Доктор Гаусс

Его докторская диссертация «Disquisitiones Arithmeticae» («Арифметические исследования»), как писал Лагранж, «возвысила доктора Гаусса до уровня первых математиков» Нового времени такого же калибра, как сам Лагранж, Эйлер, Ферма. Про научные заслуги Гаусса в математике знают все, кто учился в школе, по крайней мере слышали про нормальное распределение Гаусса. Гораздо меньше известно то, что он изобрел и построил первый в Европе электромагнитный телеграф, который проработал 12 лет. А о его дидактике самостоятельного изучения русского языка иностранцем с родным каким-нибудь из основных европейских языков, наверное, и вовсе мало кто знает.

Выйти из полноэкранного режима

Развернуть на весь экран

Брауншвейгский вундеркинд

За два века немецкие историки науки изучили биографию «короля математики» и «титана науки» Гаусса, что называется, вдоль и поперек. Родился он в Брауншвейге, столице одноименного княжества (а потом герцогства), в семье бюргера, который был бауэром из брауншвейгской глубинки, но, поставив себе целью перебраться из деревни в столицу, добился своего. В общем, родился он в семье «понаехавших», как говорят сейчас. Довольно забавно читать в трактатах историков о том, что семья Гаусс была бедная, и тут же рассматривать фотографию их дома в Брауншвейге по адресу Вильгельмштрассе, 30. Сейчас такой трехэтажный особняк меньше чем за полмиллиона евро едва ли купишь. А кроме того, отец семейства должен был выложить круглую сумму за «прописку» в городе, которая поступала в городскую казну и удерживала от массового переселения крестьян Священной Римской империи германских народов в города, где, прежде чем получить разрешение на жительство, нужно было предъявить магистрату документ о владении городским жильем.

Отец Гаусса был, судя по всему, далеко не глупым и весьма энергичным человеком, если смог преодолеть эти препоны. А его сын был и вовсе вундеркиндом, умевшим читать и считать в три года, а когда немного подрос и случайно услышал разговор отца при его расчете с каменщиками-поденщиками, поправил родителя, который ошибся в подсчетах. К счастью для науки, родители не стали всеми силами развивать природный талант сына. Отец готовил его к почетному ремеслу каменщика-подрядчика себе на смену. И Гаусс учился в обычной начальной школе, не перепрыгивая через классы, а дальнейшее образование он получил благодаря школьным учителям, которые всячески убеждали его родителей оплатить сыну дальнейшее образование.

А когда это не удалось, то ассистент учителя Мартин Бартельс, который сам потом станет известным математиком, профессором Казанского (где у него учился Лобачевский) и Дерптского университетов, тайным советником и членом-корреспондентом Императорской Санкт-Петербургской академии наук, а в тем годы и сам ненамного старше своего ученика, сумел привести 14-летнего Карла Гаусса на аудиенцию к герцогу брауншвейгскому Карлу Вильгельму Фердинанду. Герцог назначил юноше стипендию десять талеров в год. Сумма была небольшая и носила скорее символический характер. Остальные деньги, необходимые для продолжения образования в политехнической школе Collegium Carolinum, без окончания которой в Брауншвейге нельзя было поступить в местный университет, платил за Карла Гаусса профессор Каролинского колледжа Циммерман, тоже веривший в большое научное будущее Гаусса.

Окончив колледж, Карл Гаусс уехал из Брауншвейга в соседнее Ганноверское герцогство учиться там в Геттингенском университете. Этот университет был сильнее местного Брауншвейгского университета в Хельмштедте. Герцог Брауншвейга не возражал и даже увеличил ему стипендию до 400 талеров в год и отдельно оплачивал проживание там «своего студента». Поучившись в Геттингене три года, Гаусс осенью 1798 года возвращается в родной Брауншвейг, в университет Хельмштедта. Там он в 1799 году защищает докторскую диссертацию «Disquisitiones Arithmeticae» («Арифметические исследования») и готовит ее к печати в виде монографии. Она была издана в Лейпциге в 1801 году опять-таки на деньги герцога Брауншвейгского и принесла Гауссу всеевропейскую научную славу. В 1802 году его избирают членом-корреспондентом Петербургской академии наук, а затем членом Лондонского Королевского общества.

Но слава славой, а студенческие годы были уже позади, начиналась взрослая жизнь с зарплатой приват-доцента в Брауншвейге в шесть талеров в месяц. Гаусс по-прежнему получал по 400 талеров в год от герцога. Но содержать собственную семью на эти деньги было проблематично, а его отец потерял терпение ждать, когда же чересчур умный сын займет какое-нибудь доходное место. Ждать пришлось еще долго. А тем временем научная слава доктора Гаусса продолжала расти.

Астроном Гаусс

В новогоднюю ночь наступающего 1801 года итальянский астроном Джузеппе Пиацци обнаружил неизвестную звезду восьмой звездной величины, то есть довольно яркую. Такую можно увидеть в театральный бинокль. А через 40 дней он ее потерял и обратился к коллегам-астрономам помочь ее найти. Коллеги очень живо откликнулись. Ведь речь могла идти о восьмой планете Солнечной системы. На тот момент им были известны только семь планет: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн и Уран. К тому же присутствие еще одной планеты между Марсом и Юпитером ими давно подозревалось.

