Вам когда-нибудь приходила в голову замечательная мысль, но потом оказывалось, что вы изобрели велосипед и все уже придумано до вас? Не расстраивайтесь, вы не одиноки. С такой же проблемой сталкивались, например, Альфред Уоллес, Элиза Грей или Герхард Шмидт. Вам незнакомы эти имена? Но вы наверняка слышали про их «конкурентов»: Чарльза Дарвина, Александра Бэлла и Марию Кюри! Всех этих людей связывает то, что свои выдающиеся открытия они делали… одновременно и независимо друг от друга. Как же так вышло?
Иллюстрация: Barry Blitt, newyorker.com
Что такое мальтиплы?
Поговорка о том, что молния не бьет дважды в одно и то же место, не только неверна в обычной жизни, но и в истории науки не работает. Даже как метафора.
В 1922 году два социолога из Колумбийского университета, Уильям Огберн и Дороти Томас, опубликовали статью в журнале Академии политических наук в Нью-Йорке. Статья называлась необычно – «Неизбежны ли изобретения». В ней социологи привели 148 примеров одновременных изобретений, когда двое и больше ученых, не зная о работе друг друга, приходили к одним и тем же революционным открытиям. Более того, они выделили закономерность: с течением времени такой эффект наблюдается все чаще (это можно связать как с общим увеличением числа открытий, так и с совершенствованием системы коммуникаций между учеными). Подобные случаи называют мальтиплами, а если по-русски – множественными открытиями. Вот лишь несколько самых известных:
Явление множественных изобретений может быть куда более масштабным. В 1974 году социолог Уоррен Хэнгстром опросил 1718 ученых и обнаружил, что почти половина из них хотя бы однажды в своей карьере сталкивались с тем, что их идеи уже были кем-то озвучены.
Лобачевский, Гаусс или Бояйи – чья неевкилидова геометрия?
В IV-III веках до нашей эры жил Евклид – древнегреческий математик, о чьей жизни мы знаем ничтожно мало, но который оказал огромное влияние даже на современную науку. Он написал книгу, а если измерять в понятиях того времени – тринадцать книг под общим названием «Начала». Это был каталог, в который Евклид собрал все знания о геометрии, достижения своих современников, дополняя их своими доказательствами.
Постулаты и теоремы, собранные в «Началах», прекрасно описывают пространство, в котором мы живем, благодаря чему эту геометрию, как и пространство, назвали евклидовыми.
В трактате был и пятый постулат, из которого следует, что параллельные прямые не пересекаются. Евклид говорил о том, что если одна прямая пересекает две другие, и углы на одной стороне пересечения меньше, чем углы на другой стороне, то если продолжать эти прямые бесконечно, они в конечном итоге пересекутся на стороне с меньшими углами.
Аксиома имела явный изъян: ее оказалось невозможно доказать с помощью математического аппарата. На протяжении двух тысячелетий это пытались сделать сначала греки, потом восточные математики в Средние века, а в XVII–XVIII столетиях – ученые Европы. Но никто из них не добился успеха.
В XIX веке недоказуемость пятого постулата подтолкнула некоторых ученых к мысли, что евклидова картина мира, на которой строились геометрия, алгебра, исчисление, наука и архитектура, – не единственная.
В одно и то же время над этой теорией трудились, как минимум, четверо ученых: Карл Гаусс, Янош Бойяи, Фердинанд Швейкарт и Николай Лобачевский. Их работы, в целом, различались, но все они исследовали альтернативные возможности пятого постулата.
Начал Швейкарт, работавший тогда в Гейдельбергском университете. В 1808 году профессор написал Карлу Гауссу: «Существует двоякая геометрия: геометрия в узком смысле слова – евклидова, и звездное учение о величинах. Треугольники последней геометрии имеют ту особенность, что сумма трех углов не равняется двум прямым (180°)»
«Звездной» альтернативную геометрию Швейкарт называл, видимо, из-за представления о шарообразной форме Вселенной. В своем ответе Гаусс сообщил, что также работает над этой темой, и поделился с коллегой собственными наработками. Кстати, альтернативную геометрию в письме он поначалу именует «астральной», только позднее приходя к термину «неевклидовой».
