Алекс в стране чисел. Необычайное путешествие в волшебный мир математики - Алекс Беллос

Алекс Беллос

АЛЕКС В СТРАНЕ ЧИСЕЛ

Необычайное путешествие в волшебный мир математики

Моим родителям посвящается

Предисловие

В школьные годы мне нравилась математика и нравилось сочинять разные истории, а потому я решил, что смогу заниматься и тем и другим, если поступлю в университет и буду изучать там математику и философию — такой совместный курс, одной ногой стоящий в точных науках, а другой — в свободных искусствах. Большую часть времени в университете я посвящал работе в студенческой газете. Поначалу мне удавалось немного публиковаться и в британской национальной прессе, а одну статейку (о том, почему математика — это так круто) напечатали даже в лондонском «Guardian». То была моя первая статья про математику, и она же оказалась последней на протяжении почти двадцати последующих лет.

Окончив университет, я стал журналистом. Мне тогда казалось, что я ухожу из мира чисел в мир слов навсегда. Сначала я работал в вечерней газете в Брайтоне, затем в нескольких газетах в Лондоне и в конце концов стал иностранным корреспондентом в Рио-де-Жанейро. От случая к случаю мое математическое образование оказывалось полезным, например, когда требовалось найти американский штат, который по площади ближе всего к только что расчищенной от леса территории в джунглях Амазонки, или при необходимости вычислять обменные курсы во время финансовых кризисов. Но в общем я полагал, что вся моя математика осталась в далеком прошлом.

Прошло несколько лет, и я вернулся домой в Англию, не очень-то представляя, чем буду заниматься дальше. В качестве временного занятия я продавал футболки с бразильскими футболистами; потом завел себе блог; в какой-то момент мне пришла в голову мысль импортировать тропические фрукты — из этого ничего не вышло, зато тогда я решил снова обратиться к предмету, столь сильно занимавшему меня в юности, и здесь-то нашел искру вдохновения, приведшую к написанию этой книги.

Знакомство с миром математики во взрослом возрасте идет совсем иначе, чем в детстве, когда страх перед экзаменами часто приводит к тому, что по-настоящему интересные вещи просто проскакиваешь. Теперь же у меня была свобода в выборе пути, главное — чтобы он был увлекательным, интересным. Я прочел про «этноматематику» — про то, как различные народы подходят к математике, — и про то, как на формирование математики повлияла религия. Меня заинтересовали и недавние работы по поведенческой психологии и неврологии — авторы этих работ пытаются понять, как наш мозг воспринимает числа.

Мои странствия по миру математики вскоре приобрели и вполне земное, географическое измерение. Я полетел в Индию — узнать, как древние индусы изобрели нуль, совершив таким образом один из величайших интеллектуальных подвигов в истории человечества. Я заказал место в мегаказино в Рино, чтобы самому наблюдать за тем, как вероятности управляют игровой индустрией. А потом я отправился в Японию, где познакомился с самым «арифметическим» шимпанзе в мире.

По мере продвижения в своих изысканиях я оказался в странном положении — одновременно специалиста и профана. Заново изучать школьную математику — словно возобновить дружбу со старыми друзьями, но там вдруг оказалось много приятелей моих приятелей, которых я прежде никогда не встречал, да еще я познакомился с массой совершенно новых, о которых никогда не слышал. До написания этой книги, например, я не знал, что в течение сотен лет велась кампания за то, чтобы ввести два новых числа в нашу систему из десяти чисел. Я не подозревал, что оригами — это серьезный научный метод. И даже не задумывался о теории, скрывающейся за судоку (потому что в мои школьные годы этой игры еще не изобрели). Мне приходилось приезжать в самые разные места — в Германию, в Лейпциг, и в Скоттдейл в Аризоне — и в местных библиотеках натыкаться на совершенно неожиданные книги. А однажды я провел незабываемый день за чтением книги об истории ритуалов, связанных с растениями, дабы понять, почему Пифагор был столь привередлив в еде.

