Пуанкаре

Понимая, как одиноко Пуанкаре на первых порах в Кане, Лекорню пригласил его провести новогодний вечер у своих родителей. Анри принял приглашение и, явившись в назначенный час, повел себя в высшей степени непонятно, если не сказать невежливо. «Он провел вечер, прогуливаясь взад и вперед, — вспоминал впоследствии Лекорню, — не слушая то, что ему говорят, или отвечая с трудом и односложными словами». Сосредоточенный на своих мыслях, обуреваемый наплывом неведомых дум, гость до такой степени замкнулся в своей внутренней уединенности, что не заметил, как пробило полночь. «…Я осторожно напомнил ему, что мы уже в 1880 году», — рассказывает Лекорню. Будто бы разом спустившись на землю, Анри смущенно распрощался и ушел.

Что же так занимало его ум и властвовало в душе? Неужели до такой степени увлек его неоконченный роман? Последующее замечание Лекорню проливает свет на этот вопрос. Когда несколько дней спустя они встретились на набережной порта и разговорились, Анри с невозмутимым видом произнес: «Я теперь умею интегрировать любые дифференциальные уравнения». «Я догадываюсь, о чем он думал, переходя из 1879 в 1880 год», — добавляет Лекорню. Оказывается, мысли Анри были обращены к дифференциальным уравнениям и методам их решения. И судя по всему — уже не первый месяц.

В области математических наук XVIII век завещал XIX веку великую проблему, которая не решена полностью и по сию пору, — интегрирование дифференциальных уравнений. Это была проблема номер один для математиков прошлого столетия, но решения ее ждали представители всего точного естествознания, потому что дифференциальные уравнения были единственной математической формой описания естественных процессов. Когда ученые хотят выразить на математическом языке движущиеся, изменяющиеся или развивающиеся явления, они вынуждены вводить в уравнения характеристики этого движения, изменения — скорости, а то и ускорения. Так появляются в науке дифференциальные уравнения, в которые величины входят не сами по себе, как в алгебраические уравнения с «иксами», не под знаком логарифма или тригонометрической функции, как в трансцендентные уравнения, а в продифференцированном виде, в виде скоростей их изменения. Подавляющее большинство природных процессов описывается именно такими уравнениями.

Построить физическую теорию для ученых прошлого века означало прежде всего найти дифференциальные уравнения, описывающие движение всех частей исследуемой системы, будь это планеты, вращающиеся вокруг Солнца, или мельчайшие, невидимые глазу частицы газа. В начале XIX столетия Лаплас считал даже, что вся вселенная с математической точки зрения представляет собой лишь огромную совокупность дифференциальных уравнений и ничего больше. Ум, способный разом охватить и решить эти уравнения, мог бы предсказывать будущее мира. К концу XIX века дифференциальные уравнения все еще выступали основной формой представления точного знания. Поэтому умение их решать, интегрировать, как говорят математики, являлось насущной потребностью времени.

Но очень скоро ученые убедились, что они могут справиться лишь с крайне незначительным числом таких уравнений. Скрытую в них неизвестную величину не удавалось порой выразить никакой комбинацией математических функций. Уж не погоня ли это за призраком? Быть может, уравнения эти в принципе неразрешимы? Такие сомнения были отметены знаменитым французским математиком Огюстеном Коши, который в первой половине XIX века строго доказал, что при известных условиях всегда существует решение дифференциального уравнения. Подстегиваемые твердым убеждением, что искомое существует, ученые тщетно пытались отлить его в какую-нибудь знакомую математическую форму. Решение ускользало, как неясная мысль, которую не удается высказать словами. Слишком беден был математический язык науки, слишком скуден запас функций на складе математики. В дополнение к хорошо известным элементарным функциям уже были открыты и изучены некоторые новые, например гамма-функции, зета-функции, цилиндрические функции. В начале XIX века к ним присоединился новый класс функций — эллиптических. Но среди них не находилось подходящих, в которых могло бы воплотиться все богатство решений дифференциальных уравнений. Математики познали «муки слова», которые до сих пор считались уделом мастеров поэзии и прозы.

Такую картину застал Анри Пуанкаре, когда он занялся теорией дифференциальных уравнений. Изо дня в день он ходит в университет, читает лекции, ведет занятия, принимает экзамены, гуляет по городу, встречается с немногочисленными знакомыми, почти автоматически выполняет массу неизбежных повседневных дел и терпеливо и неотступно вынашивает свои идеи. Цель ясна, да и не ему одному, но не видно к ней никаких подступов. Один за другим отпадают рождающиеся в его мозгу варианты, такие заманчивые и многообещающие на первый взгляд, но не выдерживающие сколько-нибудь пристального критического рассмотрения.