Секреты числа Пи. Почему неразрешима задача о квадратуре круга - [7]

Виллеброрд Снелл (1580–1626), печатавшийся под латинизированным именем Снеллиус, прежде всего известен как первооткрыватель законов преломления света. Он также пробовал вычислить число π и рассчитал 35 его знаков, опубликованных в 1621 году в книге Cyclometricus. Он использовал ощутимо более точный способ по сравнению с методом Архимеда. Правильность расчетов Снелла позднее подтвердил великий Христиан Гюйгенс (1629–1695).

В 1630 году астроном Христоф Гринбергер (1561–1636), австрийский иезуит, установил новый рекорд, дойдя в расчетах до 39-го знака. Потомки достойно увековечили его память: его имя носит один из лунных кратеров. Нельзя представить лучшее вознаграждение для астронома и для того, чей сан священника не позволял принимать мирские подношения.

Большой скандал и открытие математического анализа

Готфрид Лейбниц и Исаак Ньютон обессмертили свои имена, создав анализ бесконечно малых величин — кошмар для многих студентов, видящих в этой дисциплине лишь нагромождение интегралов и производных. Лейбниц и Ньютон достигли математического рая: им удалось «приручить» бесконечность, более того, показать, как перейти от конечного к бесконечному и вернуться обратно, принеся с собой нужные результаты. Многие, подобно проницательному и мечтательному Архимеду, ступали на этот путь. Лейбниц и Ньютон смело прошли по нему и показали входы и выходы лабиринта, в котором скрывалось неизведанное.

Степенные ряды и интегралы — результат применения приемов анализа в математике. Расчет числа π перестал заключаться в механическом измерении многоугольников и стал математической задачей, требующей работы «маленьких серых клеточек», как говорил знаменитый сыщик Эркюль Пуаро.

Далее мы не будем упоминать об ученых Востока, занимавшихся вычислением π, за исключением случаев, когда им удавалось рассчитать π с крайне большой точностью или использовать оригинальные передовые методы.

ГОТФРИД ВИЛЬГЕЛЬМ ЛЕЙБНИЦ (1646–1716)

Коротко изложить самые важные достижения столь разностороннего ученого, как Лейбниц, далеко не просто. Достаточно упомянуть, что полное собрание его сочинений насчитывает 25 томов и 200000 страниц. Этот исключительный ученый родился в Лейпциге. Он занимался адвокатурой, дипломатией, математической логикой, религией, историографией, а также востоковедением, двоичной арифметикой, этикой, физикой, биологией, инженерным делом. Возможно, важнейшим его вкладом в науку является интегральное исчисление и анализ бесконечно малых.

Лейбниц был вундеркиндом, много читал и схватывал все на лету, жил, не стесняясь в средствах, зарабатывая юриспруденцией и дипломатией. Он участвовал в создании первого в истории научного журнала Acta Eruditorum, в котором публиковались многие, если не все его исследования и открытия.

Ему был присущ дар метко обозначать вещи. Так, именно ему мы обязаны введением знака интеграла 

и дифференциала (dх), а также многих выражений, например «жизненная сила». Часть его жизни прошла в спорах с приверженцами Ньютона (за которыми стоял сам великий Ньютон) о том, кто же является подлинным автором исчисления. Сегодня считается, что и Ньютон, и Лейбниц совершили свои открытия независимо друг от друга, а совпадение по времени является случайным. Как математик Лейбниц также внес очень важный вклад в математическую логику, теорию автоматов, двоичную систему счисления и топологию, которую сам ученый называл analysis situs.

В 1673 году Лейбниц изобрел счетную машину, способную производить четыре основных арифметических действия. Годом позже он построил первый работающий образец.

* * *

Ньютон и Лейбниц на протяжении долгого времени вели спор о том, кому же принадлежит авторство исчисления, и можно сказать, что этот спор в итоге вылился в скандал. Не будем вдаваться в суть спора и сосредоточимся на его итогах.

Около 1666 года, в разгар Великого Лондонского пожара сэр Исаак Ньютон, казалось, прохлаждался без работы, поскольку год спустя он говорил, что занялся вычислением числа π «оттого, что тогда мне было решительно нечем заняться». Оставим в стороне мотивы, которыми он руководствовался, и рассмотрим суть его расчетов. Ньютон использовал биномиальную формулу и открыл ряд

с помощью которого точно вычислил 16 знаков π. Как и во многих других случаях, Ньютон не придал этому большого значения и не упомянул об этом ни в одной из своих книг. Этот результат был опубликован после его смерти.

Следовать по пути гения всегда интересно. Проследуем путем, который прошел Ньютон.

Площадь выделенного на рисунке сектора равна π/24, так как он равен одной шестой части окружности. Если вычесть площадь треугольника, равную √(3/32), то получим площадь части сектора, обозначенной 5. Уравнение окружности, показанной на рисунке, выглядит так:

у² + х² = х,

СЭР ИСААК НЬЮТОН (1642–1727)

Ньютон больше известен как физик и математик, хотя он занимался алхимией, богословием, политикой, астрономией и, естественно, многими другими дисциплинами. В любом случае он является одним из важнейших ученых в истории человечества.

Его основной труд Philosophiae naturalis principia mathematica («Математические начала натуральной философии») был издан в 1687 году главным образом благодаря влиянию родных, что говорит о том, насколько замкнутым и необщительным был Ньютон. В этой книге описываются его важнейшие открытия: закон всемирного тяготения (по легенде, Ньютон открыл этот закон после того, как ему на голову упало яблоко) и исчисление бесконечно малых. Среди его достижений в физике в первую очередь стоит отметить создание теории цветов и дифракции, первого зеркального телескопа и корпускулярной теории света. Он также сформулировал законы сохранения импульса и энергии. В его работах по астрономии удивительно точно описано движение планет и природа их орбит. В чистой математике помимо дифференциального и интегрального исчисления он также изучал множество степенных рядов, формулу бинома, теорию ошибок и численный метод нахождения нулей функции.