Гильберт [Констанс Рид] (fb2) читать онлайн

Гильберт

Constance Reid

HILBERT

With an appreciation

of Hilbert's mathematical work

by Hermann Weyl

Springer–Verlag

Berlin Heidelberg New York

1970

---------------------------------

Констанс Рид

ГИЛЬБЕРТ

С приложением обзора Германа Вейля

математических трудов Гильберта

Перевод с английского

И. В. ДОЛГАЧЕВА

Под редакцией

Р. В. ГАМКРЕЛИДЗЕ

ИЗДАТЕЛЬСТВО «НАУКА»

ГЛАВНАЯ РЕДАКЦИЯ

ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Москва 1977

ВСТУПИТЕЛЬНОЕ СЛОВО

Давид Гильберт был одним из истинно великих математиков своего времени. Его труды и его вдохновляющая личность учёного оказали глубокое влияние на развитие математических наук вплоть до настоящего времени. Его проникновенная интуиция, его творческая мощь и неповторимая оригинальность математического мышления, широта и разносторонность интересов сделали его первооткрывателем во многих областях математики. Это была единственная в своём роде личность, глубоко погружённая в свою работу и полностью преданная науке, учитель и руководитель самого высокого класса, вдохновляющий и крайне великодушный, не знающий усталости и настойчивый во всех своих устремлениях.

Мне, одному из немногих оставшихся в живых среди тех, кто составлял круг самых близких к Гильберту людей, всегда казалось очень желательным, чтобы была опубликована его биография. Однако, принимая во внимание огромную научную широту работ Гильберта, я считал практически невозможным, чтобы одному биографу удалось воздать должное всем сторонам жизни Гильберта как учёного и неотразимому воздействию его яркой личности. Поэтому, когда я узнал о планах миссис Рид относительно настоящей книги, я вначале был настроен скептически, сомневаясь в возможности кого-либо, не очень хорошо знакомого с математикой, написать приемлемую книгу. Тем не менее при чтении рукописи мой скептицизм исчез и меня стало охватывать всё большее и большее восхищение успехом автора. Я верю, что эта книга очарует не только математиков, но и всех тех, кого интересует тайна происхождения великих учёных в нашем обществе.

Нью-Рошель,

23 ноября 1969

Рихард Курант

ПРЕДИСЛОВИЕ

В большей своей части эти книга написана по воспоминаниям.

Мне оказали большую дружескую помощь мужчины и женщины, получившие докторскую степень у Гильберта: Вера Лебедева-Миллер (1906) ¹, Роберт Кёниг (1907), Андреас Шпайзер (1909), Рихард Курант (1910), Гуго Штейнгауз (1911), Пауль Функ (1911), Людвиг Фёппль (1912), Хельмут Кнезер (1921), Хаскел Карри (1930), Арнольд Шмидт (1932), Курт Шютте (1934).

Записанные воспоминания других бывших учеников Гильберта, которых уже нет в живых, также оказали большую помощь. Я хотела бы отметить здесь свою особую признательность Отто Блюменталю (1898), автору биографических очерков для собрания трудов Гильберта и специального номера журнала Naturwissenschaften, посвящённого шестидесятилетию Гильберта, а также Герману Вейлю (1908) за некролог для Королевского общества и статью «Давид Гильберт и его математические труды», воспроизведённую в этой книге.

Быть может, самую большую помощь мне оказали Рихард Курант и Пауль Бернайс, которые находились в самой продолжительной и наиболее тесной связи с Гильбертом: первый из них был его коллегой с 1919 по 1933 год, в основном как глава Математического института, а второй сотрудничал с ним в области логики и оснований математики и был его помощником с 1917 по 1934 год.

Из бывших помощников Гильберта но физике Альфред Ланде, Пауль Эвальд, Адольф Крацер и Лотар Нордгейм наиболее щедро делились со мной своими знаниями и своим временем. Я хотела бы особенно поблагодарить профессора Эвальда за предложение о литературном описании жизни Гильберта.

Кроме того, мне удалось получить большую информацию о Гильберте в личных беседах с людьми, хотя и не являвшимися его учениками, но в разное время близкими к гёттингенскому кружку. К ним относятся Ганс Леви, Александр Островский, Дьёрдь Пойа, Бригитта Реллих, Карл Людвиг Зигель, Габор Сегё, Ольга Таусски-Тодд, Ян ван дер Корпут, Б. Л. ван дер Варден, Эллен Вейль-Бэр. Письма Курта и Элизабет Рейдемейстер и Хельмута Хассе дали возможность описать последние годы жизни Гильберта. Альфред Тарский, Курт Гёдель, а также профессор Бернайс ответили на мои вопросы о работе Гильберта по логике и основаниям математики.

