А между тем не было ни одной области из всех вопросов, стоявших в центре внимания геометров того времени, которой бы не охватывали работы русского ученого; нельзя назвать ни одного русского механика, который бы прямо или косвенно не испытал на себе влияния Остроградского.
Родоначальник русской геометрии, Остроградский через Николая Дмитриевича Брашмана оказал сильное влияние и на «московскую школу», где под руководством Брашмана начинал свою ученую деятельность Пафнутий Львович Чебышев.
Чебышев пришел в науку, так же как Остроградский, из глубины России, он родился в 1821 году, в имении своей матери «Окатове», в Калужской губернии. Первоначальное образование мальчик получил дома, а затем все семейство Чебышевых перебралось в Москву, где Пафнутий Львович и его братья стали готовиться к поступлению в Московский университет.
Шестнадцати лет Чебышев был уже студентом физико-математического факультета, а семнадцати — получил серебряную медаль за сочинение «Вычисление корней уравнений». Профессор Брашман сам стал руководить занятиями Чебышева, предвидя в нем будущего ученого, и Пафнутий Львович поддерживал дружеские отношения со своим учителем до конца жизни последнего.
Основатель самой значительной математической школы в России, Пафнутий Львович Чебышев сделал ряд замечательных открытий в области чистой математики; сюда относятся его работы по теории чисел и теории вероятностей.
Но для нас в первую очередь имеют интерес его работы в области прикладной механики.
История развития механики в нашей стране еще не написана, но, вероятно, на первых ее страницах должен быть помещен портрет Григория Григорьевича Скорнякова-Писарева — и не только потому, что его сочинение было первой книгой по механике, напечатанной на русском языке.
Пафнутий Львович Чебышев
(1821–1894).
Он первый взглянул на механику, как на теоретическую основу инженерного дела, и в этом смысле был прямым предшественником основоположника русской науки о механизмах — Пафнутия Львовича Чебышева.
Великий математик, член семи академий и бесчисленного множества научных обществ и университетов, Чебышев был типичным носителем русской научной мысли со всеми ее национальными чертами. Он был первым математиком, сознательно ставившим и решавшим математические проблемы, исходя из вопросов практики, и в свое время удивил ученый мир исследованием «О кройке одежды», доложенным им в 1878 году на математическом конгрессе. Он предъявил конгрессу в дополнение к своему исследованию пять небольших выкроек из картона. С улыбкой продемонстрировал он членам конгресса мяч, сплошь покрытый несколькими кусками материи по его способу. Оболочка, плотно облегавшая шар, показала, насколько принятые на практике развертки шара сложнее сделанной докладчиком.
«Сближение теории с практикой, — писал Чебышев в своем исследовании „О черчении географических карт“, — дает самые благотворные результаты, и не одна только практика от этого выигрывает: сами науки развиваются под влиянием ее; она открывает им новые предметы для исследования или новые стороны в предметах, давно известных».
Огромный и постоянный интерес Пафнутия Львовича к вопросам практики удивлял всех его знакомых, друзей и учеников. Да и мы, не зная о природных наклонностях русского ума, не могли бы не удивиться, что ученый, работавший в таких отвлеченных областях, как теория чисел, в то же время писал «О зубчатых колесах», «Об одном механизме», «О центробежном уравнителе», «О черчении географических карт» и даже «О кройке одежды». А между тем все эти сочинения были лишь практическими приложениями математических теорий!
Друг многих выдающихся ученых, Пафнутий Львович навещал их и делал оригинальные доклады на математических конгрессах; но больше всего времени посвящал он фабрикам и заводам.
Получив свою первую заграничную командировку, молодой ученый прежде всего направился в Лилль для осмотра знаменитых в то время лилльских ветряных мельниц. Он, конечно, хорошо знал тогдашнюю теорию мельниц. Но в Лилле Чебышев пришел к заключению, что теорию эту надо построить на новых началах — не только для того, чтобы теоретически рассчитать работу данной мельницы, но, главное, и для того, чтобы указать наивыгоднейшую форму крыльев.
