Читать книгу "Загадка падающей кошки и фундаментальная физика - Грегори Гбур"

В следующем абзаце статьи Пеано демонстрирует свою способность объяснять физические концепции в ясной и увлекательной манере, привлекая одновременно законы сохранения импульса и момента импульса.

Поскольку утверждается, что, когда тело падает на землю, земля, в свою очередь, приближается к телу, то можно сказать, что любое смещение тела на Земле порождает противоположное движение земного шара. Так что если Магомед идет к горе, то гора тоже приближается к Магомеду; и если лошадь бегает по кругу на ипподроме, то тем самым она вынуждает Землю вращаться в противоположном направлении с той разницей, однако, что если лошадь, описав круг, возвращается на место, с которого стартовала, то Земля поворачивается только на крохотный угол и принимает иную ориентацию по сравнению с той, которую занимала до движения лошади.

Саймон Ньюком к тому моменту уже выдвинул предположение о том, что чандлеровское колебание может объясняться нежесткостью Земли; работа Пеано была новой в том смысле, что он оценил конкретные механизмы, которые могли бы внести вклад в это колебание.

На суше воды морей движутся в виде течений; в атмосфере вода поднимается в виде пара, переносится ветром и выпадает дождем или снегом, обеспечивая плодородие равнин, и по руслам рек возвращается в море.

Задача этой записки — объяснить, как мы можем провести расчет смещений, вызываемых на Земле относительным движением ее частей, и сделать численную оценку.

Гольфстрим, к примеру, циркулирует против часовой стрелки, перенося теплую воду из тропиков в более высокие широты к Европе. Эта непрерывная циркуляция воды, согласно Пеано, должна была вызвать соответствующий небольшой поворот Земли по часовой стрелке, который уравновесил бы ее по закону о сохранении момента импульса. Пеано, по существу, уподобил циркулирующий Гольфстрим вращению кошачьего хвоста в его варианте объяснения вращения падающей кошки.

Почти потерялось во Введении великодушное, на первый взгляд, признание работы профессора Вольтерры: «Но заслуга первого предположения по этому поводу по праву принадлежит профессору Вольтерре. Именно он сделал этот вопрос темой нескольких записок, представленных Академии; первая из них была опубликована 3 февраля». На самом же деле Вольтерра тогда представил собственный математический анализ чандлеровского колебания и высказал предположение о том, что причиной аномальной длительности периода могут быть морские течения. Так что, хотя, как кажется, Пеано признавал первенство Вольтерры в работе над этой проблемой, на самом деле он бросил профессору вызов; жест Пеано привел Вольтерру в ярость и породил вражду длительностью в целый год.

Вито Вольтерра (1860–1940), как и Пеано, вышел из небогатой семьи и рано проявил блестящие способности. Вито родился в итальянском портовом городе Анкона, и ему было всего два года, когда его отец умер, оставив семью на попечение брата матери. Мать с сыном поселились во Флоренции, где Вольтерра и провел значительную часть своей юности.

У Вольтерры рано проявился интерес к математике, уже в 11 лет он самостоятельно изучал классические книги по арифметике и геометрии. В 13 лет Вито прочитал классический роман Жюля Верна «Вокруг Луны» и захотел рассчитать траекторию реактивного снаряда, движущегося в совместном гравитационном поле Земли и Луны; 40 лет спустя он запоздало представит свой метод решения этой задачи в серии лекций. К 14 годам Вито начал самостоятельно, без какого бы то ни было наставника, изучать дифференциальное и интегральное исчисление.

Небогатая семья Вольтерры хотела, чтобы мальчик выбрал для себя финансово прибыльную профессию, так что его настойчивое желание пойти в науку вызвало в семье настоящий переполох. В отчаянии родные Вито связались с богатым и успешным дальним родственником Эдоардо Альмаджа и попросили его поговорить с молодым человеком и, если получится, вдолбить в него толику здравого смысла. Однако разговор с юношей произвел на финансиста такое сильное впечатление, что он поменял курс и искренне посоветовал Вито следовать за своей мечтой. Вольтерра начал обучение в Университете Флоренции, затем посещал курсы в Университете Пизы, где и получил степень доктора физики в 1882 г. В 23 года он стал профессором Университета Пизы, примерно десятилетием позже перешел в Университет Турина, где уже работал Пеано, и стал там профессором механики.

Чтобы понять, почему Вольтерра был разъярен доброжелательным, казалось бы, упоминанием в статье Пеано, нам следует еще раз взглянуть на упомянутые даты. Пеано отмечает, что его статья по физике кошки вышла в январе 1895 г., но что первая презентация Вольтерры на тему чандлеровского колебания появилась в феврале. Иными словами, Пеано намекал, что Вольтерра позаимствовал свои идеи о происхождении чандлеровского колебания из «кошачьей» статьи Пеано. Если представить себе исследования по чандлеровскому колебанию в виде необитаемого острова, то заявление Пеано было эквивалентно тому, что кто-то воткнул в землю на острове большой флаг и объявил его территорию своей — в присутствии Вольтерры, который уже стоял там.

В научном сообществе случаются самые разные ссоры и разногласия, но, пожалуй, никакие из них не бывают более яростными и менее продуктивными, чем сражения за приоритет открытия, то есть споры о том, кто первым его сделал. Первенство в открытии какого-то явления или его объяснении может означать решающий шаг в карьере — или ее крах, причем приоритет, как ни странно, зачастую решается разницей всего в несколько недель или даже дней. Вольтерра, со своей стороны, имел право злиться; он работал над этой задачей дольше, чем готов был признать Пеано. Хотя его первая статья на эту тему вышла в журнале Astronomische Nachrichten в феврале 1895 г., она была передана в редакцию для публикации на несколько месяцев раньше. С точки зрения Вольтерры, Пеано влез в эту историю в последний момент, чтобы заявить свое право на первенство в том, что сам Вольтерра изучал в течение года; хуже того, он практически обвинил Вольтерру, что тот украл эту идею из «кошачьей» статьи Пеано и даже не сослался на автора.

Вольтерра, присутствовавший на лекции Пеано 5 мая, немедленно возразил. Он сообщил присутствующим членам Академии, что давно уже работает над этой проблемой, но придерживал более подробные расчеты, основанные на данных Чандлера, до того момента, когда у него будет время как следует их изучить. С позволения Академии, он хотел бы привезти свою статью и показать работу. Получив разрешение, он действительно привез статью и представил ее на заседании.

С этого залпа началась настоящая война между двумя математиками. Как мы видели ранее, Пеано был не из тех, кто готов уступить в схватке за приоритет. 19 мая он показал в Академии Турина еще одну статью, однако позже обнаружил ошибку в своих записях и отозвал эту статью еще до публикации. Вольтерра же времени не терял и представил две дополнительные статьи с более подробными расчетами в Туринской академии 9 и 23 июня.