Нептун и Вулкан. Математика между открытием и вымыслом

- -
- 100%
- +

Иллюстрация на обложке С использованием ChatGPT
© Сергей Кирницкий, 2026
ISBN 978-5-0071-4448-3
Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero
Пролог. Планета на кончике пера
Утром 23 сентября 1846 года астроном Берлинской обсерватории Иоганн Галле получил письмо из Парижа. Урбен Леверье написал его пятью днями раньше, и в нём не было ни просьбы о совете, ни теории, которую предлагалось обсудить. В нём было место: граница созвездий Водолея и Козерога, восточнее звезды дельта Козерога. Там, писал Леверье, следует искать планету, которую никто никогда не видел. Он даже предупреждал, как она должна выглядеть в хороший телескоп: крошечным диском около трёх угловых секунд, примерно в шестьсот раз меньше видимого поперечника Луны. Ни одного наблюдения этой планеты не существовало. Существовали таблицы движения другой планеты и расхождение между этими таблицами и тем, что показывали телескопы.
Речь шла об Уране. Его нашёл в телескоп Уильям Гершель в 1781 году, и с тех пор для него составляли таблицы: где планета окажется через год, через десять лет. До 1820-х годов Уран шёл впереди таблиц, затем начал отставать, и к 1840 году отставание достигло целой угловой минуты. Для глаза это почти ничто: угловая минута — примерно тридцатая часть видимого поперечника Луны, предел остроты человеческого зрения. Но разрыв рос на семь-восемь угловых секунд в год, а таблицы, построенные на ньютоновом тяготении, не имели права ошибаться так упорно и так закономерно. Леверье предположил, что на Уран действует невидимое тело, и вычислил, где оно должно находиться, чтобы сбить планету с пути ровно настолько, насколько она сбилась. Задача была перевёрнутой. Обычно астроном знает тело и вычисляет, как оно потянет соседей; здесь известен был только след, и по следу нужно было восстановить того, кто его оставил.
Искать Галле хотел в ту же ночь, не откладывая, и для этого нужно было разрешение директора обсерватории, Иоганна Франца Энке. Энке в тот день исполнилось пятьдесят пять лет; вечер он проводил на празднике в свою честь, а разрешение, по некоторым рассказам, дал без особой веры в успех. К Галле напросился молодой Генрих д’Арре, тогда ещё студент. Над Берлином было ясно. После одиннадцати вечера они навели на указанный участок рефрактор Фраунгофера с объективом в девять парижских дюймов, около двадцати четырёх сантиметров, и фокусным расстоянием 4,32 метра, то есть трубу в два с половиной человеческих роста. Первым делом сделали то, что советовал Леверье, и стали искать диск: звезда при любом увеличении остаётся светящейся точкой, а планета, которая несравнимо ближе, в сильную трубу показывает крошечный кружок. Диска не было. В поле зрения стояли одинаковые огоньки, и любой из них мог оказаться и звездой, и планетой.
Тогда д’Арре предложил сверять небо с картой. В обсерватории был недавно отпечатанный, ещё не разосланный лист звёздной карты Берлинской академии с пометой «Hora XXI» («Двадцать первый час»: астрономы делят небо на часовые полосы, как землю на меридианы), и на нём был как раз нужный участок. Работа превратилась в диктовку. Галле у окуляра называл звёзды одну за другой, положение каждой и её яркость. Д’Арре за столом искал названную звезду на листе, находил её на своём месте, и Галле переходил к следующей. Так, звезда за звездой, они шли по участку. Двое сравнивали сегодняшнее небо с небом, записанным раньше, и ждали, когда запись и взгляд разойдутся. Планету должен был выдать не её вид, раз уж диск не разглядеть, а отсутствие: она окажется единственным светилом, которого карта не знает.