— Как располагать средствами своими для достижения по возможности большей выгоды — вот общая и важнейшая для всей практической деятельности человека мысль! — неустанно проповедовал Чебышев, не отступая ни на шаг от этого правила ни в науке, ни в жизни.
Целые дни проводил он в различных технических музеях, осматривая машины и модели, посещал железоделательные заводы, писчебумажные фабрики, льнопрядильни, литейные. Всюду его интересовали механизмы, служащие для передачи работы пара, от устройства которых «много зависят и экономия в топливе и прочность машины». Здесь Чебышев убедился, что за семьдесят пять лет, с тех пор как появилась паровая машина, инженерам не удалось добиться полного разрешения задачи превращения качательного и вращательного движения в прямолинейное. В знаменитом «параллелограмме Уатта» получалась все-таки не прямая, а более или менее отклоняющаяся от прямой кривая линия. Это отклонение давало вредные сопротивления и изнашивало машину.
Чебышев посмотрел на вопрос глазами чистого математика. Он поставил себе задачей не только создать такие механизмы, в которых криволинейное движение, неизбежное в данном случае, отклонялось бы от требуемого прямолинейного наименьшим образом, но, главное, определить наивыгоднейшие из всех возможных размеры частей машины. Эта чисто практическая задача — задача о построении с наименьшей затратой материала наиболее совершенной и простой машины — привела Чебышева к созданию теории функций, наименее уклоняющихся от нуля, — теории, доставившей ему всемирную славу.
Теоретическую и практическую ценность теории доказывают сохранившиеся в математическом кабинете Академии наук многочисленные приборы и механизмы.
Строились они под непосредственным наблюдением самого творца теории и за его собственный счет.
Каких только поистине удивительных механизмов тут нет! Здесь и самодвижущееся кресло, и «стопоходящая машина», воспроизводящая шаги животного, и всевозможные превращатели одних движений в другие, и гребной механизм, и разные регуляторы, и счетные машины. Некоторые из этих механизмов показывались на различных выставках Европы и Америки, где за них Пафнутию Львовичу присуждались золотые медали, дипломы, похвальные грамоты.
Русская инженерная наука заслуженно гордится замечательным «чебышевским шкафом» и десятками точных и совершенных механизмов, которые в нем собраны.
История науки о механизмах не знает ученого, равного по значению Чебышеву. Еще много лет ученые, инженеры, конструкторы будут изучать наследство Пафнутия Львовича, изумляясь поразительным формам движения, осуществляемым его механизмами. Чебышев шел так далеко впереди своего времени, что только теперь, когда инженерное искусство подошло вплотную к решению проблемы создания быстроходных автоматически действующих машин, может быть вполне оценена творческая деятельность Чебышева как механика.
Гениальный ученый, много сил отдавший разработке точных знаний, необходимых для практического приложения в жизни и отвечающих запросам практики, Чебышев не мог не стать главой научной школы русских математиков и механиков. Непреклонное стремление Чебышева объединить, соединить теорию и практику в большой мере способствовало созданию этой школы.
Пафнутий Львович был организатором науки и педагогом.
«Раз в неделю, в определенные часы, двери его были открыты для всякого, имеющего что-нибудь сообщить о собственных занятиях знаменитому ученому и получить от него указания, — говорят о Чебышеве его ученики, — и редко кто-нибудь уходил от него, не унося с собой новых мыслей и поощрения к дальнейшей работе. Одной из самых незабвенных заслуг Чебышева, как учителя русских математиков, было то, что он своими работами и указаниями в ученых беседах наводил своих учеников на плодотворные темы для собственных изысканий и обращал их внимание на такие вопросы, занятия которыми всегда приводили к более или менее ценным результатам»[14].