Книга начинается с главы о — мне хотелось подчеркнуть, что то, о чем в ней говорится, еще предматематика. В этой главе рассказывается о том, как возникли числа. К началу главы 1 числа становятся существенным элементом человеческой жизни — и тут уже мы переходим к делу. Я свел технические подробности к минимуму, но не стал выбрасывать все уравнения и доказательства. Мне хотелось, чтобы у читателя была возможность прочувствовать красоту некоторых из этих шедевров математического искусства и самому оценить их элегантность. Тем не менее я написал книгу таким образом, что, если вам неохота следить за каким бы то ни было уравнением или доказательством, вы можете просто перейти к следующему разделу. Главы, кроме того, можно читать в любом порядке; каждая из них самодостаточна, то есть для ее понимания не требуется прочтения предыдущих глав. Тем не менее я надеюсь, что вы прочтете все главы от первой до последней, поскольку они примерно соответствуют хронологии в истории математических открытий и я все-таки иногда ссылаюсь на что-то из обсуждавшегося ранее.

Я включил в книгу немало исторического материала, ведь рассказ о математике — это прежде всего рассказ об истории математики. В отличие от гуманитарного знания, находящегося в непрерывном состоянии переизобретения по мере того, как новые идеи и новая мода вытесняют старые, и в отличие от прикладных наук, где теории постоянно уточняются, математика не подвержена возрасту. Теоремы Пифагора и Евклида верны сегодня в той же степени, в какой они были верны и в античную эпоху. Пифагор и Евклид — самые древние ученые, о которых мы узнаем из школьного курса математики. К 16 годам школьники едва ли изучают что-нибудь из того, что не было бы известно в середине XVII столетия, а к 18 годам, аналогичным образом, они не выбираются за середину XVIII века. (Математика, которая требовалась для моего диплома, относилась к 1920-м годам.)

Работая над книгой, я постоянно испытывал желание поделиться с будущими читателями своим восхищением математическими открытиями. Еще мне хотелось показать, что математики умеют веселиться. Они — короли логики, что в колоссальной степени обостряет их восприятие всего нелогичного. Математика страдает от репутации — принято считать, что она суха и трудна. Она такой бывает. Но вместе с тем эта наука может быть воодушевляющей, вполне постижимой и, самое главное, наполненной истинным творчеством. Абстрактное математическое мышление — одно из величайших достижений человечества, и, пожалуй, именно оно определяет прогресс общественной мысли.

Так давайте же совершим путешествие в мир математики — и обещаю, вам будет нескучно!

Глава 0

Голова для чисел

Войдя в тесноватую парижскую квартиру Пьера Пика, я ощутил почти невыносимый запах средств от насекомых. Пика только что вернулся из тропических лесов Амазонии, где провел пять месяцев в обществе индейцев, и сейчас занимался тем, что обеззараживал привезенные оттуда подарки. Стены его кабинета украшали туземные маски, головные уборы из перьев и плетеные корзинки. Полки были завалены научными книгами. На столе лежал несобранный кубик Рубика.

Я поинтересовался у Пика, как прошла его поездка.

— Непросто, — ответил он.

Пика — лингвист и, быть может, по этой причине говорит медленно и тщательно, старательно выговаривая отдельные слова, тихо. Ему слегка за сорок, но выглядит он моложаво: сияющие голубые глаза, румяное лицо и мягкие, растрепанные седеющие волосы.

Пика, ученик известного американского лингвиста и общественного деятеля Ноама Хомского, работает во французском Национальном центре научных исследований и последние десять лет изучает мундуруку — племя туземцев численностью около 7000 человек, проживающих в бразильской Амазонии. Мундуруку — охотники и собиратели, они живут в небольших селениях, раскиданных в тропических лесах на территории размером со штат Нью-Джерси. Пика изучает язык мундуруку: в нем нет времен глаголов, множественного числа и слов для чисел больше пяти.

Полевые работы для Пика означают путешествия, которым могли бы позавидовать знаменитые искатели приключений. Ближайший к его индейцам аэропорт находится в Сантареме, городе, расположенном в 500 милях от Атлантического океана вверх по Амазонке. В Сантареме Пика садится на паром вверх по реке Тапажос, который за 15 часов проплывает почти 200 миль и довозит его до Итаитубы — города, в свое время пережившего золотую лихорадку. Это последнее место на его пути, где можно пополнить запасы еды и топлива. В свою самую последнюю поездку Пика взял напрокат в Итаитубе джип, загрузил в него снаряжение — компьютеры, панели солнечных батарей, аккумуляторы, книги и 120 галлонов бензина — и отправился по Трансамазонской автостраде, небезопасной, а порой просто непроходимой грунтовой дороге, оставшейся от одного из безрассудных национальных проектов 1970-х годов.