Я благодарна Лили Рюденберг и Рут Бушке за то, что они любезно позволили мне цитировать письма их отца, Германа Минковского, переписывавшегося с Гильбертом в течение многих лет их близкой дружбы. К сожалению, половины писем Гильберта, возвращённых госпожой Минковской госпоже Гильберт в 1933 году, насколько мне удалось установить, больше не существует. Те немногие цитаты из писем Гильберта к Минковскому, которые всё-таки приведены в этой книге, взяты из очерка Блюменталя, имевшего возможность прочесть письма Гильберта перед тем, как написать биографический очерк для собрания его трудов.

Хорст Гильберт, сын двоюродного брата Гильберта, сообщил мне много подробностей о семье Гильбертов. Ф. Шрёдер из Geheimes Staatsarchiv der Stiftung Preussischer Kulturbesitz снабдил меня важными статистическими данными. Кин-я Хонда перевёл для меня на английский язык свой биографический очерк о Гильберте. Г. Фогт, директор Niedersachsische Staats-und Universitatsbibliothek, помог мне получить доступ к письмам Гильберта из архивов Клейна и Гурвица. Мартин Кнезер, нынешний директор Математического института, обеспечил мне место для работы и доступ к архиву Гильберта. Большую помощь оказала Урсула Древс, секретарь института. Госпожа Нейман, чья мать была любимой экономкой Гильбертов в течение многих лет, поделилась со мной семейными фотографиями.

Я особенно благодарна моей сестре Юлии Робинсон, которая никогда не отказывала мне в помощи, советах и поддержке; Фолькеру Штрассену, который познакомил меня с Гёттингеном и его математическими традициями; Урсуле Лоренц, Христе Штрассен и Эдит Фрид, которые помогли мне ближе узнать Германию и её обычаи.

Мне доставляет большую радость, что эта книга публикуется издательством Шпрингера, которое имело близкую связь с Гильбертом и Гёттингеном и, взяв на себя риск публикаций, внесло существенный вклад в возрождение немецкой науки после первой мировой войны.

На разных стадиях рукопись читалась Паулем Бернайсом, Рихардом Курантом, Паулем Эвальдом, Лотаром Нордгеймом, Юлией Робинсон, Р. М. Робинсоном, Фолькером Штрассеном, Габором Сегё, Джоном Аддисоном (мл.) и Максом Борном.

После всей этой великодушной помощи за любую оставшуюся ошибку, безусловно, отвечаю я.

Сан-Франциско, Калифорния,

3 августа 1969

Констанс Рид

ПРИМЕЧАНИЕ

1. В скобках указан год получения докторской степени. — Прим. ред.

I ЮНОСТЬ

Счастливая комбинация генов, породившая необычайно одарённого ребёнка, была произведена Отто Гильбертом и его женой Марией где-то весной 1861 года, и 23 января 1862 года ровно в час дня в Велау вблизи Кёнигсберга —столицы Восточной Пруссии ¹ — у них родился первенец. Своего сына они назвали Давидом.

Автобиография и семейная хроника, оставленные основателем кёнигсбергской ветви семьи Гильбертов, знакомят нас с родословной Давида по отцовской линии. Уже в XVII веке Гильберты были известны в Саксонии. В основном это были ремесленники или торговцы, однако довольно часто, чтобы это стоило отметить, они выбирали себе жён из учительских дочерей. Все они были протестантами, а их библейские имена, по-видимому, показывали их принадлежность к пиетистам — фундаменталистской секте того времени, исповедующей «покаяние и веру как веление сердца, а воскрешение и святость как экспериментальные факты».

Отто Гильберт, отец Девида Гильберта, в 1850 г., студент университета.

В начале XVIII столетия некто Иоганн Христиан Гильберт, начав с медника, стал преуспевающим оптовым торговцем кружевами. Имея в своём подчинении более сотни служащих, он считался «самым именитым гражданином» в маленьком городке Бранд недалеко от Фрейберга. К несчастью, он умер, оставив своих детей совсем маленькими, а его наследство было промотано не очень щепетильными опекунами. Нужда заставила его сына Христиана Давида Гильберта пойти в ученики к цирюльнику. Служба военным цирюльником в армии Фридриха Великого забросила его в Кёнигсберг. По-видимому, это был человек исключительной энергии и трудолюбия. Он купил цирюльню, затем записался в местный университет, изучал медицину, после чего получил право стать городским хирургом и акушером. С этих пор Гильберты были людьми с профессией и выбирали жён, как правило, среди купеческих дочерей. Один из многочисленных детей Христиана Давида — Давид Фюрхтготт Леберехт (Бойся Бога, Живи Правильно) — был дедом Давида. Он был судьёй и носил довольно почётный титул Geheimrat ². Его сын Отто занимал к моменту рождения Давида должность окружного судьи. Один из его братьев был адвокатом, другой — директором гимназии, что по положению соответствовало директору средней школы, но пользовалось значительно большим престижем.

