Симпсоны и их математические секреты

Шриниваса Рамануджан родился в 1887 году в южном индийском штате Тамил-Наду. В возрасте двух лет он заболел оспой, но выжил, в отличие от троих младших братьев и сестер, которые умерли в младенческом возрасте. Бедные родители посвятили всю свою жизнь единственному ребенку и записали его в местную школу. Со временем школьные учителя начали замечать, что Рамануджан демонстрирует поразительные способности к математике и порой даже ставит их в тупик. Интерес Рамануджана к математике в значительной мере связан с тем, что однажды в библиотеке он наткнулся на книгу Джорджа Шубриджа Карра A Synopsis of Elementary Results in Pure Mathematics («Сборник элементарных результатов чистой математики»), в которой были собраны доказательства тысяч теорем. Мальчик анализировал эти теоремы и методы их доказательства, но ему приходилось выполнять громоздкие вычисления с помощью мела и грифельной доски, используя загрубевшие локти в качестве ластика, поскольку он не мог позволить себе бумагу.

Единственный недостаток такой одержимости математикой состоял в том, что Рамануджан пренебрегал другими предметами. В итоге, когда пришло время сдавать экзамены, Рамануджан получил плохие оценки, из-за чего индийские колледжи отказали ему в предоставлении стипендии, необходимой для продолжения учебы. В итоге Рамануджан нашел работу клерка и пополнял свой скудный доход за счет преподавания математики студентам. Парень отчаянно нуждался в дополнительном доходе, после того как в 1909 году женился (ему исполнился тогда двадцать один год, а его невесте Джанакиаммал – всего десять).

В тот период Рамануджан в свободное от работы время начал развивать новые математические идеи. Он чувствовал, что они важные, но ему не к кому было обратиться за советом и поддержкой. В отчаянном стремлении глубже изучить математику и получить признание Рамануджан стал писать английским математикам в надежде на то, что кто-то из них согласится быть его наставником или хотя бы выскажет свое мнение по поводу открытых им теорем.

Одна партия писем дошла в конце концов до Микая Джона Мюллера Хилла из Университетского колледжа Лондона. Содержание писем произвело на Хилла определенное впечатление, но он сделал молодому индийцу замечание по поводу применения устаревших методов и элементарных ошибок. Хилл в менторском тоне написал, что работы Рамануджана должны быть на понятном языке и без ошибок, а также что он не должен использовать символы, которых не может объяснить. Хотя это была безжалостная оценка, но по крайней мере Хилл ответил, в отличие от Генри Фредерика Бейкера и Эрнеста Уильяма Хобсона, вернувших работы Рамануджана без каких-либо комментариев.

В 1913 году Рамануджан написал письмо Годфри Харди, в котором объяснял: «У меня нет университетского образования, но я прошел обычный школьный курс. После окончания школы я использовал свободное от работы время для занятий математикой. Я не изучал традиционный официальный курс, предшествующий университетскому курсу, но я прокладываю для себя новый путь».

Когда пришло второе письмо, Харди обнаружил, что Рамануджан прислал ему в общей сложности 120 теорем для анализа. Молодой индийский гений впоследствии рассказывал, что многие из этих теорем ему нашептывала во сне Намагири, воплощение индийской богини Лакшми: «Во сне со мной произошло нечто необычное. Там был экран, как будто сделанный из текущей крови. Я смотрел на него. Вдруг какая-то рука начала на нем писать. Я внимательно следил за происходящим. Эта рука написала несколько эллиптических интегралов. Я их запомнил и записал сразу же после того, как проснулся».

Когда Харди углубился в работы Рамануджана, его оценка менялась от «мошенничества» до «гениальности настолько редкой, что в это трудно поверить». В итоге он пришел к выводу, что эти теоремы «должны соответствовать истине, поскольку если бы это было не так, ни у кого не хватило бы воображения их придумать». Харди называл Рамануджана «математиком высочайшего качества, человеком исключительной оригинальности и силы». В конечном счете он начал готовить почву для того, чтобы 26-летний Рамануджан приехал в Кембридж. Харди очень гордился тем, что стал человеком, который спас столь редкостный талант, и впоследствии называл это одним из самых романтических происшествий в своей жизни.

В апреле 1914 года два великих математика наконец встретились и совместно сделали ряд открытий в нескольких областях математики. В частности, они внесли большой вклад в изучение такой математической операции, как разбиение. Как следует из названия, операция разбиения сводится к разделению совокупности объектов на отдельные группы. Ключевой вопрос: сколько способов разбиения существует для заданного количества объектов? На представленном ниже рисунке показано, что есть только один способ разбиения одного объекта, но для группы из четырех объектов таких способов уже пять.