Как управляется мир
«ЖИВЫЕ ИСТОЧНИКИ МАТЕМАТИЧЕСКОГО ТВОРЧЕСТВА НЕОТДЕЛИМЫ ОТ ИНТЕРЕСА К ПОЗНАНИЮ ПРИРОДЫ И ЗАДАЧАМ УПРАВЛЕНИЯ ПРИРОДНЫМИ ЯВЛЕНИЯМИ», — утверждает академик Андрей Николаевич Колмогоров. «Числа не управляют миром, но показывают, как управляется мир» — так переработал пифагорианскую мудрость, избавив ее от идеалистического звучания, Иоганн Вольфганг Гете. Мысль о том, что в первооснове вещей лежат некие простые математические соотношения, крепко пустила корни на нашей планете и часто являлась в гениальные головы, перелетая через тысячелетия и континенты.
Кристаллы в виде кубов, тетраэдров и октаэдров, вирусы, ныне обретшие икосаэдрическую форму, — все это, очевидно, далеко не последние шаги наглядных математических представлений в глубины нашего мира.
Впрочем, почему только «в глубины»? Почему речь все время идет лишь о свойствах вещества? Зачем забывать о додекаэдре — платоновском символе Вселенной, «пятой сущности» алхимиков? Если справедлив платоновский принцип: «геометрия приближает разум к истине», то он верен не только в микро-, но и в макрокосмосе. Числа все-таки должны править миром — описывать законы движения Вселенной.
«ГЕОМЕТРИЯ ДРЕВНИХ ГРЕКОВ СТАЛА КРАЕУГОЛЬНЫМ КАМНЕМ НОВОЙ АСТРОНОМИИ» — это известное изречение больше всего относится к астрогеометрическим экспериментам Иоганна Кеплера. Открыв основные за коны движения планет нашей Солнечной системы, он задался следующим вопросом: а почему они находятся на том или ином расстоянии от Солнца? И тут сказалась приверженность Кеплера к «чистой геометрии». «Если бы небесные движения были произведениями разума, можно было бы с основанием заключить, что орбиты планет — совершенные круги... сам Господь, который был слишком благ, чтобы оставаться праздным, затеял игру в символы, посылая знаки своего подобия в мир. Поэтому я и осмеливаюсь думать, что вся природа и благословенное небо записаны на языке искусства геометрии». Ясно, что человек с такой идеологией должен видеть торжество геометрии во всем, в том числе и во Вселенной. Кеплер пытался найти смысл в расположении планетных орбит, вписывая правильные многоугольники в окружности, а сферы — в кубы, последовательно, одну за другой, все уменьшая их размер. Но никакой аналогии с распределением планет на небесах не возникало.
И вдруг Кеплера осенило. Планет - всего шесть и, следовательно, промежутков между ними — пять. Но и Платоновых тел тоже пять — не больше и не меньше. Не может быть, чтобы это совпадение оказалось случайным! И Кеплер стал лихорадочно вставлять один правильный многогранник в другой, по-разному комбинируя их и вписывая в каждый сферу, — математический прообраз планетных орбит. К его радости, эти построения, легшие в основу его книги «Тайна Вселенной» (в другом переводе — «Космографическая тайна»), обнаружили определенное сходство с небесным порядком — каким он виделся астрономам в те годы. «Несравненное удовольствие, которое я испытал от этого открытия, невозможно выразить словами», — писал он. В книге Иоганна Кеплера есть чертеж, из которого видно, каким он представлял себе механизм, ведающий размещением планет. Вокруг Солнца описан самый большой шар — по нему движется Сатурн. Теперь в него надо вписать куб, а в куб этот — снова шар, который определит собой орбиту Юпитера. Если в этот меньший шар вписать тетраэдр, а в него опять шар, то получится орбита Марса. Так, следуя Кеплеру, и надо продолжать вписывать в шары правильные многогранники, а в них — снова шары. Между Марсом и Землей окажется додекаэдр, между Землей и Венерой — икосаэдр, а Венеру и Меркурий разделит октаэдр. Точные значения орбит у Кеплера не получались, но он считал, что есть разница между «мыслимой идеей круга и действительным путем планеты», поскольку «небесные движения — произведения не разума, а природы». Поэтому ему пришлось подправлять свою модель — шары на его чертеже имеют различную толщину. Но все это было бы ничего, если бы не открыли новые планеты, а запас Платоновых тел, разумеется, не пополнился — их как было, так и осталось пять.
«ПОГОНЯ ЗА ИДЕЕЙ — ЗАНЯТИЕ СТОЛЬ ЖЕ ЗАХВАТЫВАЮЩЕЕ, КАК И ПОГОНЯ ЗА КИТОМ», — писал Генри Норрис Рассел. Он не мог, конечно, сбросить со счетов те случаи, когда кит срывается с гарпуна. Построение Кеплера рухнуло, но сами поиски геометрической целесообразности устройства мира не становятся от этого менее привлекательными. В саду геометрии все видно, все наглядно — ветви в нем не спрятаны под листвой недоступных формул и абстрактных идей.
Но они переплетены. Вписывая, по-кеплеровски, правильные многогранники в сферу, мы не только создаем красивое построение, но и вторгаемся в новую область нашей «многогранной» темы. О том, что случается, когда правильный многогранник вписывают в сферу — о сферических мозаиках, о математических мозаиках вообще, которые есть не что иное, как вырожденные многогранники, — речь пойдет дальше. А пока — лишь один взгляд на гравюру М. К. Эсхера «Колючий цветок»: его лепестки так же переплетены, как и геометрические проблемы, очередь которых впереди.