Детский университет. Исследователи объясняют загадки мира. Книга первая

Ханс-Ульрих Шнитцлер родился в 1939 году на юго-западе Германии, в швабском городке Деттинген. В детстве его интересовало все, что имело отношение к современной технике, естественным наукам и устройству вселенной. Поэтому неудивительно, что он поступил на естественно-научный факультет. Его основными предметами стали биология, химия и география, а после окончания университета он собирался стать учителем. Но потом занялся исследованиями, понял, что нашел дело поувлекательнее. Теперь его целью была наука. До учебы в университете он 4 года служил во флоте, поэтому хорошо разбирался в системах эхолокации на кораблях, так что, выбрав в качестве главной темы своих научных исследований эхолокацию у летучих мышей и дельфинов, он мог использовать свои знания. Изучая летучих мышей, нужно хорошо разбираться как в биологии с физикой, так и в технике — именно это его и привлекло. Приборы, которые используются в исследованиях, не купишь в обычном магазине, их нужно конструировать и собирать самому. Профессор Шнитцлер и его группа изучают летучих мышей в Израиле и в Южной Америке и наблюдают за их поведением во время охоты. Исследователи считают, что животные, живущие в сходных условиях и питающиеся сходными насекомыми, должны иметь нечто общее и в ультразвуковых сигналах, и в охотничьих повадках независимо от места жительства. Для своих экспериментов они сначала ловят нескольких летучих мышей, а потом выпускают в специальный вольер с искусственными джунглями. В вольере стоят приборы, которые измеряют, какие именно ультразвуки издают животные во время охоты в разных природных условиях и как изменяются эти сигналы. Потом животных отпускают на волю. Ученые работают и в лаборатории с дрессированными летучими мышами. Например, проигрывают им ультразвуки, имитирующие порхание бабочки, и смотрят на реакцию животных. Еще одна цель исследования — понять, как мозг обрабатывает различные звуки. Для этого зоологи с помощью электродов измеряют реакцию мозга мышей и крыс на внезапный стимул — испуг. Небольшой раздражитель вызывает в мозгу относительно простую реакцию, которую можно детально исследовать.

Профессор Райнер Нагель, математик

Те, кто думает, что математики — люди скучные или что они живут в каком-то своем мире, обязательно должны познакомиться с Райнером Нагелем. Этот тюбингенский ученый, автор книг на разные сложные темы (например, про «однопараметрические полугруппы»), в обычной жизни — прекрасный спортсмен и триатлонист. Нагель бегает, плавает и ездит на велосипеде. Он даже принимал участие в знаменитых соревнованиях Iron Man на Гавайях. Нагелю нравится путешествовать, но любит и свой родной город Хобр в Вюртемберге. Здесь он принимает активное участие в работе спортивных клубов и много лет проработал в городском совете.

Когда Нагель рассказывает о том, чем он занимается со своими студентами и коллегами, многие не имеющие отношения к математике люди только удивленно раскрывают рты. Участники его Тюбингенской рабочей группы по функциональному анализу съехались сюда с разных концов света. Вместо того чтобы «ботанить» в одиночестве, как многие другие студенты, они регулярно встречаются в кабинете шефа, чтобы просто поболтать и обсудить свои проекты. А раз в год вся команда ездит в Италию. Там в старинном палаццо они готовят вкусную еду, едят, пьют и занимаются математикой. Иногда студенты и аспиранты ночи напролет спорят о том, что общего между математикой и искусством.

Неудивительно, что такой человек, как профессор Нагель, с восторгом поддержал идею Детского университета. Более того, он первым из наших лекторов прочитал лекцию для детей за пределами Германии. Это было в Риме — там Нагель рассказывал ребятам про Кастель-дель-Монте, восьмиугольный строго геометрический замок, построенный в Южной Италии по приказу немецкого императора Фридриха II. Перед этим он вместе со своими студентами исследовал математические принципы, лежащие в основе архитектуры этого замка.

То, чем занимаются профессор Нагель и его команда, официально называется функциональным анализом. Это одна из областей математики, раздел анализа — математической дисциплины, с которой ребята сталкиваются еще в школе, когда их учат обращаться с бесконечно малыми величинами, решать дифференциальные и интегральные уравнения. Это уже довольно трудно, но потом, в университете, становится еще сложнее. Согласно словарю, функциональный анализ занимается «нормированными векторными пространствами над вещественными и комплексными числами». И только математики понимают, что это значит.

К счастью, у функционального анализа есть и практическое применение. Тюбингенская группа занимается потоками в сетях. А так как в таких терминах могут быть описаны и транспортные сети, и электрические, и система кровообращения, то результатами исследований этой команды математиков пользуются и те, кто занимается регулировкой светофоров, и разработчики кардиостимуляторов, и инженеры электрических сетей.