Немного известно о родословной Давида по материнской линии. Карл Эрдтман был купцом из Кёнигсберга, его дочь Мария Тереза стала матерью Давида. Это была необычайная женщина — «оригинал» в немецком понимании этого слова. Она интересовалась философией, астрономией и была очарована простыми числами.

Рождение Давида почти в точности совпало с рождением германского национализма. Несколькими месяцами ранее брат умершего короля Пруссии совершил традиционное паломничество в Кёнигсберг. Здесь, в старинной замковой церкви, он возложил на свою голову корону Прусской империи. Спустя некоторое время он назначил главным министром своего двора графа Отто фон Бисмарка-Шёнхаузена. В последующий период войн за объединение Германии под началом Пруссии отец Давида стал городским судьей и переехал вместе со своей семьей в Кёнигсберг.

Река Прегель с Кенигсбергским замком на заднем плане.

Столица Восточной Пруссии возникла в середине тринадцатого столетия, когда рыцари Тевтонского ордена построили свой замок на пойме, расположенной между двумя рукавами реки Прегель ³, впадающей в Балтийское море. И во времена Давида этот прочный замок всё ещё стоял, окружённый городом, незадолго до этого модернизованным с помощью газового света и конки. Дом Гильбертов на Кирхенштрассе, 13 был в нескольких кварталах от реки — «наших ворот к свободе», как любили её называть жители Кёнигсберга. Хотя город находился в четырёх с половиной милях от устья Прегели, резкий солёный вкус Балтики был повсюду. По зелёным лужайкам разгуливали чайки. Морские ветры наполняли яркие паруса рыбацких лодок. Запах солёной воды, рыбы, дёгтя, древесины и копоти висел над городом. Лодки и баржи, поднимавшиеся по Прегели, везли экзотические товары, нагружаемые и разгружаемые перед высокими пакгаузами, стоявшими на берегу реки. Возвращаясь к морю, они везли Bernstein (янтарь) и прекрасное белое, как облако, вещество, используемое при изготовлении курительных трубок и называемое Meerschaum ⁴. Семь больших мостов, каждый со своей собственной и заботливо охраняемой индивидуальностью, связывали берега Прегели с маленьким островом. Не имея собственных источников воды, он назывался Кнейпхоф, что означает пивной двор. Благодаря именно этим мостам Кёнигсберг впервые вошел в историю математики. За столетие до этого Эйлер решил одну задачу, связанную с этими мостами, положившую начало тому, что теперь называется топологией. Кёнигсбергский собор был расположен на Кнейпхофе, рядом с ним находились старый университет и могила Иммануила Канта — величайшего сына Кёнигсберга.

Детство Гильберта, как и большинства подростков Кёнигсберга, прошло в атмосфере преклонения перед Кантом. Каждый год 22 апреля, в годовщину рождения великого философа, его склеп, рядом с собором, был открыт для публики. В такие дни Давид, несомненно, сопровождал свою философски настроенную мать, чтобы почтить память Канта, видел бюст со знакомыми чертами, украшенный в этот особый день свежим лавровым венком, и читал на стене склепа:

«Величайшие чудеса суть звёздное небо надо мной и моральный закон во мне».

Мать должна была также обратить внимание сына на созвездия и ввести его в мир тех интересных «первых» чисел, которые, в отличие от других, делятся только на себя и на 1.

Благодаря отцу раннее обучение Давида носило отпечаток прусских черт пунктуальности, бережливости, преданности долгу, усердия, дисциплины и уважения к закону. Должность судьи в Пруссии доставалась продвижением по гражданской службе. Это была удобная и надёжная карьера для консервативного человека. По рассказам, судья Гильберт был довольно ограниченным человеком, со строгими взглядами на добропорядочное поведение, настолько постоянным в своём образе жизни, что изо дня в день придерживался строго определённого распорядка и так «осел» в Кёнигсберге, что покидал его только в свои ежегодные каникулы, отправляясь в это время на Балтийское море.

Давид был единственным сыном Гильбертов. С шести лет у него появилась сестра, названная Элизой.

В год, когда Давиду исполнилось семь лет, сам король, ставший вскоре кайзером Германии, впервые после своей коронации вернулся в Кёнигсберг. Мальчику представился случай лично увидеть человека, которому, говоря словами городской хроники, «предназначалось возвысить свой дом до величайшего великолепия, а свою родину до величайшего могущества». Когда большая толпа людей собралась на деревянном мосту над замковым озером, чтобы увидеть короля, мост, не выдержав тяжести, рухнул, вследствие чего утонуло 67 человек.

