Геометрическая рапсодия

Но попробуем остаться на почве реальных фактов Наша мысль рвется в четвертое измерение, а освоили ли мы свое собственное, третье? В полной ли мере познали мы его геометрические свойства и все ли три пространственные координаты — длина, ширина и высота — нам одинаково близки и понятны?

"Геометрия — это интуиция", — определение Гельмгольца не претендует на строгость, но зато оно глубоко по мысли. "Вообразить геометрические отношения интуитивно, — считал он, — это значит выразить те следствия, которые встретятся в мире, где эти отношения имеют силу". Но вот что пишет немецкий философ Ганс Рейхенбах: "Пользуясь нашей геометрической интуицией, мы ограничены своим личным опытом: точками, линиями, площадями, объемом и т. п. Более сложный опыт — это положение точки на прямой или в объеме, пересечение линий в точке, расположение сферы в объеме. Наша интуиция имеет вообразительную функцию, связанную с нашим прошлым чувственным опытом, — например, треугольник, нарисованный на стене, дорожный знак или часть орнамента в виде треугольника. Но вместе с тем у нее есть и нормативная функция, которая не позволяет нам взглянуть на одну и ту же идею с разных сторон".

Вот простейший пример. Дана замкнутая кривая — круг или квадрат. Требуется чисто умозрительно, без карандаша и бумаги, решить: можно ли соединить две точки — одну внутри кривой, другую вне ее, но так, чтобы не пересечь замкнутой кривой.

Представив себе этот элементарный чертежик и немного поразмыслив, мы уверенно утверждаем, что задача невыполнима. Это сработала нормативная функция воображения. Дело в том, что наш "внутренний взор" несет в себе евклидову плоскость — лист бумаги. Конечно же, на листе не соединишь две точки, не перечеркнув кривую, охватывающую одну из них. Но кто говорил нам о типе поверхности, на которой предстоит решать задачу? А если это не плоскость, а, скажем, бублик или автомобильная шина — все получается легко и просто.

Человек слишком привык к двумерному миру. Наша "вообразительная" интуиция тут никогда нас не подводит. Но как только дело доходит до пространственных представлений, она начинает хромать. Высоту дома оценить куда труднее, чем его длину или ширину. А сказать, как далеко находится самолет или облако, неподготовленный человек не может даже приблизительно. Третьей координатой — не то что четвертой! — нам еще овладевать и овладевать.

Причина тут не психологическая, а чисто физиологическая. Все дело в устройстве наших глаз. Когда мы смотрим на удаленный предмет, особые мускулы изгибают хрусталик глаза — естественную линзу, чтобы изменить ее фокусное расстояние и дать нам увидеть предмет отчетливо. Если же мускулы устали, то приходится заводить очки и менять фокусное расстояние искусственно. Наводка на резкость фотокамеры — полная аналогия этому процессу, который в физиологии называется аккомодацией.

И еще в каждом глазе есть группа из шести мускулов, которые поворачивают его таким образом, чтобы направления взгляда правого и левого глаза пересекались в одной точке. Это называется конвергенцией. Так создается бинокулярный эффект — мы видим мир объемным. Стереоскоп, в котором рассматривают "выпуклые" картинки, построен по этому же принципу.

"Третье измерение мы обнаруживаем с помощью аккомодации и конвергенции. восприятие третьего измерения сводится к ощущению усилия, которое мы испытываем при аккомодации каждого глаза, и ощущению усилия, которое возникает в обоих глазах, когда они настраиваются на нужный угол сходимости — то есть при их конвергенции. оба эти ощущения мускульные, они совершенно непохожи на зрительные ощущения, которые позволяют нам воспринимать первое и второе измерения", — это пишет не физиолог, а математик, притом известнейший — Анри Пуанкаре. Впрочем, любой из нас сам мог бы прийти к подобным выводам на основе собственного опыта. Мы видим плоскую картину, улавливаем игру света и тени, краски, взаимное расположение фигур и цветовых пятен на ней — и все это зрительные ощущения. Панорама же требует от наших глаз включить мускульный аппарат аккомодации и конвергенции, и мы мгновенно ощущаем его работу. Но интуиции на мускульные усилия, как и на пространственное расположение фигур, у человека еще не выработалось.

Внимательно всмотритесь в гравюры Маурйца Эсхера "Куб и волшебные ленты", "Выпуклое и вогнутое", "Поднимаясь и опускаясь", "Бельведер" и "Водопад". Вы увидите, какие шутки способны сыграть с нами наше восприятие пространства и объема.

Ленты поистине магические — "протуберанцы" на них вы можете по своему произволу считать знаком и выпуклости, и вогнутости. Стоит изменить точку зрения, и лента на рисунке вдруг на глазах перекрутится. Подобные же шутки позволяют себе и целые архитектурные детали.

6

Улыбающийся юноша на приставной лестнице, стоя у ее подножия, был "внутри" "Бельведера", удивительной конструкции. Теперь, когда он поднялся почти до самого верха, он опять "снаружи" и должен преодолеть еще несколько ступенек, чтобы вновь оказаться "внутри" "Бельведера". Как это могло случиться?