Меньше чем через час, вскоре после полуночи, Галле назвал очередную звезду восьмой величины, примерно вшестеро тусклее самых слабых звёзд, различимых невооружённым глазом. Д’Арре не нашёл её на листе. «Этой звезды нет на карте!» — так, по его собственному рассказу, воскликнул он тогда. Соседние звёзды, названные до и после, стояли на листе там, где их видел Галле; не хватало только этой. Незнакомое светило нашлось примерно в градусе от места, указанного в письме, то есть на расстоянии около двух видимых поперечников Луны; точные оценки у историков немного расходятся. Лишь теперь, под сильным увеличением, удалось разглядеть диск, почти такой, как обещал Леверье, однако настолько малый, что его нетрудно было принять за игру дрожащего воздуха. Одной ночи было мало. Звезда, которой нет на карте, могла оказаться просто звездой, пропущенной составителем карты, и решить это предстояло только времени.
Днём проверять было нечем. Следующей ночью, 24 сентября, они вернулись к тому же участку и повторили вчерашнюю диктовку. Только теперь положение незнакомого светила сверяли не с академической картой, а с собственной записью, сделанной сутки назад. Оно сместилось относительно соседних звёзд. Звёзды так себя не ведут: они слишком далеки, чтобы заметно сдвинуться за сутки, и греческое слово «планета», «блуждающая», когда-то и означало светило, которое не стоит на месте. Двадцать пятого сентября Галле написал Леверье: «Планета, положение которой вы указали, действительно существует». Между письмом из Парижа и этим ответом прошла ровно неделя, и всё это время Леверье оставалось только ждать.
Планету назовут Нептуном. Французский астроном Франсуа Араго скажет потом, что Леверье увидел новое светило, «не бросив ни одного взгляда на небо; он увидел его на кончике своего пера». (Леверье был не единственным, кто вёл этот расчёт: в 1845—1846 годах молодой кембриджский математик Джон Кауч Адамс независимо от него вычислил положение той же планеты, но своих результатов не опубликовал и позднее сам признал первенство француза.) Слова Араго прижились, потому что точно передают, чем эта история не похожа на другие: в ней нет счастливой случайности, на которой держатся многие открытия, нет человека, который смотрел не туда и заметил не то. Уран Гершель нашёл, разглядывая небо, а новая планета сначала появилась как несколько чисел в письме и лишь потом как точка в окуляре. Это самая чистая сцена в истории, где код, кажется, не описывает мир, а видит его.
На этой сцене легко понять, почему математику так часто принимают за саму реальность, а не за один из способов о ней говорить. Мы привыкли, что описание идёт следом за вещью: мы видим, а называем после. В Берлине в ту ночь описание пришло первым. Если язык способен сказать о мире то, чего не знал никто из говорящих на нём, трудно не заподозрить, что это уже не язык, а сам мир, записанный собственными знаками. Уравнения Леверье выглядят не как рассказ о Солнечной системе, а как её чертёж, и отсюда один шаг до мысли, что по этому чертежу она и построена.
Однако перо не увидело планету — оно сказало, куда смотреть. Остальное сделали стекло Фраунгофера, глаз Галле, лист академической карты и догадка студента, что искать надо не диск, а пропуск. Само попадание не было идеальным: расчёт промахнулся примерно на градус, и точку внутри обысканного участка выделил не он, а карта. Наконец, выкладки держались на допущении, что тяготение и на окраине Солнечной системы подчиняется ньютонову закону. Но и за вычетом всех оговорок остаётся главное: почему подсказка, сделанная за письменным столом, оказалась верной.
Что это за язык, который находит планеты? Открывает ли он мир или рассказывает о нём историю, которая пока с миром сходится? Если верно второе, откуда у истории такая меткость и что происходит в тот день, когда она перестаёт сходиться? И единственный ли это способ выразить абстракцию или просто самый дисциплинированный из многих, которые люди изобрели до него и рядом с ним? Галле написал «действительно существует», но ведь и таблицы Урана десятилетиями казались верными, прежде чем небо с ними разошлось.
Тринадцать лет спустя, в 1859 году, тот же Леверье тем же методом, по неправильностям в движении известной планеты, предскажет ещё одну. На этот раз с расчётом разойдётся Меркурий, и искомое тело должно будет обращаться ещё ближе к Солнцу, чем он. Эту планету назовут Вулканом. За вычислением будет стоять та же выучка, что привела телескоп Галле к цели. На обложке — имена этих двух планет. Я начинаю с астрономии, но пишу не о ней: эта книга о том, на чём мы стоим, когда говорим «это так», и о том, что под ногами может оказаться не скала, а болото.
