Kurant_R__Robbins_G_-_Chto_takoe_matematika_-_2015

Предисловие к третьему изданию на русском языке

Книга, которую держит в руках читатель,— одно из самых замечательных введений в математику в ряду тех, что обращены к широкой читательской аудитории. Ее замысел выражен в предисловии: «Нет ничего невозможного в том, чтобы, начиная от первооснов и следуя по прямому пути, добраться до таких возвышенных точек, с которых можно ясно обозреть самую сущность и движущие силы современной математики.»

Первый из авторов книги — Рихард Курант (1888–1972) — один из ведущих математиков XX века, ученик Д. Гильберта, иностранный член Академии Наук СССР. Книги Куранта неоднократно издавались на русском языке. На них выросло не одно поколение математиков. Его книги «Уравнения математической физики», «Теория функций», «Уравнения в частных производных», и «Принцип Дирихле» до сих пор остаются основополагающими при изучении математики.

Данную книгу Курант задумал написать в драматический период истории, осенью 1939 г., когда разразилась вторая мировая война. Пятью годами раньше он оказался в Соединенных Штатах Америки, изгнанный фашистами со своей родины — Германии, где он работал в математическом интституте Гёттингенского университета. Нельзя не отметить огромную заслугу Куранта как организатора в том, что этот институт стал мировым математическим центром. Собственно говоря, Курант, воплотив давнюю мечту Феликса Клейна, основал этот институт. В США Курант создал еще один выдающийся институт (ныне известный как «курантовский институт»), который играл и играет важную роль в развитии прикладной математики во всем мире.

Для осуществления своего замысла — написать книгу, читая которую можно было бы «войти в соприкосновение с самим содержанием живой математической науки»,— Курант привлек молодого двадцатичетырехлетнего тополога Герберта Роббинса. Курант, используя свой талант организатора, сумел добыть в те трудные годы немалые материальные средства для издания такого объемного труда. Он долго колебался, выбирая название для своей книги, и окончательно утвердился в нем, лишь поговорив с великим немецким писателем, также лишенным родины, Томасом Манном.

Книга Куранта и Роббинса была переведена на русский язык и подготовлена к печати в 1947 г. Это было очень трудное время для нашей страны. Только что закончилась Великая Отечественная война, потребовавшая немыслимого напряжения. Но, несмотря на это, целесообразность издания труда Куранта и Роббинса была совершенно несомненной для проницательных ученых, думавших о будущем страны.

Однако для того, чтобы книга вышла в свет, потребовалось преодолеть существенные препятствия: у нас началась борьба с космополитизмом, когда русская культура противопоставлялась мировой, а значение последней принижалось. Для выхода книги потребовалось предисловие «От издательства». Оно было вклеено в каждый экземпляр отпечатанного тиража (15 000 экземпляров), между десятой и одиннадцатой страницами, без номеров страниц и без указания о нем в оглавлении.

Требовались особые аргументы для того, чтобы уже напечатанный тираж не был уничтожен. Предисловие было написано Андреем Николаевичем Колмогоровым — одним из величайших математиков уходящего века, хотя и не было подписано им.

Это предисловие — примечательный исторический документ, в котором отражены драматические перипетии того времени. Оно напечатано в добавлении к этому изданию, но мне хочется привести здесь некоторые фрагменты из него о значении книги Куранта и Роббинса. Они актуальны и в наше время, когда живо обсуждаются проблемы математического образования.

Первые три абзаца предисловия обращены к тем основным группам молодежи, для которых, по мнению Колмогорова, книга может быть наиболее полезна. Прежде всего, это школьники, ибо «существует большой разрыв между математикой, которая преподается в средней школе, и наиболее живыми и важными для естествознания и техники разделами современной математической науки». Затем, это студенты инженерных, химических, биологических и сельскохозяйственных вузов, в которых «оставляют совершенно в стороне ряд более общих и новых идей математики... Между тем, эти идеи становятся все более существенными для всей совокупности точных и технических наук». Наконец, это «молодежь, избравшая своей специальностью математику или те разделы естественных наук (механика, астрономия, физика), изучение которых связано с прохождением вполне современного курса математики... [и которая] часто нуждается в том, чтобы еще на стадии перехода из средней школы в высшую в более легкой и наглядной форме познакомиться с различными разделами математики, вплоть до самых важных и современных».