Из опубликованных после смерти «короля математики» отрывков писем и черновиков можно понять, что именно Гаусс первым построил основы неевклидовой геометрии и проверил ее возможности, но так и не опубликовал ничего на эту тему, судя по всему, опасаясь быть непонятым в научном сообществе.
В 1826 году русский математик Николай Лобачевский безуспешно пытался опубликовать статью «Сжатое изложение начал геометрии со строгим доказательством теоремы о параллельных», а в 1829-м – включил это неизданное сочинение в свой труд «О началах геометрии». Это была первая в истории работа по неевклидовой геометрии.
В геометрии Лобачевского принимается аксиома: если на плоскости лежат прямая и точка, то через эту точку можно провести как минимум две прямые, не пересекающиеся с первой (в геометрии Евклида такая прямая только одна). Увы, Лобачевского постигло то, чего опасался Гаусс: современники его не поняли. А главный труд ученого получил отрицательные оценки коллег, язвительные отзывы и усмешки. Что, впрочем, не остановило Лобачевского: через несколько лет он выпустил еще две работы о «воображаемой геометрии».
Свою жизнь казанский ученый завершил, так и не добившись признания. Только спустя 10 лет работы математиков Эудженио Бельтрами и Анри Пуанкаре доказали, что геометрия Лобачевского имеет такое же право на существование, как и евклидова.
С идеями русского геометра Бойяи ознакомился только спустя 19 лет после их издания. Работа конкурента его сильно разозлила: в комментариях к своему труду «Геометрические экзамены» ученый жалуется на несправедливость и предполагает, что Лобачевского не существует, а его геометрия – это происки Гаусса, с которым вел переписку отец Яноша.
Тем не менее, Бойяи высоко оценил труды российского коллеги, отметив, что они «носят отпечаток гениальности». И все же именно с именем Лобачевского сегодня связывают неевклидову геометрию. Несмотря на несомненные заслуги Гаусса и Бойяи, как раз он впервые и опубликовал результаты работы, продолжая упорно развивать свои идеи, несмотря на неприятие окружающих.
Совпадение?
Мальтиплы возможны по нескольким причинам. Существуют две противоположные теории, объясняющие появление научных открытий. Первая – «героическая», заключается в том, что все значимые открытия в мире делает горстка исключительных, невероятно умных людей. И в этом случае мальтиплы – либо случайность, либо плагиат.
По мнению психолога Дина Саймонтона, существует статистическая вероятность, что время от времени на Земле рождается гений, который сделает важное открытие. Также по статистике существует вероятность, хотя и меньшая, что одновременно появятся два или даже три гения, которые совершат одинаковые прорывы.
И с точки зрения все той же статистики, подобные совпадения будут повторяться. Более того, Дин Саймонтон утверждает, что частоту таких повторений можно предсказать с помощью математической модели.
Если брать «героическую теорию» на веру, то выходит, что неевклидова геометрия была открыта только потому, что Лобачевский, Гаусс и Бойяи были гениями (с чем никто не спорит) и жили в одно время, и если бы они не родились, то мы никогда не узнали бы, что параллельные прямые могут пересекаться. Это вызывает сомнения. Все же героическая теория открытий – это только гипотеза, которая к тому же идет вопреки методу научного познания, а он не терпит случайностей и стремится их объяснить.
Гонка за радиоволнами
Кто изобрел радио? Ответ зависит от того, откуда вы родом. Для нас это изобретение Попова, для итальянцев – Маркони. Но в США изобретателем считают Николу Теслу, в Германии – Генриха Герца, во Франции – Эдуарда Бранли, в Бразилии – Ланделя де Муру, в Англии – Оливера Джозефа Лоджа, а в Индии – Джагадиша Чандру Боса. И, наверное, решить окончательно, кто же был отцом радиоволн, невозможно, потому что все они внесли вклад в изобретение радио.