Часть I. Абстракция как операция
Что математика — самое абстрактное из человеческих занятий, спорить не хочется. Спорить хочется с обратным ходом мысли, который делают почти незаметно: будто абстракция и есть математика, а всё прочее — живопись, язык, жест — лишь приблизительно к ней тянется. Между тем художник, убравший с холста предмет, отвлекается от конкретного не меньше, чем тот, кто пишет уравнение. Язык отвлекается от каждой отдельной вещи с первого же слова: «дерево» не называет ни одного дерева. Тело помнит походку и равновесие, хотя ни разу их не сосчитало. Счёт — лишь одно из мест, где встречается абстракция, пусть и самое заметное.
Если так, напрашивается подозрение смелее: может быть, абстракции вообще нет, пока её не закрепили — в мазке, в слове, в движении, в знаке. У этой мысли есть сильный противник: многое указывает на то, что чувство количества у человека старше слов, счёта и всякой культуры, и с таким противником придётся считаться. А за ним встаёт вопрос ещё труднее: что остаётся неизменным, когда одно и то же сказано разными средствами? Ответом окажется не вещество, а то, что переживает перевод, и этот ответ оставит приоткрытой дверь, в которую две с половиной тысячи лет входят сторонники идей, живущих сами по себе.
Самый старый свидетель здесь — музыка. Люди пели задолго до того, как научились записывать звук, и тем более до того, как взялись его измерять, а фальшивую ноту слышали всегда. В музыке строгость обходится без счёта, и откуда она берётся, пока лучше оставить вопросом.
Глава 1. Что такое абстракция, если не число
Если попросить случайного собеседника привести пример абстракции, он, скорее всего, назовёт число, формулу или пропорцию — что-то, что нельзя потрогать, но можно вычислить. Этот ответ не ошибочен. Число действительно отбрасывает всё, кроме одного, и делает это с точностью, которой больше нигде нет. Трудность в другом: такой ответ называет число, но не объясняет, что делает абстракцией само число. Уберём число и посмотрим, что останется.
Останется, как ни странно, почти всё. Живопись, которая перестала изображать и не превратилась от этого в пятна. Музыка, в которой нет ни одного предмета, но есть порядок, слышный любому. Танец, где рисунок движения важнее того, кто его исполняет. Здание, чьё равновесие ощущают ногами, не заглядывая в чертёж. В любом разговоре о таком ряде рано или поздно всплывает «Чёрный квадрат» — холст, на котором, кажется, нечего разглядывать.
Тогда общее у этих случаев придётся искать не среди вещей. Абстракция, возможно, вообще не вещь, а действие, и сразу возникает вопрос, чем такое действие закреплено: нервами, телом, договорённостями культуры. От ответа зависит, что мы вообще имеем в виду, когда говорим, что мир можно описать.
1.1. Отношения и пропорции: интуиция, с которой всё началось
Попробуем представить долгую дорогу на машине. Радио давно замолчало, за окном третий час тянется одинаковый лес, и отец, чтобы разогнать скуку, начинает петь — что-нибудь простое, известное всем, вроде песни из старого мультфильма. На втором куплете к нему присоединяется сын лет шести. Голос у отца низкий, чуть хрипловатый, у мальчика — тонкий и звонкий, и поют они вовсе не одними и теми же звуками: мальчик забирается туда, куда отцу не добраться, а отец поёт там, куда мальчику не спуститься. И всё же ни мать за рулём, ни бабушка на заднем сиденье не скажут, что в машине звучат две разные песни. Они скажут, что отец и сын поют вместе.
Язык здесь точнее, чем кажется. Мы говорим, что люди поют «в один голос», хотя голосов заведомо два и они не совпадают ни в одной точке. Хор, где мужчины и женщины ведут одну мелодию, тоже поёт в один голос, и никто из слушателей не чувствует в этом натяжки. Совпадение есть, его слышит каждый, включая бабушку, которая никогда не училась музыке, и мальчика, который ещё не умеет читать. Но стоит спросить, что именно совпало, и ответ ускользает. Не звуки — они другие. Не слова — ту же песню можно промычать без слов, и её всё равно узнают. Что-то третье, на что нельзя показать пальцем и что нельзя записать, не прибегая к особым знакам.