Труд Куранта и Роббинса удовлетворяет потребности этих групп молодежи. Но не только. Эта книга интересна всякому человеку, которому небезразлична судьба научного знания. Вне всякого сомнения, она входит в

12 ПРЕДИСЛОВИЕ КО ВТОРОМУ ИЗДАНИЮ НА РУССКОМ ЯЗЫКЕ

золотой фонд литературы по математике. Книга была переведена на многие языки и сразу же после ее издания стала математическим бестселлером.

Эта книга была написана шестьдесят лет назад. С тех пор во всем мире

ив математической науке произошли весьма значительные изменения. Структура книги Куранта и Роббинса во многом соответствует структуре математики, сложившейся в начале века. Представление об этой структуре дает список основных секций на Втором математическом конгрессе (Париж, 1900 г.): арифметики и алгебры, геометрии, анализа, механики

иматематической физики. Ныне, в дополнение к этим четырем секциям, на современных конгрессах работают секции математической логики и оснований математики, топологии, алгебраической геометрии, комплексного анализа, теории групп Ли и теории представлений, теории функций

ифункционального анализа, дифференциальных уравнений с частными производными, обыкновенных дифференциальных уравнений, численных методов, дискретной математики и комбинаторики, теории информации и приложений математики к нефизическим наукам.

Масштаб произошедших изменений не даёт возможности в коротких редакторских примечаниях отразить содержательно достижения в математике за последние две трети века. Поэтому мы ограничились лишь самыми необходимыми комментариями к тексту книги, но при этом значительно пересмотрели и расширили список литературы, включив в него наиболее интересные книги, ориентированные на школьников, вышедшие за последние тридцать лет,

Вдобавлении помещен также фрагмент книги К. Рид «Курант в Гёттингене и Нью-Йорке», посвященный истории создания книги Куранта

иРоббинса.

В.М. Тихомиров

Предисловие ко второму изданию на русском языке

Книга Р. Куранта и Г. Роббинса уже издавалась в СССР в 1947 г. Она пользуется большим успехом у любителей математики самых различных возрастов и уровней подготовки, но давно уже стала библиографической редкостью. В серии «Математическое просвещение» она займет свое почетное место.

Перевод, выполненный для первого издания под редакций покойного проф. В. Л. Гончарова, был выправлен и пополнен по последним английскому (1948) и немецкому (1962) изданиям. Восстановлен также предметный указатель. Список «рекомендованной литературы» следует оригиналу

К русскому читателю

Выход в свет второго русского издания нашей книги — весьма приятное для меня событие. Я всегда с глубоким восхищением относился к замечательному вкладу в нашу науку, сделанному многими выдающимися математиками Советского Союза. Пожалуй, в большей степени, чем в некоторых странах Запада, русская математическая традиция сохранила идеал единства науки и способствовала упрочению роли математики в научных и технических приложениях. На меня также производит сильнейшее впечатление активное участие, которое принимают крупные математики Советской России в деле подъема математического образования. Я рад, что свое место в русской научно-педагогической литературе по математике заняла и наша книга.

Настоящее издание отличается от предыдущих английских и немецких изданий небольшими исправлениями и уточнениями, которыми мы обязаны, в частности, профессору К. Л. Зигелю, Отто Нейгенбауэру и другим своим коллегам.

