11.2. Кружок Мерсенна

11.2.1. Французские колледжи

Во Франции XVII века дети из благородных семей получали образование либо с помощью домашних учителей, либо в монастырских школах и частных коллежах. Особой популярностью на протяжении XVI – XVIII веков пользовались иезуитские колледжи, в которых учились такие выдающиеся личности, как Мерсенн, Декарт, Корнель, Мольер, Монтескье, Вольтер. Благодаря своему богатству, Орден иезуитов расходовал большие средств на организацию просвещения, т.к. это позволяло влиять на общественное сознание и готовить элитарные кадры, преданные Ордену и его идеям. Большую поддержку Ордену в его начинаниях оказывал король Генрих IV, вследствие чего Ордену удалось создать сеть иезуитских коллежей в различных городах Франции. Эти коллежи вскоре приобрели широкую известность, т.к. давали первоклассное образование и тем самым обеспечивали высокий уровень будущей жизни своих воспитанников. Школьные здания муниципальных иезуитских коллежей были благоустроенными, имели залы и площадки для фехтования, верховой езды, плавания и др. В младших классах обычно изучались грамматика и риторика, причем разговаривать между собой ученики должны были только на латыни. В старших классах основное внимание уделялось изучению трудов Аристотеля и теологии в соответствии с лозунгом: «Религия должна быть основой и завершением всякого образования». За открытое выступление против идей Аристотеля можно было попасть в тюрьму или на каторгу! Для стимулирования учеников поощрялись соревнования и диспуты между ними с присуждением наград и почетных званий победителям, а также порицаний и издевательских званий проигравшим. Эта иезуитская атмосфера общения глубоко западала в души учеников, усиливала дух соперничества, зависти и наушничества, что сказывалось и на дальнейшей их деятельности.

Ярким примером такого коллежа был знаменитый иезуитский коллеж Ла-Флеш под Парижем, который пользовался особым покровительством Генриха IV. Король отдал в распоряжение коллежа один из своих дворцов и выделил средства на его перестройку под школьное здание. Он даже завещал захоронить свое сердце после смерти в часовне колледжа, что и было выполнено в 1610 г. Срок обучения в коллеже составлял 8 лет, из которых первые 5,5 лет отводились стандартным предметам средневекового тривиума, а последние 2,5 года посвящались философии, логике, физике и метафизике (помимо чисто богословских дисциплин). Особенностью коллежа Ла-Флеш было повышенное внимание к изучению математических и военных дисциплин, т.к. многие его выпускники по окончании шли на военную службу. Именно в этом коллеже занимался знаменитый французский энтузиаст и пропагандист науки, оказавший огромное влияние на становление европейского естествознания и математики, Марен Мерсенн.

11.2.2. «Ученый секретарь Европы»

Марен Мерсенн (1588 ─ 1648) родился в бедной крестьянской семье, однако, благодаря своим способностям и упорству, сумел окончить коллеж Ла-Флеш в 1609 г. Там одновременно с ним учился и Р. Декарт, с которым он познакомился и был верен этой дружбе всю жизнь. В 1611 г. Мерсенн закончил и Сорбонну, после чего принял монашеский сан и с 1620 г. обосновался в Париже в монастыре Ордена миноритов. В монастыре соблюдался суровый образ жизни: монахи не употребляли в пищу мясо, сыр, масло, молоко и пр., носили весь год одну грубую черную рясу.

Будучи от природы очень разносторонним и любознательным человеком, Мерсенн трактует религиозные истины сквозь призму научного подхода, основанного на законах физики и математики. Заинтересовавшись математикой и естествознанием, он стал изучать и писать работы по теории конических сечений и анализу корней различных уравнений, о реках Франции, о вопросах наследственности, а также о проектах акустического телеграфа и подводной лодки. Так в 1634 г. он написал сочинение "Необходимые условия для подводного плавания", в котором изложил свои соображения о конструкции подводного судна: его корпус, имеющий рыбообразную форму, должен быть изготовлен из медного листа, атмосферный воздух должен поступать внутрь через трубы, выходящие на поверхность воды, для освещения должны использоваться фосфоресцирующие вещества и т.д. Возможно, эти соображения и инициировали постройку в Роттердаме в 1653 г. подводной лодки длиной 72, высотой 12 и шириной 8 футов, нос и корма которой были выполнены в виде 4-хгранных пирамид. Осталось неизвестным, была ли она испытана в рабочем режиме.