В сентябре 1801 года к ее поискам подключился Гаусс и предложил способ расчета ее орбиты по трем наблюдениям, если известны время, прямое восхождение и склонение. Наблюдений Пиацци было гораздо больше трех. После публикации алгоритма расчетов Гаусса в ноябрьском номере астрономического журнала Monatliche Correspondenz в ночь с 31 декабря на 1 января, то есть ровно через год после первого наблюдения Пиацци, немецкий астроном Генрих Ольберс нашел эту планету. Ее назвали Церера.

Но этим дело не закончилось. В марте 1804 года Ольберс обнаружил там же — в астероидном поясе между Марсом и Сатурном — еще одну такую же планету (ее назвали Паллада). В 1804 году его коллега немецкий астроном Карл Хардинг нашел там же третью планету (Юнона), а в 1807 году опять Ольберс нашел там четвертую планету (Веста). По современным представлениям эти карликовые планеты относятся к астероидам, хотя в последнее время среди астрономов идут споры насчет самой крупной из них — Цереры. Мол, чем она хуже девятой планеты Плутона? Только тем, что ее диаметр в 2,5 раза меньше? Так и диаметр Земли в 11 раз меньше, чем Юпитера.

Пьер-Симон Лаплас публично признал Гаусса равным себе в математической астрономии. И как раз после переоткрытия Цереры в январе 1802 года Гаусс был приглашен на должность директора Пулковской обсерватории. Возможно, он уехал бы в Россию. Во всяком случае, в своих письмах он писал о таком желании. Но герцог Брауншвейгский увеличил содержание Гаусса до 600 талеров и посоветовал ему обзавестись семьей и детьми, что Гаусс и сделал. Вероятно, герцог хотел уберечь гордость его, брауншвейгской, науки от мобилизации в армию: дело шло к прямому военному столкновению с Бонапартом после победы последнего под Аустерлицем в 1805 году.

Так и вышло. Герцог, который стал главнокомандующим прусской армией, был разбит осенью 1806 года под Йеной, ранен и вскоре скончался от ран, а французские войска вошли в Брауншвейг. Гауссу предлагали работу по специальности в Париже, но он перебрался с семьей в Ганновер, где его давно ждала должность директора строящейся обсерватории Геттингенского университета. В Геттингене он так и остался на всю жизнь и здесь умер в 1855 году в возрасте 77 лет. Здесь же он вместе со своим ассистентом профессором Вебером в 1833 году построил электромагнитный телеграф.

Телеграфист Гаусс

Как только в XVIII веке стало известно, что электрический ток передается по проводам, возникла идея передавать по проводам информацию. Искать, кому именно принадлежит эта идея, бессмысленно: она лежала на поверхности и приходила в головы многим. Но пока отсутствовало знание о фундаментальном единстве электрических и магнитных явлений, идея передачи информации с помощью тока приобретала экзотические формы. Например, Самуэль Зёммеринг из Баварии по очереди пускал ток в одной из пар проводков в многожильном проводе, а на другом конце такого телеграфа многожильный провод, распушив, погружал в ванночку с серной кислотой, смотрел, на каких проводках выделяются пузыри (кислорода и водорода). Присвоив каждой паре проводков букву, можно было передавать слова. Но понятно, что в практическом плане такой электрохимический телеграф не имел будущего.

Будущее появилось в 1820 году, когда Эрстед обнаружил, что электрический ток создает магнитное поле, которое отклоняет стрелку компаса. Варьируя силу тока в проводе, можно было отклонять стандартизированную магнитную стрелку на разные углы. Но дрожащая стрелка не гарантировала точности передачи информации. Вот тогда и появился телеграф Гаусса и Вебера, которые поместили движущийся магнит внутри проволочной катушки. Отправитель сообщения двигал катушкой провода вдоль магнита, создавая в проводе ток. Магнит, подвешенный внутри катушки, в приемнике, соответственно, реагировал.

Их телеграф был побочным продуктом масштабной программы исследований магнитного поля Земли, затеянной Гумбольдтом, целью которой было создание мировой сети измерений земного магнетизма. К началу 1830-х годов в мире работало уже три десятка магнитных обсерваторий. Самая густая их сеть была в Западной Европе (Гринвич, Дублин, Лейпциг, Марбург, Берлин, Бреслау, Гейдельберг, Стокгольм), географически самая обширная — в Российской империи (Гельсингфорс, Санкт-Петербург, Москва, Киев, Казань, Барнаул, Нерчинск, Николаев, Тифлис). Плюс к этому постоянные измерения магнитного поля велись в Филадельфии, Торонто и Пекине.