П О С В Я Щ А Е Т С Я

Эрнсту, Гертруде, Гансу и Леоноре Курант

Предисловие к первому изданию

На протяжении двух с лишним тысячелетий обладание некоторыми, не слишком поверхностными, знаниями в области математики являлось необходимой составной частью интеллектуального багажа каждого образованного человека. В наши дни установленному традицией воспитательному значению математики угрожает серьезная опасность. К сожалению, профессиональные представители математической науки в данном случае не свободны от ответственности. Обучение математике нередко приобретало характер стереотипных упражнений в решении задач шаблонного содержания, что, может быть, и вело к развитию кое-каких формальных навыков, но не призывало к глубокому проникновению в изучаемый предмет и не способствовало развитию подлинной свободы мысли. Научные исследования обнаруживали тенденцию в сторону чрезмерной абстракции и специализации. Приложениям и взаимоотношениям с иными областями не уделялось достаточно внимания. И все же эти малоблагоприятные предпосылки ни в какой мере не могут послужить оправданием для политики сдачи позиций. Напротив, те, кто умеют понимать значение умственной культуры, не могут не выступить — и уже выступают — на ее защиту. Преподаватели, учащиеся — все, хотя бы и не связанные со школой, образованные люди — требуют не идти по линии наименьшего сопротивления, не складывать оружия, а приступить к конструктивной реформе преподавания. Целью является подлинное понимание существа математики как органического целого и как основы научного мышления и действования.

Несколько блестящих книг биографического и исторического содержания и кое-какие публицистические выступления разбудили в широких кругах, казалось бы, безразличных к математике, на самом деле никогда не угасавший к ней интерес. Но знание не может быть достигнуто с помощью одних лишь косвенных средств. Понимание математики не приобретается только безболезненно развлекательными способами — так же как, например, вы не сможете приобрести музыкальной культуры путем чтения журнальных статей (как бы ярко они ни были написаны), если не научитесь слушать внимательно и сосредоточенно. Нельзя обойтись без действенного соприкосновения с самим содержанием живой математической науки.

С другой стороны, следовало бы избегать всего слишком технического или искусственного, делая изложение математики в одинаковой степени свободным от духа школьной рутины и от мертвящего догматизма, отказывающегося от мотивировок и указания целей, — того самого догматизма, который представляет собой столь неприятное препятствие для честного усилия. Нет ничего невозможного в том, чтобы, начиная от первооснов и следуя по прямому пути, добраться до таких возвышенных точек, с которых можно ясно обозреть самую сущность и движущие силы современной математики.

Настоящая книга делает такую именно попытку. Поскольку она не предполагает иных сведений, кроме тех, которые сообщаются в хорошем школьном курсе, ее можно было бы назвать популярной. Но она — не уступка опасной тенденции устранить всякое напряжение мысли и упражнение. Она предполагает известный уровень умственной зрелости и готовность усваивать предлагаемое рассуждение. Книга написана для начинающих и для научных работников, для учащихся и для учителей, для философов и для инженеров; она может быть использована как учебное пособие в учебных заведениях и в библиотеках. Может быть, намерение обратиться к такому широкому кругу читателей является чересчур смелым и самонадеянным. Нужно признать, что под давлением иной работы мы вынуждены были при публикации этой книги искать компромиссы: подготовка велась многие годы, но так и не была по-настоящему закончена. Мы будем рады критике и готовы выслушать пожелания.

Если ответственность за план и философское содержание этой публикации ложится на нижеподписавшегося, то воздаяние ее достоинствам (если таковые имеются) мне подобает разделить с Гербертом Роббинсом. С самого момента присоединения к задуманной работе он отдался ей с увлечением, как своей собственной, и его сотрудничество сыграло решающую роль в окончательном придании книге ее настоящей формы.

