2 Изобретение, пойманное на кончике пера
А бывает, что и без всяких опытов, чисто математическим путем приходят к неожиданным изобретениям.
Любопытные обступают изобретателя и его чудодейственную машину, восхищаются, спрашивают: как вы додумались? Какой вы умный!
— Это не я, — улыбается изобретатель, — это перо мое умное!
Мы уже писали, что есть в истории открытия и изобретения, словно пойманные на кончик пера. Рассказать о них толком невозможно в этой простой книге. Чтобы лишь намекнуть на то, как они делаются, мы расскажем об одном открытии, сделанном при помощи математики.
Было время, когда такой запутанной, такой прихотливой представлялась игра электрических и магнитных сил, что охватить их причуды казалось не под силу человеческому воображению.
Когда физик Максвелл задумал проникнуть в тайны их игры, он привлек на помощь воображению математику.
Он сумел уловить и представить себе начальную связь электрических и магнитных сил и перевести ее на язык математических уравнений.
После этого стало возможно дать на время отдых воображению. Заключив явление в математические выкладки, Максвелл будто перестал о нем и думать. Он строчил формулу за формулой, беспокоясь только о том, чтобы не наврать в математике. Он, казалось, совсем оторвался от действительности и не видел ничего, кроме кончика своего пера.
Вот исписана кипа листов, завершилась громоздкая работа. Максвелл бросает перо и разбирает заключительные выводы. Он стремится снова перевести на язык действительности все, что написано его пером.
Результаты многозначительны. Умное перо, стартовавшее от уравнений борьбы электрических сил, ни на шаг не отклоняясь от пути, предначертанного законами математики, прибежало к характерным уравнениям, которыми физики описывают волны.
Максвелл снова напрягает все свое воображение, силясь представить себе физические явления, которые изображаются этими, столь необычными в мире электричества уравнениями. И воображение рисует необычную картину. Силовые линии, линии электрических и магнитных сил, прочно связанные с током в проводнике, вдруг отрываются прочь, наперекор учебникам и трактатам, — отрываются и свободно летят в пространстве, расширяясь, словно водяные круги, словно круги волн в воде. Только этот, никем еще не виданный процесс могут изображать уравнения.
Электрические волны!? Их не существует в природе!
Максвелл в сотый раз проверяет свои уравнения, и все явственней проступает картина. Вот значок «с» — это скорость волн. И нетрудно доказать, что равна она скорости света. Столбики формул стоят незыблемо, как колонны монолитной каменной кладки, без единой трещины и изъяна. Ясный голос математики заглушает смутный протест воображения.
Максвелл пишет статью и отдает ее на суд ученых: если правильна то, что я положил в основу, то вот чего должны мы ожидать, в промежуточном ходе рассуждений я не сомневаюсь. Кто не согласен, пусть опровергает! Только лучше не занимайтесь опровержениями. Ставьте опыты. Ищите электрические волны. Они есть. Они вокруг нас. Ищите и отыщете!
Проходит почти двадцать лет, и ученые, поставив опыты, действительно открывают в природе электромагнитные волны, а еще через десять лет изобретатель Попов применяет их в технике.
Предсказание чудесно сбывается, словно вязь математических значков на листках бумаги — это шифр волшебного заклинания, которому подчиняется природа. И пусть попробует природа «не подчиниться» значкам, если математические законы это и есть самые строгие, самые неумолимые законы самой природы!
Как рычаг умножает силу мышц, так и математический метод умножает силу мозга.
Но, конечно, надо уметь его применять, постоянно проверяя себя опытом, проверяя воображением, чтобы не оторваться насовсем от действительности.
Для умелого изобретателя математика — вторая голова.
Впрочем, кто теперь сомневается в могуществе математики, теперь, когда все больше и больше появляется машин, построенных на основании одних вычислений, одних математических выводов, когда не только радиостанции, посылающие в эфир незримые волны, но и дизель, измазанный маслом дизель, пышащий гарью и вонью, — все это изобретения, рожденные математикой, добыча разумного пера.
С каждым днем возрастает могущество математических методов в технике, в изобретательстве.
Там, где раньше гнули спины множество вычислителей, работает электронная счетная машина. Как величественны ее просторные панели, занимающие целый зал! Несколько тысяч радиоламп и десятки тысяч деталей составляют ее устройство. Несколько тысяч радиоламп! Каковы же масштабы чудес, на которые способна эта машина, если даже чудо телевидения осуществляется с помощью каких-нибудь двух десятков ламп?
Даже средняя из подобных машин во столько раз производительней человека-вычислителя, во сколько большой шагающий экскаватор производительней землекопа. А машина покрупнее заменяет столько тружеников, сколько было их на постройке египетских пирамид.
Но такая огромная армия людей никогда еще в истории не бросалась на штурм формул! Что же, тем лучше… Значит, здесь не простая замена, а новые возможности. Значит, можно силой машинной математики штурмовать такие твердыни технического прогресса, которые до сих пор приходилось обходить с опаской. Ведь технический расчет наперед определяет контуры будущих конструкций, ход задуманных химических реакций и технологических процессов. Значит, люди приобрели в электронной математической машине мощный инструмент научного предвидения. Глаз, вооруженный телескопом, зорче различает даль; мозг, вооруженный электронной машиной, начинает яснее видеть будущее.