Искусство мыслить рационально. Шорткаты в математике и в жизни - Маркус дю Сотой

работать большим пальцем. Это мне очень помогло. Есть еще несколько виолончелистов, которые делают так же, начиная с великого виолончелиста Даниила Шафрана. Я думала, что это мое изобретение, но на самом деле это не так. Все сводится к решению задач. Чем острее задача, тем более творческим может быть ее решение».

Однако, несмотря на все эти полезные способы работать с музыкой, в сущности, по мнению Клейн, в том, чем она занимается, не бывает шорткатов: «Для того, кто хочет стать профессиональным виолончелистом, особенно заниматься сольными выступлениями, получить известность, ощущать, что твою работу внимательно изучают, – ничего такого нет. Никаких шорткатов. И именно это мне и нравится. Как известно, Пабло Казальс упражнялся всю жизнь, и когда ему было девяносто пять, его спросили: “Маэстро, почему вы все еще продолжаете упражняться?” – и он ответил: “Потому что мне кажется, что у меня наконец начинает что-то получаться. Я совершенствуюсь”. По-моему, именно это побуждает продолжать работать. Нужно много тяжелого труда, и легче не становится. Чтобы работать всю жизнь, нужно увлекаться своим делом. Невозможно достичь самой высокой вершины».

Именно поэтому многих специалистов не слишком беспокоят шорткаты. Клейн сказала мне: «Идея шортката кажется привлекательной в краткосрочной перспективе, но не в долгосрочной. Я думаю, если бы было много шорткатов, задачи не казались бы нам такими же интересными».

Я признаю, что между стремлением достичь цели и легкостью, с которой это можно сделать, есть некое противоречие. Если задача оказывается слишком легкой, ее решение не приносит удовлетворения. И все же я не хочу заниматься бездумной, монотонной работой. Самое большое удовольствие я получаю именно от тех шорткатов, которые открываются после того, как я некоторое время топчусь на месте, не зная, удастся ли мне вообще добраться до цели. Выбросы адреналина в те моменты, когда становится виден хитроумный путь к решению, – это моя страсть, которая разгоралась по мере совершенствования моего математического мастерства. Но в том, что касается виолончели, я понимаю: хотя некоторые паттерны могут быть полезны, никаких шорткатов, избавляющих от тяжелой работы, тут не существует.

2

Шорткаты вычислительные

Вы – бакалейщик и хотите взвешивать товары от 1 до 40 килограммов на простейших равноплечных весах. Каково минимальное число гирь, необходимых для этого, и какого они должны быть номинала?

Удобный шорткат для выражения какой-нибудь идеи бывает мощным средством ускорения мысли. Тот способ, которым я могу выразить концепцию миллиона при помощи всего лишь семи символов – 1000000, – кажется мне само собой разумеющимся. Но в этих семи символах скрыта целая история поразительно интересных шорткатов, помогающих рационально разбираться в числах и вычислять. В течение всей истории человечества – и даже сейчас, если речь идет о коммерции, строительстве или банковском деле, – те, кому удавалось вычислить ответ быстрее и рациональнее, чем конкурентам, получали преимущество. В этой главе я хочу рассказать о некоторых хитроумных способах, которые мы изобрели для работы с числами и вычислений. Интересно отметить, что эти шорткаты могут быть действенными стратегиями даже там, где речь идет вовсе не о числах.

Многие думают, что раз я работаю в области фундаментальной математики, я, наверное, занимаюсь делением в столбик, вычисляя множество знаков после запятой. Неужели мое рабочее место еще не занял электронный калькулятор? Такое ошибочное представление, что математики – это такие сверхвычислители, встречается часто. Но это вовсе не значит, что в моей работе нет вычислений. Многие изощренные математические темы начинались с задач, требовавших изобретения хитроумных арифметических методов, – как это было с шорткатом, который нашел в школе Карл Фридрих Гаусс. Существует богатая история шорткатов, которые открыли люди, пытавшиеся считать более рационально. Даже калькуляторы, которыми мы пользуемся сегодня, были запрограммированы с учетом некоторых из наиболее удачных шорткатов, придуманных на протяжении многих лет математиками.

Мы привыкли считать компьютеры всемогущими устройствами, способными сделать что угодно. Но возможности компьютеров тоже небезграничны. Взять хотя бы задачу о сложении чисел до 100, которую решал Гаусс. Разумеется, компьютер справится с ней без всякого труда. Однако бывают числа, слишком большие даже для компьютера. Если попросить его сложить все числа, меньшие такого числа, он зависнет. В целом компьютерам по-прежнему нужны люди, придумывающие шорткаты, которые, будучи вставлены в компьютерные программы, позволяют машинам делать больше и быстрее. В этой главе я расскажу о довольно поразительном применении одной на первый взгляд заумной математической идеи – мнимых чисел, – открывшем очень важный шорткат, который позволяет компьютерам решать множество самых разных задач, в том числе сажать самолеты достаточно быстро, чтобы они не сталкивались в воздухе.

Шорткат к счету

Уже то, как именно мы записываем числа, может определить, будут ли вычисления простыми или окажутся сложной и трудной работой, в которой легко ошибиться. Момент, когда мы поняли, что удобное символическое обозначение сложных идей – это шорткат к эффективному мышлению, был важным моментом развития человечества. Судя по историческим данным, каждая цивилизация осознавала, что письменность вообще и записывание устной речи в частности дает мощное средство для сохранения, передачи и использования новых идей. И каждый раз при возникновении новой системы письменности какого-либо языка, как правило, появлялись и новые хитроумные способы записи концепции чисел. Но те цивилизации, которые создавали более удобные системы записи чисел, получали в свое распоряжение шорткаты к более быстрым и рациональным методам вычислений и работы с данными.

Одним из самых первых шорткатов, открытых математиками, было удобство позиционной системы счисления. Когда вы считаете что-нибудь, будь то овцы или дни, в первую очередь вам может прийти в голову идея пометить каждую овцу или каждый день особым символом. По-видимому, именно так и считали первые люди. Имеются кости с зарубками, сделанными 40 000 лет назад, которые считают примером первых попыток счета.

Уже это достижение было важным. Оно отмечает начало зарождения абстрактной концепции чисел. Археологи не знают, что именно подсчитывали при помощи этих зарубок, но у людей уже было понимание, что у их количества и количества овец или дней, что бы они там ни считали, есть нечто общее. Проблема состоит в том, что отличить 17 от 18 в записи, сделанной зарубками