Здесь мне важно не разгадать эту загадку, а заметить её. Главное в ней то, что узнавание приходит раньше всякого объяснения и вовсе в нём не нуждается. Никто в машине не останавливает песню, чтобы проверить, та ли это мелодия. Люди слышат тождество там, где звуки различны, и делают это так легко, что обычно не замечают самого факта. Это первое бытовое свидетельство того, что принято называть абстракцией: от конкретного отвлеклись, а нечто сохранилось, и сохранилось настолько прочно, что его узнаёт шестилетний ребёнок.
Второй случай ещё привычнее. В семейном альбоме лежит фотография пятилетней девочки, и кто-нибудь из гостей, взглянув, говорит: «Отцовский нос». Нос девочки меньше отцовского раза в три, кожа другая, ракурс другой, снимок чёрно-белый и выцвел. Совпадает не размер и не цвет. Совпадает что-то в том, как нос стоит на лице, как он соотносится со лбом и подбородком, насколько далеко от него посажены глаза. Мы узнаём друга на снимке величиной с почтовую марку и на рекламном щите высотой в дом, а хороший карикатурист тремя линиями делает лицо узнаваемее фотографии, хотя в его рисунке нет ни одной верной величины.
У этого случая интуиция уже нашла слово, и слово это — пропорция. Его подсказывают со школы. На уроке рисования учитель объясняет, что глаза у человека находятся на середине головы, а не у макушки, как на детских рисунках, и что между глазами помещается ровно ещё один глаз. Ребёнок не верит, проверяет на соседе по парте и убеждается, что так и есть. Лицо, оказывается, складывается не из отдельных черт, а из того, как они друг к другу относятся. Соблазнительно сразу перенести этот ответ на песню в машине, но торопиться не стоит: у лица есть линейка, у песни её пока нет, и то, что годится для одного, не обязано годиться для другого.
Третий случай — самый ранний. Ребёнок четырёх лет, который считает до десяти с ошибками, уже говорит «вдвое больше». Говорит о башне из кубиков: моя вдвое выше твоей. О конфетах, которые разделили нечестно. О старшем брате, который «в два раза большой». И, конечно, о любви: «а я тебя люблю вдвое больше», на что взрослый обязательно отвечает «а я — в сто раз». Никто специально не объяснял ребёнку, что «вдвое» одинаково годится для всего этого. Он переносит слово с предмета на предмет без малейшего затруднения, словно оно никогда не принадлежало ни одному из них. Отношение для него оказалось подвижнее вещей, между которыми оно проведено.
В трёх случаях повторяется одно движение. Высота голоса, размер лица, башни и конфеты — всё конкретное меняется или отбрасывается, а что-то остаётся и узнаётся. Для лица и для башни у этого оставшегося есть готовое имя — пропорция или отношение, а на языке школы число: половина головы, в два раза, в три раза. Для песни такого имени нет, и подбирать его наспех я не стану: что совпало в двух голосах, пусть пока будет загадкой. Но двух случаев из трёх хватает, чтобы возникло равенство, которое кажется очевидным почти каждому: абстрактное — значит математическое. Откуда у нас такая уверенность?
Отчасти её даёт школа, и даёт буквально. В старых русских учебниках арифметики различали числа именованные и отвлечённые. Пять метров или семь вёрст — число именованное, при нём есть наименование, привязка к вещи. Пять без всего — число отвлечённое. «Отвлечённый» и есть русский перевод латинского слова, от которого происходит «абстракция»: отвлекать, оттаскивать в сторону. Ребёнок встречает абстракцию впервые в тот момент, когда из задачи уходят яблоки и остаётся голое пять, и школа прямо называет эту операцию её собственным именем. Потом в алгебре уходят и сами числа, их заменяют буквы, и каждая следующая ступень отвлечения выглядит как следующий класс. Неудивительно, что слово прирастает к предмету, на котором его выучили.
