, что уравнения динамики Ньютона имеют так называемую феноменологическую симметрию, что позволяет выписать нечто вроде закона сохранения в тензорном виде относительно неизвестных функций, описывающих свойства физической системы. Затем подобные свойства симметрии были найдены для уравнения электрических цепей. Структура уравнений для этого случая отличалась лишь размерностью тензора. Более подробные исследования свойств феноменологической симметрии других систем были изучены его учеником Григорием Павлюченко, который основал новый раздел математики – исчисление эскортов. Так был открыт принципиально новый язык описания физических систем. Проблема была в том, что не было общего метода обнаружения свойств феноменологической симметрии для произвольных физических систем.

Веня приходил к десяти. Для того, чтобы не перепутать детали обсуждаемого материала, он приносил диктофон и ставил его на стол перед началом беседы. Обсуждать два часа подряд с полным вниманием непростые вещи невозможно,  в принципе, поэтому через час они устраивали перерыв, пили чай, после чего старик пускался в воспоминания детства и юности, учёбы в университете и начала научной деятельности. Воспоминания эти был ничуть не менее интересными, чем обсуждаемые физические проблемы.

Путь в науке для Гуриваныча был таким же необычным, как и придуманная им позже теория. Родился в Ростове, блестяще окончил школу, поступил в местный университет, сразу после войны перевёлся в МГУ, который окончил с отличием, по распределению попал в закрытое предприятие, занимавшееся атомным проектом. Из проекта был исключён, как сын репрессированного, потом скитания по городам и весям средней полосы России, аспирантура в МГУ у академика Мандельштамма, защита кандидатской по физике космических частиц и, наконец, новосибирский Академгородок. Именно здесь и были сделаны главные открытия, создана школа Теории Всего и читался спецсеминар по этой теории.

Как результат многочисленных бесед с Гуриванычем, Веня написал книгу его биографии под названием «Необыкновенный человек». Книга Светлакову понравилась, однако, он выразил желание включить этот материал во второй том Теории Всего, который предполагал изложить универсальный язык описания не только природных явлений, но и важнейших разделов человеческой культуры.

Уже при чтении толстой книги Светлакова Веня обратил внимание на необычность языка изложения. Те части книги, в которых излагался математический аппарат теории и доказательства теорем, были написаны строгим и привычным языком, принятым в публикациях научных книг и журналов. Другие, где освещались замыслы и философские проблемы, изобиловали терминами из древних трактатов, латинских афоризмов и философских книг столетней давности. Так общепринятая в научной среде физика называлась ортодоксальной, а развиваемая автором – горней, то есть доступной лишь тем, кто смотрит на мир с вершины горы. Уравнения и тождества новой физики назывались сакральными, а элементарные понятия – эйдосами. Гармония мира обьснялась актом Божественного творения. Понимание пришло позже. Светлаков был женат на доценте университетской кафедры философии, которая во времена советской власти, естественно, проповедовала атеизм и верность марксистско-ленинскому учению, а позже уверовала в догматы, подавляемые ранее политической системой. Математические же результаты были написаны учениками Гуриваныча, которые были женаты на женщинах более привычных в обществе профессий.

Будущая книга имела предварительное название «Математические основы естествознания». Новым в ней было то, что в первом томе рассматривались непрерывные эйдосы, а во второй предполагалось включить дискретные. Это позволяло построить фундамент математики – теорию чисел и теорию множеств на новой основе. Элементарных кирпичиков не может быть много. Минимальное их число – два. Чтобы не путать их с элементами двоичной системы – нулём и единицей – их можно назвать белым и чёрным эйдосами. Гораздо более сложные и продуктивные конструкции можно образовывать, если наделить эти эйдосы другим свойством, ортогональным первому. Например, назвать их мужскими и женскими. Тогда имеем всего четыре кирпичика: мужской-белый, мужской-чёрный, женский-белый и женский-чёрный. Следующим шагом нужно определить операции над эйдосами – сложение и умножение, что позволит построить алгебру эйдосов. По замыслу Гуриваныча, построенный таким образом язык описания позволить по-новому представить не только математику, но теорию музыки, генетику, лингвистику, заменить язык химических формул и многие другие, частные и специальные языки, выработанные человечеством для представления результатов интеллектуальной деятельности.

Сказано-сделано. Веня трудился над написанием этой книги около полугода. Предварительные результаты он опубликовал в соавторстве с Светлаковым в журнале «Метафизика», где анонсировал появление будущей книги. Но, чем далее он продвигался на этом пути, тем более смущали его, казалось бы, мелкие детали, число которых возрастало по экспоненте. В первой главе он сделал обзор достижений человеческой цивилизации до настоящего времени – от Евклида и Демокрита до Эйнштейна, Шрёдингера, Гейзенберга, Дирака и других великих учёных современности. Он считал, что при освещении принципиально новых идей такие обзоры обязательны, поскольку они позволяют чётко представить читателю, что же именно нового содержат эти идеи в сравнении с тем, что было сделано ранее.