Я должен выразить свою глубокую благодарность за помощь многочисленным друзьям. Беседы с Нильсом Бором, Куртом Фридрихсом и Отто Нейгебауэром оказали влияние на мои позиции в вопросах философского и исторического характера. Большое количество конструктивных критических замечаний с точки зрения педагога высказала Эдна Крамер. Давид Гильбарг записал лекции, положенные затем в основу книги. Эрнест Курант, Норман Девидс, Чарльз де Прима, Альфред Горн, Герберт Минтцер, Вольфганг Вазов и другие помогли в поистине бесконечной работе по перепечатке рукописи и внесли в нее множество улучшений. Доналд Флендерс внес много ценных предложений и тщательно выверил рукопись к печати. Джон Кнудсен, Герта фон Гумпенберг, Ирвинг Риттер и Отто Нейгебауэр изготовили чертежи. Часть упражнений для приложения в конце книги исходит от Х. Уитни. Курсы лекций и статьи, положенные

18 ПРЕДИСЛОВИЕ КО ВТОРОМУ, ТРЕТЬЕМУ И ЧЕТВЕРТОМУ ИЗДАНИЯМ

в основу книги, были осуществлены благодаря щедрой поддержке Отдела народного образования Рокфеллеровского фонда. Я должен также поблагодарить издательство Waverly Press, особенно г-на Гровера К. Орта, за чрезвычайно квалифицированную работу и издательство Oxford University Press, особенно г-на Филипа Водрена и г-на У. Омана, за инициативу и поддержку.

Предисловие ко второму, третьему и четвертому изданиям

В последний год, под воздействием совершающихся событий, возник усиленный спрос на математическую информацию и соответствующий инструктивный материал. Сейчас больше чем когда-либо существует опасность выхолащивания и разочарований, если только учащиеся (и учителя) не сумеют увидеть и схватить то, что лежит за формулами и преобразованиями, — истинное существо и содержание математики. Именно для тех, кто видит глубже, была написана эта книга, и отклики на первое издание поддерживают в авторах надежду, что она принесет пользу.

Благодарим читателей, чей критические замечания позволили внести в новые издания многочисленные поправки и улучшения. За большую помощь в подготовке четвертого издания сердечно благодарим г-жу Наташу Артин.

Как пользоваться книгой

Порядок изложения в книге — систематический, но это не значит никоим образом, что читатель обязан читать ее подряд — страницу за страницей, главу за главой. Главы в значительной степени независимы одна от другой. Часто начало раздела покажется легкодоступным, но потом дорога постепенно пойдет вверх, становясь круче в конце главы и в дополнениях к ней. Поэтому читатель, нуждающийся скорее в общей информации, чем в приобретении специальных знаний, поступит правильно, если удовлетворится таким отбором материала, который может быть осуществлен по принципу избегания более детализированных рассмотрений.

Учащийся с ограниченной математической подготовкой пусть выбирает по своему вкусу. Звездочками и мелким шрифтом отмечено то, что может быть опущено при первом чтении без серьезного ущерба для понимания последующего. Больше того, беды не будет, если при изучении книги читатель ограничится теми разделами или главами, которые представляют для него наибольший интерес. Большинство упражнений не носит чисто формального характера; более трудные отмечены звездочкой. Не надо слишком огорчаться, если вы не сумеете выполнить некоторые из них.

Преподаватели школ найдут в главах, посвященных геометрическим построениям и максимумам и минимумам, материал, подходящий для кружковых занятий или для отдельных групп учащихся.

Мы надеемся, что книга сможет послужить и учащимся разных классов колледжей и лицам тех или иных профессий, действительно интересующимся проблемами точного знания. Она может быть положена в основу «свободных» курсов в колледжах по основным понятиям математики. Главы III, IV и V подходят для курса геометрии, тогда как главы VI и VIII, вместе взятые, образуют законченное изложение основ анализа с опорой скорее на понимание, чем на достижение технического совершенства. Они могут быть использованы в качестве вводного текста преподавателем, который пожелал бы дополнить учебный курс в соответствии с теми или иными специфическими потребностями, и в особенности — обогатить его более разнообразными примерами. Многочисленные упражнения разбросаны по всей книге; дополнительное собрание упражнений в конце могло бы, как мы полагаем, облегчить ее использование в школьной обстановке.

Мы надеемся, что и специалист обнаружит кое-что интересное в деталях и в иных элементарных рассуждениях, содержащих в себе зерно более широких идей.