Обыденный язык закрепляет то, что начала школа. «Это слишком абстрактно» говорят о рассуждении, которое трудно понять и нельзя применить. «Давай конкретнее» просят, когда разговор ушёл от дела. Про абстрактную картину в музее говорят «я ничего не понимаю» тем же тоном, что и о формуле на чужой доске. В этих оборотах слиты сразу три значения: сложное, далёкое от жизни и математическое. Абстракция оказывается чем-то холодным и трудным, чем с неохотой занимаются отличники, а число — самым чистым её образцом. Мало кто, произнося слово «абстрактный», вспоминает песню, которую пел отец.
При этом интуиция, которую так укрепили школа и язык, верна. Во всех трёх случаях действительно происходит отвлечение от конкретного, а в двух из них, у лица и у башни, в нём явно участвует отношение. Учитель рисования не лжёт, когда говорит о середине головы, ребёнок не ошибается, когда говорит «вдвое». Число и пропорция — самые точные из известных нам способов удержать то, что остаётся после отвлечения, и самые переносимые: половину можно найти у лица, у башни и у пирога. Если бы понадобилось выбрать один образец абстракции, число было бы честным выбором, и пренебрегать им я не собираюсь.
Но образец — ещё не определение. Вспомним, кто в наших трёх сценах считал. Никто. Бабушка, узнавшая песню, не измеряла высоту голосов. Гость, узнавший отцовский нос, не прикладывал к фотографии линейку, и никакая линейка не помогла бы ему объяснить, почему он узнал. Даже ребёнок, говоря «вдвое», не мерил башню: он видел, что она выше настолько, что хочется сказать именно так. Число, где оно вообще появилось, пришло потом, как слово для того, что уже произошло, и пришло не ко всем. Отвлечение состоялось до того, как кто-нибудь начал считать.
Поэтому я назвал бы эту интуицию верной, но частной. Она берёт самый известный и самый точный случай абстракции и принимает его за всю абстракцию. Так человек, знающий о воде только по водопроводу, не ошибается: вода действительно течёт из крана, но дождь, море и пар над чайником в его представление не помещаются. Если отвлечение от конкретного может закончиться числом, а может — узнанной мелодией или узнанным лицом, то число указывает лишь на один из его исходов и молчит об остальных.
Я предлагаю считать эту интуицию не ответом, а отправной точкой. Она верно указывает, что абстракция существует и что это не туман, а что-то строгое и узнаваемое. Она неверно указывает, где абстракцию искать. Наши три случая, если присмотреться, уже подсказывают поправку: пропорцию у лица и «вдвое» у башни нашли задним числом, когда понадобилось назвать или объяснить увиденное, а для двух голосов в машине объяснения так и не нашлось. Отец и сын ничего не искали и не объясняли, и песня от этого не становилась ни менее той же самой, ни более математической. Они просто пели.
1.2. Абстракция вне математики: живопись, музыка, танец, архитектура
В декабре 1915 года в Петрограде, в выставочных комнатах на Марсовом поле, посетитель, войдя, мог не сразу понять, куда смотреть. Картины висели плотно, от пола почти до потолка, и одна из них помещалась высоко в углу, наискосок, там, где в крестьянской избе висит икона. Угол этот называют красным, и всякий, кто вырос в России, знает, что в нём полагается видеть. На холсте был чёрный четырёхугольник на белом поле, и больше ничего: ни лица, ни пейзажа, ни предмета, за который мог бы зацепиться взгляд. В каталоге выставки, которая называлась «Последняя футуристическая выставка картин 0,10» (читается «ноль-десять»), работа так и значилась — «Четырёхугольник». Позже её станут звать «Чёрным квадратом», хотя строгим квадратом она не является: стороны у неё не вполне равны и не вполне параллельны. Выверять их никто, похоже, не собирался.
Казимир Малевич убрал с холста всё, чем живопись веками оправдывала своё существование: сюжет, сходство, перспективу, игру света и почти весь цвет. Если отвлечение от конкретного состоит в том, чтобы отбросить лишнее, здесь его довели до края, за которым отбрасывать уже нечего. Сам художник в брошюре, изданной к той же выставке, писал о «нуле форм». Но этот нуль не пуст. На холсте осталось то, без чего не бывает никакой картины: одно отделено от другого. Есть фигура и есть фон, чёрное и белое, внутри и снаружи. Всё остальное в живописи, от яблок до закатов, надстроено над этим различением, а «Чёрный квадрат» показывает его самого, без надстройки. Числа в нём нет ни в каком смысле: ни меры, ни пропорции, ни даже честного прямого угла.