Причем процесс его рождения начался еще до того, как появились на свет сами изобретатели. В 1820 году датский физик Ганс Христиан Эрстед демонстрировал студентам, как нагревается проволока под действием электричества. Один из учащихся обратил внимание, что стрелка лежащего на столе компаса немного отклонилась, когда профессор замкнул электрическую цепь, из чего следовало, что электрические и магнитные явления связаны.
Спустя 11 лет Майкл Фарадей открыл явление магнитной индукции и ввел понятие электромагнитного поля. После этого связанных открытий было довольно много: Джеймс Линдси изобрел способ передачи сигнала через воду, Джеймс Максвелл разработал теорию электромагнитного поля. Об изобретении методов беспроводной связи заявили Малон Лумис, Дэвид Хьюз, Эймос Долебеар, Томас Эдисон…
Когда в 1879 году немецкий физик Генрих Герц искал тему для своей докторской диссертации, его выбор остановился на теории электромагнетизма Максвелла. Для проверки теории он построил испытательный прибор – искровой передатчик, соединив индукционную катушку и простейшую антенну. Герцу удалось не просто обнаружить радиоволны, но даже измерить скорость их распространения, длину, отражение и преломление. И все не зря – на его исследованиях будут строиться большинство будущих разработок в сфере радиосвязи.
Генерировать радиоволны легко, гораздо труднее их регистрировать. В 1890 году французский изобретатель Эдуард Бранли продемонстрировал работу первого устройства для обнаружения радиоволн. Вскоре после опытов Герца он обнаружил, что металлические опилки, которые в нормальном состоянии обладают высоким электрическим сопротивлением, теряют это свойство при наличии электрических колебаний и становятся практически проводниками электричества.
Над улучшением аппарата Герца работал также индийский ученый Джагадиш Чандра Бос. Он изобрел еще одну версию приемника радиоволн и в ноябре 1894 года продемонстрировал свое изобретение в городской ратуше Калькутты, послав сигнал через две стены, чтобы удаленно позвонить в колокол и взорвать щепотку пороха.
И все же главными претендентами на звание изобретателей радио считаются Александр Попов, Гульельмо Маркони и Никола Тесла. До них дальность передачи не превышала и сотни метров, что было недостаточным для использования на практике.
Александр Попов продемонстрировал свой прибор для регистрации электромагнитных разрядов 7 мая 1895 года – мы и сегодня отмечаем эту дату как День радио. А спустя год – передал из одного здания в другое сообщение «Генрих Герц», но не стал патентовать изобретение. Через 5 месяцев свой радиотелеграф в Англии продемонстрировал 21-летний итальянский изобретатель Гульельмо Маркони.
Так кого же можно назвать отцом радио? Пожалуй, никого конкретного: оно стало плодом труда десятков ученых, которые работали независимо по всему миру и порой использовали технологии, придуманные коллегами.
Неизбежные изобретения
На примере радио мы видим, что великие идеи не возникают из воздуха. Противоположный «героической теории» подход к научным открытиям описали упомянутые в начале статьи социологи Уильям Огберн и Дороти Томас. Они предположили, что изобретения становятся возможными при совпадении трех условий: в обществе должна существовать определенная проблема или потребность, должно быть желание разрешить ситуацию и техническое понимание того, как это сделать.
Как только все пункты совпадут, открытие становится неизбежным, и нет ничего удивительного во множественных изобретениях, даже если у них, как у радио, – десятки «отцов». По сути, когда развитие науки сделало радиосвязь возможной, она просто не могла не появиться на свет.
Это новость от журнала ММ «Машины и механизмы». Не знаете такого? Приглашаем прямо сейчас познакомиться с этим удивительным журналом.