Помимо теоретических исследований и проектов Мерсенн, как и Галилей, с увлечением проводил некоторые физические эксперименты. Он впервые определил скорость звука в воздухе, изучал закономерности качаний маятника длины l, установив закон обратной пропорциональности его частоты от , интересовался теорией музыки. Им же была предложена первая схема зеркального телескопа, сыгравшая важную роль в становлении оптической астрономии. Наряду с Галилеем, он впервые обратил внимание на будущую знаменитую кривую, которую во Франции стали называть «рулеттой», а в Италии, по предложению Галилея – «циклоидой».

В процессе своих исследований Мерсенн занялся перепиской с самыми известными учеными того времени (не только французскими), и здесь проявился его уникальный талант – способность увидеть новую научную проблему, привлечь к ней внимание исследователей и целесообразно «распределить» ее между ними. Так именно Мерсенн поставил задачу о качаниях физического маятника и о поиске его центра качаний, которую затем рассматривали Декарт и Роберваль, а полностью разрешил Х.Гюйгенс. О Мерсенне тогда писали: «Сообщить Мерсенну о каком-либо открытии означало опубликовать его для всей Европы». Недаром современники называли его «главным почтамтом» ученой Европы. Однако Мерсенн был не только передаточным звеном, но и активно содействовал пропаганде новых результатов. Так, узнав об осуждении Галилея Ватиканом, он организовал публикацию его «Механики» во Франции (1634 г.), а также издал и прокомментировал последний труд великого итальянца: «Беседы о двух новых науках...».

Образовавшийся вокруг Мерсенна кружок ученых постепенно стал центром французской и даже европейской науки, из которого впоследствии (в 1666 г.) образовалась Парижская Академия наук, занимавшаяся естественными науками. Став посредником среди ученых («гениальным секретарем ученой Европы»), Мерсенн оказался в центре самых актуальных проблем, привлекая молодых ученых, организуя конкурсы между ними и назначая премии за самые интересные результаты. При этом он всегда проявлял высочайшую честность и порядочность в признании приоритетов и авторских прав различных исследователей, среди которых блистали такие имена как Ферма, Торричелли, Роберваль и др. В общей сложности Мерсенн регулярно переписывался с 78-ю респондентами, среди которых, кроме математиков были физики, биологи, философы, естествоиспытатели и др. Сохранившаяся переписка Мерсенна была опубликована во Франции в 1932 г. и составила 11 томов.

Помимо иностранных корреспондентов имелся и очный кружок, собиравшийся, начиная с 1625 г., на знаменитые «четверги Мерсенна» в его монашеской келье. Сохранившаяся переписка Мерсенна позволила историкам уточнить возникновение и авторство многих научных достижений того времени, когда еще отсутствовали научные журналы. Что касается выпуска научных книг, то именно в первой половине XVII в. – в период жизни и работы М. Мерсенна – разразилась знаменитая 30-летняя война, и типографское дело пришло в полный упадок. Так, если в 1618 г. число названий выпущенных в Европе книг равнялось 1757, то в 1632 г. оно сократилось более чем вдвое – до 789 книг, а в 1635 г. составило всего 307 наименований. Такое крушение книжного рынка имело и свою положительную сторону – оно стимулировало появление первых научных журналов. Первый в Европе «Журнал ученых» вышел во Франции в 1665 г., а с 1666 г. он стал печатать не только текстовые работы, но и иллюстрации. Так в одном из выпусков журнала была помещена гравюра с изображением вши, увиденной в хороший микроскоп. Основатель журнала Салло так определил его задачи: перечни выпущенных в Европе научных книг и аннотации к ним, поминальные речи почившим ученым с оценкой их трудов, описание новых изобретений и экспериментов, дискуссионные материалы.