В 1832 году Гаусс начал такие измерения в Геттингене вместе с Вильгельмом Вебером, которого осенью предыдущего, 1831 года он порекомендовал руководству университета взять на освободившуюся должность профессора кафедры физики. Для синхронизации независимых друг от друга магнитных измерений в обсерватории Гаусса и физическом кабинете Вебера они по крышам домов протянули электрические провода длиной в два с лишним километра. Ну а мысль использовать эту линию для передачи посланий друг другу, кодируя буквы в сигналах, не замедлила посетить их.

Якоря катушек в их телеграфе были массивными, пульсацию такого электромагнита в приемнике в соответствии с импульсами тока в обмотке можно было зафиксировать только с помощью прикрепленного к нему зеркальца, луч которого усиливался оптическим усилителем. Усовершенствовать их телеграф, если заняться им вплотную, было делом техники. Но этим занялись другие и получили кучу патентов, а в итоге появился телеграф Морзе. Гаусс с Вебером считали подобное занятие ниже своего достоинства ученых, к тому же их телеграф их двоих вполне устраивал.

Он функционировал до 1845 года, пока не перегорел при сильной грозе. Восстанавливать его Гаусс не стал, да и международная программа Гумбольдта уже пережила свой пик популярности к тому времени. От их сотрудничества, перешедшего в близкое знакомство и потом дружбу Гаусса и Гумбольдта, в истории науки осталась только забавная байка, которую любят повторять историки. Александр фон Гумбольдт, когда еще не был знаком лично с Гауссом, спросил Лапласа: «Кто является величайшим математиком Германии?» Лаплас ответил: «Пфафф (коллега Гаусса по университету в Хельмштедте.— “Ъ-Наука”)». Гумбольдт удивился: «А как же Гаусс?» На что Лаплас ответил: «О, Гаусс — это величайший математик мира».

Филолог Гаусс

Как пишут историки науки, в молодости у Гаусса был переломный момент, когда он едва не выбрал филологию, а не математику полем для своей будущей научной деятельности: «Классические языки были известны ему еще с юности, но и почти все другие европейские языки он знал настолько, чтобы на них читать, на самых главных из них он говорил и писал безукоризненно… Известно, что Гаусс в начале своей учебы в Геттингене, осенью 1795 года, слушал лекции по классической филологии знаменитого филолога Кристиана Готтлоба Гейне и даже одно время колебался, изучать ли ему в университете древние языки или математику».

Математика в итоге победила, но в течение десятилетий Гаусс состоял в переписке с астрономом Генрихом Кристианом Шумахером из Гамбурга, который был тоже не чужд языковым проблемам. Они обсуждали тонкости латинского, английского и французского языков, им было важно досконально понимать прочитанное ими на этих языках и как можно точнее выражать на них собственные мысли. А в 1839 году, когда Гауссу было уже за 60 лет, он пишет Шумахеру: «В начале прошлой весны, рассматривая приобретение какого-либо нового навыка как своего рода омоложение, я начал заниматься русским языком (ранее я пытался заниматься санскритом, но не получил от этого удовольствия), и меня он очень заинтересовал».

Некоторые историки науки пишут, что Гаусс выучил русский язык, чтобы читать в оригинале работы Лобачевского. Он их, конечно же, читал, но также от корки до корки прочитал все шесть томов собрания сочинений Бестужева-Марлинского и «Капитанскую дочку» Пушкина. В 1842 году Гаусса в Геттингене посетил казанский астроном Иван Михайлович Симонов, будущий ректор Казанского университета и, между прочим, свидетель со стороны жениха на венчании Лобачевского. Наверное, они говорили и о неэвклидовой геометрии, но, как вспоминал потом профессор Симонов, Гаусс все больше расспрашивал его, как «понимать до последней тонкости то или иное выражение в книгах русских писателей».

Если желание Гаусса выучить русский язык более или менее понятно, то его методика самостоятельного изучения русского языка вызывает у современных филологов законное удивление. Те словари и учебники по русскому языку, которые были у Гаусса в личной библиотеке, известны. Но там же были обнаружены тщательно составленные им обширные списки существительных, прилагательных и глаголов в обратном алфавитном порядке. Сейчас так называемые обратные словари играют важную роль в исследовании морфологии, особенно флективной морфологии языка, и служат трем целям: во-первых, языковедческой, во-вторых, текстологической, то есть дополнению сохранившихся с древних времен неполных текстов, и, в-третьих, дидактической, а именно упражнениям по словообразованию и изменению слов при изучении языка.

Но откуда это тогда мог знать Гаусс? А ведь знал! Можно даже допустить, что «во-первых» и «во-вторых» его просто не интересовало. Зато самодидактику для овладения русским языком он избрал оптимальную. Русский язык относится к флективным, то есть к языкам, в которых доминирует словоизменение при помощи флексий — окончаний, которые указывают на род, число, падеж и так далее.

Тут поневоле задумаешься, правильно ли поступил студент Гаусс, выбрав математику, а не филологию в качестве будущей профессии. В математике и без него, наверное, разобрались бы — тот же Лобачевский и другие. Зато филология, глядишь, приобрела бы «величайшего филолога мира». Кстати, геронтологам и физиотерапевтам тоже полезно было бы присмотреться к его методу омоложения путем самостоятельного изучения иностранного языка.

Ася Петухова