Гуриваныч полагал, что книга должны быть написана таким ясным языком, чтобы её идеи должны быть понятны даже домохозяйкам. Вене это было слышать странно. Он вспомнил слова Владимира Ленина о построении государства нового типа, которым могла бы управлять любая кухарка: «Сделать это – наша задача». Он хорошо помнил, что построенным таким образом государством могли управлять только несгибаемые большевики и созданный ими репрессивный аппарат ВЧК, а создать бездефицитную экономику и им так и не удалось. Однако, понимая свою роль инструмента, пишущего чужую книгу, он решил дипломатично помолчать, только спросил:

– Как же написать такую книгу, какими словами?

– Этот метод мы назовём условно «Уроки танцев», – ответил Светлаков. – Суть в том, чтобы разбить изложение новых идей на элементарные «па». Каждый мелкий шажок должен быть настолько простым, чтобы был понятен даже идиоту.

– Если хорошо постараться, это можно сделать, – размышлял вслух Веня. – Проблема, однако, в другом. Насколько я представляю мировоззрение домохозяйки, она заинтересуется эйдосами лишь в том случае, если они помогут ей быстрее, дешевле приготовить обед и сделать его вкуснее, чем без знания эйдосов.

– Сделать это – наша задача! – воскликнул Гуриваныч в совершенном восторге.

Через некоторое время, прочитав венин обзор, он сказал:

– Всё это не нужно, следует выбросить.

– Почему? – изумился Веня, который затратил на написание обзора три недели напряжённого труда.

– Во-первых, это очевидно, а во-вторых, известно всем. Зачем повторять то, что описано стократ?

– Э, нет, уважаемый Гуриваныч. О любви писали тысячи лет до Шекспира и сотни лет после него. И далее будут писать, пока человечество живо. Всё дело не в том, о чём писать, а в том, как писать. Я как-то совсем не уверен, что любая домохозяйка знает, что именно написал Демокрит в своих книгах об атомах и о тех крючочках, которыми они зацепляются один за другой. Если мы начнём книгу с первой страницы об эйдосах, боюсь, домохозяйка не дойдёт в своём чтении до второй страницы.

Приговор мэтра был окончательным, и Веня выбросил обзор из Ведения книги. Однако, сам он считал, что обзор написан им весьма свежо и оригинально. Он может послужить неплохим материалом для чтения лекций об истории естествознания, поэтому Веня сохранил его в своих архивах и позднее не раз использовал для такого рода лекций.

Сложность вениной работы заключалась в том, что по мере написания книги у Гуриваныча появлялись всё новые и новые идеи. Хорошо бы, если эти идеи только дополняли содержание книги, но они, к сожалению, требовали переписать книгу заново, изменив её парадигму.

Второй вариант книги Светлаков решил назвать «Флора и фауна». Под флорой он подразумевал непрерывные эйдосы, а фауной считал дискретные.  Теперь содержание книги выстраивалось  по-иному, поскольку в неё нужно было включить главы, ранее представленные в первом томе Теории Всего, причём включить органично, не повторяя дословно то, что уже опубликовано. В этом варианте, который Веня мысленно назвал сельскохозяйственным, построение арифметики Гуриваныч решил сделать по способу организации садово-огородного кооператива, в котором грядки соответствуют разрядам в представлении чисел с помощью эйдосов.

Когда стали проступать контуры второго варианта книги, Мастер решил, что это никуда не годится, и книгу следует назвать «Концерт для фортепиано с оркестром», и структуру её перестроить совершенно по-новому. Веня уже начинал понимать Светлакова с полуслова. Он догадался, что дирижёр – это сам автор теории, деление инструментов оркестра на струнные, духовые и ударные – это чёрные, белые и бесцветные эйдосы, а деление духовых на деревянные и медные, струнных на смычковые и клавишные – это мужские и женские типы эйдосов. Светлакова всегда привлекали яркие метафоры. К этому моменту Веня уже осознавал, что он никак не хочет ставить свою фамилию в качестве соавтора книги, потому что у главного автора после инсульта не всё в голове пришло в норму, и соавторство будет лишь дискредитировать Веню.

Перед ним сидел старик с добрым лицом, ласковой улыбкой, но жёсткий и непреклонный в части реализации своих идей, а, кроме того, нисколько не сомневающийся в том, что он сделал величайшее открытие в истории человечества. Его вовсе не останавливало то, что человечество это в лице мирового научного сообщества никак не хочет признавать масштаб его открытия.

– Ну, вот Вы, – говорил он ласковым голосом Вене, – Вы написали пять научных монографий, издали ещё с десяток книг поэзии, прозы и поэтических переводов с четырёх языков, а что Вы, по-существу, привнесли в науку?

Веня задумался. Сам он себе таких вопросов не задавал, трудился как муравей, писал статьи, выступал на международных конференциях. Многие коллеги признавали, что некоторые физические и математические модели в самых разных разделах электродинамики, физики ускорителей и электронной оптики он создал впервые. Это Веню вполне устраивало, но он не успокаивался, защитив две диссертации, и продолжал идти в своих поисках дальше.

– Как Вам сказать, по разработанным мною методикам работают сотни уникальных приборов, в расчётах и проектировании которых я принимал личное, зачастую полностью самостоятельное участие.

– Ну, что приборы?  Одним меньше, другим больше, – пытал его Светлаков. – Я спрашиваю, какие новые законы природы Вы открыли?

Вене нечего было возразить, но к этому времени он стал чаще и чаще задаваться попросом: Отчего же ты сейчас так одинок, Мастер, основатель школы Теории Всего?