Нарастающий подъем интереса к наукам со стороны общества привел к тому, что даже знаменитый своим коварством кардинал Ришелье создал в 1636 г. «свою» Французскую Академию, члены которой в основном славословили своего покровителя! Впоследствии в своем завещании Ришелье так выразил свое отношение к науке: «Науки служат одним из величайших украшений государства, и обойтись без них нельзя; но не следует преподавать их все без различия, ибо государство будет похоже тогда на безобразное тело, которое во всех своих частях будет иметь глаза… Черни более приличествует грубое невежество, чем утонченное знание».

В 1631 г. в Париже появляется первая французская газета, организованная «отцом французской журналистики» Т. Ренодо. Она имела формат 21,5х15 см и выходила еженедельно. Название «газета» произошло от наименования мягкой итальянской монеты «gazetta», за которую в Венеции продавались рукописные листки с новостями. Ришелье финансировал издание этой газеты и контролировал ее содержание.

Возвращаясь к Мерсенну, следует отметить его огромную популяризаторскую деятельность. Он еще до Галилея стал возрождать в научных работах античный жанр диалога. Перевел на французский ряд трактатов древних авторов, пропагандировал запрещенные в Италии труды Галилея. И даже умирая, он просил хирургов вскрыть его тело после смерти (что противоречило монастырским порядкам), чтобы выяснить для науки причины и ход его болезни.

Показательна роль Мерсенна в развитии теории маятника. Прямое или косвенное отношение к становлению этой теории имели Леонардо да Винчи, Галилей, Ибн Юнис, Мерсенн, Гюйгенс и др. Место Мерсенна в этом списке определялось не столько его личным вкладом – он лишь экспериментально повторил результат да Винчи об обратной пропорциональности частоты колебаний маятника длиной l корню , – сколько его убежденностью в существовании у маятника центра качаний. Он уговорил молодого Гюйгенса заняться этим вопросом, и тот через 20 лет действительно нашел такой центр и ввел его в науку. Аналогичные соображения и идеи Мерсенн «подбрасывал» и другим исследователям, и нередко они воплощались в новых и интересных научных результатах.

Имя Мерсенна вошло в науку как автора т.н. «чисел Мерсенна», имеющих вид М_р = 2^р – 1, где р – простое число. Мерсенн поставил вопрос о том, при каких р число М_р также будет простым. В его время было известно, что простыми являются М_р при р = 2, 3, 5, 7, однако число М₁₁ = 23·89 – составное. Мерсенн утверждал, что простыми будут числа М_р и при р = 13, 17, 19, 31, 67 и 257. Справедливость его утверждения была установлена для р = 13, 17 и 19 другими авторами еще при жизни Мерсенна, а для р = 31 – в 1750 г. Эйлером, однако числа М_р для р = 67 и 257 оказались составными. В 1883 г. было найдено новое число Мерсенна, отвечающее р = 61, и нашел его русский математик-самоучка И. М. Первушин (1827 ─ 1900). Он был сельским священником в Пермской губернии и на своей квартире бесплатно обучал крестьянских детей. На досуге он занимался теорией чисел, и одна из его работ была представлена на математический конгресс в Чикаго в 1893 г. Это была единственная русская работа на конгрессе и она была опубликована в 1892г. в его трудах. Само «число Первушина» есть: М₆₁ = 2305843009213693951. В настоящее время с помощью ЭВМ найдено 39 простых чисел Мерсенна.

В историю науки Мерсенн вошел также как человек, который будучи францисканским монахом, пытался соединить науку и религию. Однако именно в этом деле он преуспел менее всего как, впрочем, и многие последующие ученые – Б. Паскаль, И. Ньютон и пр. После смерти Мерсенна руководство его кружком перешло к одному из его членов – Пьеру Каркави, ─ возглавившему впоследствии отделение математики в Парижской Академии наук (первым президентом ее был Х.Гюйгенс).

Резюме: Коллеж Ла-Флеш – образец европейского учебного заведения XVII века, его знаменитые выпускники. М.Мерсенн, его интересы, достижения, роль и место в европейской науке. Первые научные издания в Европе. Числа Мерсенна, их история. Число Первушина.