В те же годы к беспредметной живописи шли и другие, каждый со своей стороны. Василий Кандинский пришёл к ней от цвета: ещё в 1911 году он писал, что краска действует на душу прямо, как звук, минуя изображённую вещь. Пит Мондриан пришёл через дерево. Его деревья, написанные между 1908 и 1912 годами, можно разложить в ряд, и крона на глазах превращается в сеть изогнутых линий, потом в решётку коротких штрихов, пока от дерева не остаётся только ритм пересечений. В поздних нью-йоркских работах он передвигал по холсту полоски цветной клейкой бумаги, пока их расположение не начинало устраивать глаз. Решётка Мондриана похожа на чертёж, но выверял её не циркуль, а взгляд.
Живописи понадобились века и громкий скандал, чтобы отказаться от предмета. Музыке отказываться было не от чего. Большая часть того, что звучит в концертных залах, ничего не изображает, и слушатель не требует от сонаты сюжета так, как зритель требовал его от холста. Поэтому абстрактность музыки почти не замечают: для неё это не исключение, а обычное состояние. Возьмём случай, где это состояние доведено до той же крайности, что и у Малевича, но за полтора с лишним века до него.
В последнее десятилетие жизни Иоганн Себастьян Бах работал над циклом, который после его смерти, в 1751 году, издали под названием «Искусство фуги». В цикле нет слов и нет программы. Нет даже указания, для какого инструмента он написан: каждый голос записан на отдельной строке, и цикл исполняют на органе, на клавесине, струнным квартетом, камерным оркестром. Всё это огромное сооружение вырастает из одной короткой темы. Она входит в одном голосе, её подхватывает другой, её переворачивают вниз головой, растягивают, сжимают, пускают навстречу самой себе. Слушатель, даже неподготовленный, следит не за историей и не за картиной, а за судьбой этой темы: где она появилась, чем её встретили, во что она превратилась. Другого содержания у этой музыки нет, и его хватает на целый вечер.
Что здесь отвлечено? Прежде всего предмет: фуга не рассказывает о буре и не подражает птицам. Отвлечён голос конкретного певца и даже определённый тембр, потому что Бах так и не указал, будут ли это трубы органа или струны. Остаётся строгость без изображения: линии, которые сходятся, расходятся, отвечают друг другу и нигде не сталкиваются случайно. Слушатель чувствует эту строгость так, как чувствуют ровно сложенную стену, не зная правил, по которым её клали. Правила контрапункта существуют, их учат годами, но для того, чтобы следить за темой, они не нужны, и считать тоже не приходится.
У танца положение труднее. Фуга записана и может ждать исполнителя веками, а танец живёт в теле и кончается вместе с вечером, когда его исполнили. Балеты передавались из ног в ноги: педагог показывал, ученик повторял, и каждое поколение, само того не замечая, что-то меняло. «Спящую красавицу» Мариус Петипа поставил в Мариинском театре в январе 1890 года. Через несколько десятилетий от неё оставалось то, что помнили танцовщики, а помнили они уже поздние редакции, наслоившиеся одна на другую.
Однако именно в этом театре и почти в те же годы пробовали дать танцу то, что давно было у музыки. Молодой артист императорской труппы, изучавший в Париже анатомию, издал там в 1892 году систему записи движений человеческого тела и положил её на нотный стан. Ноты на разных линейках обозначали ноги, руки, корпус и голову, а их длительности показывали, сколько длится движение. На рубеже веков режиссёры труппы записали по этой системе значительную часть репертуара, в том числе «Спящую красавицу». После революции тетради уехали в эмиграцию с одним из них и в конце концов оказались в театральном собрании Гарвардского университета. В 1999 году Мариинский театр восстановил по ним спектакль 1890 года, и артисты конца двадцатого века разучивали шаги, которые знали только по нотам.



