Спор о принадлежности
Курильских островов приобретает
трагикомический оттенок: как только
российские историки находят
подтверждение более раннему
пребыванию на островах россиян,
сразу же японские находят
аналогичные свидетельства о
японских мореплавателях, и так
далее. И те и другие правы, спор не
имеет логического разрешения, но
это - вопрос политики, где нас уже
удивить чемнибудь трудно; гораздо
интереснее, что и приоритетные
научные вопросы тоже оказываются
трудноразрешимыми.
Кто открыл дифференциальное и
интегральное исчисления? Лейбниц?
Ньютон? Как отмечает российский
академик В. И. Арнольд, "интегрирование
встречается уже у Архимеда,
дифференцирование - у Паскаля и
Ферма, связь между обеими
операциями была известна Барроу.
Что же сделал Ньютон в анализе?
Ньютон изобрел ряды Тейлора -
основное орудие анализа".
А вот более свежий пример.
Недавно на страницах журнала "Mathematical Intelligencer" ("Математический
информатор") прошла занятная
дискуссия под названием "Кто же
открыл фрактал Мандельброта?"
Напомним, что фрактальное множество
- самоподобная структура- один из
"горячих" объектов современной
науки. О фракталах неоднократно
писал и журнал "Знание - сила",
подчеркивая их важную роль в
современной нелинейной науке.
Подобные объекты были известны
довольно давно, но настоящий
интерес к ним появился после
активной популяризаторской
деятельности Бенуа Мандельброта,
работающего в корпорации IBM.
Именно он ввел название "фрактал",
связанное с дробной размерностью
подобного необычного объекта, и
указал на чрезвычайно широкое
распространение этих объектов в
нашем мире (приходилось, скажем,
читать, что схема линий парижского
метро имеет фрактальную структуру).
В определенном смысле одним из
эталонных фрактальных множеств
стало изображенное на рисунке
множество Мандельброта, которое
последний называл "своей
подписью". Это связано с
простотой описывающей это
множество функции, что, в свою
очередь, приводит к его
универсальности - многие процессы
могут быть описаны при помощи этого
фрактала.
Мандельброт опубликовал свою
работу в конце 1980 года, однако С.
Кранц в "Математическом
информаторе" указал, что
математики Р. Брукс и Дж. Мателски
обнаружили это множество и
опубликовали соответствующую
работу в 1978 году. До тех пор Брукс и
Мателски не придавали особого
значения своему открытию, но после
публикации статьи Кранца и
последовавшего не вполне
корректного ответа Мандельброта
заявили, что их нужно, по меньшей
мере, считать соавторами открытия.
Ну и пошло-поехало (благодатное поле
для психолога!). Еще один
исследователь, Дж. Хаббард, также
заявил, что множество Мандельброта
наблюдал на дисплее своего
компьютера в 1976 году, а его аспирант,
Ф. Кочмен, ознакомил Мандельброта с
этими исследованиями двумя годами
позже. Кроме того, Хаббард, Мателски
и Брукс предложили считать истинным
открывателем множества
французского математика Пьера Фату,
описавшего его аж в 1906 году.
Оказалось также, что и венгерский
математик Ф. Рисс опубликовал
работу с близкими к обсуждаемым
результатами еще в 1952 году.
Возражение Мандельброта: сами
по себе определения или даже
построения ничего не значат, если вы
не смогли сказать, почему это важно,
и убедить в этой важности остальных.
Поэтому, мол, его претензии на
название множества вполне
обоснованы.
Пищу для размышлений на эту тему
добавила мне статья известного
современного гидромеханика и
асимптотика Милтона Ван Дайка. Она
посвящена корням так называемого
метода пограничного слоя,
обнаруженным в прошлом веке. Само
понятие пограничного слоя сейчас
оказывается важнейшим "
гидродинамике и газовой динамике и
описывает такое явление: влияние
вязкости потока, обтекающего тело,
например, сферу, сказывается в
полной мере лишь в узкой (пограничной)
области, а в остальной части
пространства этот фактор может не
учитываться. Более общо явление
пограничного слоя (называемого
также скин- или краевым эффектом)
заключается в том, что в большей
части рассматриваемой области (как
правило, вдали от границ) решение
уравнений изменяется медленно, а
вблизи границ имеет место
быстроизменяющееся и
сосредоточенное в узкой области
состояние.
Традиционно считается,
что понятие пограничного слоя явно
было введено немецким ученым
Людвигом Прандтлем в 1904 году. Правда,
сам Прандтль отдавал пальму
первенства физику Л. Лоренцу из
Копенгагена, в публикации которого
в 1881 году встречаются, хоть и в
неполном виде, уравнения вязкого
пограничного слоя. Поскольку
никакого развития эта идея в трудах
Л. Лоренца не получила, ученики
Прандтля просто выбрасывали
упоминание об этих работах в
посмертных переизданиях трудов
учителя.
Но одним Лоренцем число
предшественников не ограничивается.
Некоторые авторы предлагают
считать создателем теории
пограничного слоя самого Пьера
Симона Лапласа и вроде бы имеют для
этого все основания. Тот
рассматривает в четвертом томе
своего знаменитого "Трактата о
небесной механике", вышедшего в
Париже в 1805 году, форму капли ртути,
лежащей на горизонтальной
стеклянной пластине. Лаплас
отмечает большую сложность
базового уравнения и предлагает
исходить из естественного
предположения: силы поверхностного
натяжения существенны лишь в узкой
области, прилегающей к пластине. В
этой области из-за ее узости можно
заменить настоящую форму
вертикальным отрезком прямой. Форма
остальной части области при
отбрасывании сил поверхностного
натяжения определяется без труда, а
затем два упрощенных решения можно
срастить и получить полное решение
задачи. Занятно, кстати, что решение
Лапласа неоднократно
переоткрывалось: например, лордом
Рэлеем в 1915 году и даже нашим
современником С. И. Риенстра - в 1990!
В списке тех, кто использовал
идеологию пограничного слоя для
решения различных задач до Прандтля,-
Герц (контактные задачи), Максвелл (определение
вязкости газов), Гельмгольц и
Кирхгофф (теория электричества),
Рэлей (теория диффракции, теория
оболочек), Ляв, Лэмб и Бассет (теория
оболочек). Казалось бы, разобраться
во всем этом и выделить кого-либо
трудно, но в заключении своей статьи
М. Ван Дайк делает очень глубокое, на
мой взгляд, замечание. Пожалуй,
говорит он, во всех рассмотренных
случаях следует говорить не о
корнях метода пограничного слоя, а о
его зернах, причем зернах
непроросших, поскольку сами
упомянутые работы не имели
продолжения в исследованиях их
авторов или учеников. И это вовсе не
случайно.
Дело в том, что и Лаплас, и другие
исследователи считали свои решения
искусственными приемами,
справедливыми только для данной
конкретной задачи, , и не увидели
всей стоящей за понятием
пограничного слоя общности. Иными
словами, не было озарения, инсайта,
выхода за конкретную проблему.
Конечно, здесь тоже не все так
просто, и тот же Л. Прандтль, по-видимому,
не до конца понимал всю общность и
значение своего открытия и не
использовал понятие пограничного
слоя даже в родственных задачах
гидромеханики, где это было
наиболее естественно. И все же
именно ему принадлежит решающий шаг
в этой области, и именно его мы можем
с полным основанием считать творцом
понятия пограничного слоя.
Точно так же, думаю, мы можем
считать Б. Мандельброта творцом
множества Мандельброта, хотя,
конечно, предшественников
цитировать надо...