Читаем Укрощение бесконечности. История математики от первых чисел до теории хаоса полностью

По мнению Гаусса, разница появляется, потому что функция 1/z ведет себя плохо. Она делается бесконечной в зоне, ограниченной двумя путями, а именно в точке

z = 0, которая является центром окружности, образованной двумя путями. «Я утверждаю теперь, что интеграл ‹…› сохраняет одно и то же значение, если внутри части плоскости, заключенной между двумя путями, представляющими переход, функция нигде не равна бесконечности. Это прекрасная теорема, и доказательство к ней я при случае предоставлю». Однако последнего Гаусс так и не сделал.

Теорема была вновь открыта другим ученым, Огюстеном Луи Коши, подлинным основателем комплексного анализа. Да, Гаусс высказал много блестящих идей, но они бесполезны, пока лежат под спудом. Коши опубликовал свою работу. Он постоянно публиковал что-то новое. Говорят, что журнал Comptes Rendus de l’Academie Française принял негласное правило (действующее по сей день) не принимать статьи длиннее четырех печатных страниц как раз ради того, чтобы не позволить Коши заполонить все страницы. Но даже это не обескуражило ученого: он стал писать больше коротких статей. Основные принципы комплексного анализа с удивительной скоростью вылетали из-под его неутомимого пера. И он оказался гораздо более простой, изящной и во многом более полной теорией, чем вещественный анализ.

Например, в вещественном анализе функция может быть дифференцируемой, а ее производная – нет. Она может быть дифференцируемой 23 раза, а на 24-й – нет. Она может быть дифференцируема столько раз, сколько вам угодно, но не может быть представлена степенным рядом. Ни одна из этих неприятностей не грозит вам в комплексном анализе. Если функция дифференцируема, ее можно дифференцировать сколько угодно раз; более того, она может быть представлена степенным рядом. Причина – в тесном взаимодействии с теоремой Коши и, возможно, тем фактом, который Гаусс всё же применил в своем тайном доказательстве: чтобы быть дифференцируемой, комплексная функция должна отвечать очень жестким стандартам, известным как условия Коши – Римана. Эти условия прямо приводят нас к результатам Гаусса, что интеграл между двумя точками может зависеть от выбранного пути. Соответственно, как отмечал Коши, интеграл по

замкнутому пути не может не равняться 0. Он равен 0 при условии, что данная функция дифференцируема (в этом случае она не бесконечна) в любой точке на пути.

Была открыта теорема о вычетах, которая позволяет вычислить величину интеграла вокруг замкнутого пути, зависящую только от расположения этих точек, где функция становится бесконечной, а также поведение функции вблизи этих точек. В двух словах: сама структура комплексной функции определяется ее особыми точками, в которых она себя «плохо» ведет. А самые важные точки – полюсы

, где функция становится бесконечной.

Квадратный корень из –1 ставил в тупик математиков на протяжении столетий. Хотя, похоже, такой величины и не было, она использовалась в расчетах. Были намеки на то, что сама по себе идея должна иметь какой-то смысл, поскольку может быть использована для получения достоверных результатов, которые сами по себе не связаны с квадратным корнем из отрицательного числа.

Поскольку успешное использование этой невозможной величины продолжало развиваться, математики стали активно ее применять. Ее статус оставался неопределенным, пока не стало очевидно существование логически последовательного расширения традиционной системы действительных чисел, в которой √–1 – не более чем новая грань числа, подчиняющаяся всем привычным законам арифметики.

Перейти на страницу:

Похожие книги

Бозон Хиггса
Бозон Хиггса

Кто сказал что НФ умерла? Нет, она затаилась — на время. Взаимодействие личности и искусственного интеллекта, воскрешение из мёртвых и чудовищные биологические мутации, апокалиптика и постапокалиптика, жёсткий киберпанк и параллельные Вселенные, головокружительные приключения и неспешные рассуждения о судьбах личности и социума — всему есть место на страницах «Бозона Хиггса». Равно как и полному возрастному спектру авторов: от патриарха отечественной НФ Евгения Войскунского до юной дебютантки Натальи Лесковой.НФ — жива! Но это уже совсем другая НФ.

Антон Первушин , Евгений Войскунский , Игорь Минаков , Павел Амнуэль , Ярослав Веров

Фантастика / Научная Фантастика / Фантастика: прочее / Словари и Энциклопедии / Зарубежная образовательная литература, зарубежная прикладная, научно-популярная литература
Как работает мозг
Как работает мозг

Стивен Пинкер, выдающийся канадско-американский ученый, специализирующийся в экспериментальной психологии и когнитивных науках, рассматривает человеческое мышление с точки зрения эволюционной психологии и вычислительной теории сознания. Что делает нас рациональным? А иррациональным? Что нас злит, радует, отвращает, притягивает, вдохновляет? Мозг как компьютер или компьютер как мозг? Мораль, религия, разум - как человек в этом разбирается? Автор предлагает ответы на эти и многие другие вопросы работы нашего мышления, иллюстрируя их научными экспериментами, философскими задачами и примерами из повседневной жизни.Книга написана в легкой и доступной форме и предназначена для психологов, антропологов, специалистов в области искусственного интеллекта, а также всех, интересующихся данными науками.

Стивен Пинкер

Зарубежная образовательная литература, зарубежная прикладная, научно-популярная литература