На следующий год Пруссия начала войну против Франции. Через несколько месяцев триумфальная новость облетела столицу Восточной Пруссии — французский император взят в плен. В то время как Бисмарк и генералы готовились к осаде Парижа, восьмилетний Давид начал ходить в школу. Обычным возрастом для поступления в школу было шесть лет, и опоздание на два года указывает, что, по-видимому, свои первые уроки Давид получил дома, скорее всего от своей матери. Она была уже почти инвалидом и, как говорят, бoльшую часть времени проводила в постели.

В приготовительной школе королевского Фридрихс-колледжа Давид получил первые уроки, необходимые для гуманитарной гимназии. В неё он должен был поступить, если бы пожелал получить специальность, духовный сан или стать университетским профессором. Эти уроки включали чтение и письмо на латинском и готическом алфавитах, правописание, части речи, анализ простых предложений, важные библейские истории и простую арифметику, включавшую сложение, вычитание, умножение и деление небольших чисел.

Осенью 1872 года, когда он уже совсем подготовился к гимназии, в Кёнигсберг с триумфом возвратилась прусская армия. Но на самом деле более важным для Давида было то, что в это же время еврейская семья Минковских переехала в их город из местечка Алексотен под Ковно ⁵. Своё родное место они вынуждены были покинуть из-за преследований, которым подвергались евреи в царской России. Отцу семейства — удачливому торговцу — пришлось второпях всё распродать, понеся убытки. В Кёнигсберге он завёл новое дело — экспорт тряпья, идущего на изготовление бумаги. Дети были обеспокоены этой переменой в жизни семьи, однако мать успокоила их, сказав, что новое занятие отца — одно из благороднейших, так как бумагу лучших книг, которые им так нравилось читать, можно сделать только из этого тряпья. В конце концов дела отца снова пошли в гору, хотя поначалу времена были тяжёлые. Семья переехала в большой старый дом рядом с железнодорожной станцией, на берегу Прегели. На другой стороне реки жили Гильберты.

Макс, старший из мальчиков Минковских, в России не имел возможности поступить в гимназию из-за своего еврейского происхождения. Так никогда и не получив официального образования, он стал партнёром в делах отца, а после смерти последнего фактически «отцом семейства». Оскар, второй сын, стал одним из немногих евреев, посещавших Альтштадтскую гимназию в Кёнигсберге. Позже, став врачом и исследователем в области медицины, он обнаружил связь между диабетом и поджелудочной железой и прославился как «дедушка инсулина». Третий сын, Герман, в возрасте восьми с половиной лет поступил в приготовительную школу той же гимназии. Согласно жизнеописанию семьи, с любовью написанному их сестрой Фанни и названному «Три универсальных гения», братья Минковские произвели «сенсацию» в Кёнигсберге «не только своими большими талантами; но и личным обаянием». Особенно впечатляющими были математические способности маленького Германа. В одном классе, когда учитель не смог понять математической задачи, написанной на доске, ученики хором повторяли: «Минковский, помоги!»

Упоминания о том, что в это время на кого-нибудь произвели впечатление способности Гильберта, в записях Фанни нет. Позже он вспоминал себя как тупого и глупого в юности — «dammeling», как он обычно выражался. Наверное, это было преувеличением, ибо, как позже заметил один из его друзей, «за всем, что ни говорил Гильберт, как бы парадоксально это ни звучало, всегда чувствовалось его страстное и трогательное стремление к истине».

Гимназия, которую выбрали для Давида его родители, считалась лучшей в Кёнигсберге — старинная частная школа, основанная в начале XVII столетия и имевшая в числе своих выпускников самого Канта. Тем не менее выбор этот был весьма неудачным. В то время в Кёнигсберге было редкостное сосредоточение будущих научных талантов. Альтштадтскую гимназию одновременно посещали Макс и Вилли Вины, Арнольд Зоммерфельд и Герман Минковский. Однако Давиду, посещавшему Фридрихс-колледж, не пришлось в свои школьные годы познакомиться ни с одним из этих мальчиков.

К несчастью для Гильберта, Фридрихс-колледж был очень традиционным заведением со строго установленной учебной программой. Слово «гимназия» объяснялось тем, что такая школа была предназначена для гимнастики ума ребёнка, развивающей его умственные способности так же, как физические упражнения развивают его тело. С этой целью изучению латинского и греческого языков придавалось особое значение. Считалось, что изучение этих языков и античной литературы сделает ученика искусным во всех умственных занятиях. Грамматика поможет ему сформулировать свои мысли; поэзия пробудит в нём эстетическое чувство и разовьёт его вкус; изучение исторических и философских текстов расширит его кругозор и даст ему основы к «правильному пониманию» современности.

По традиции после древних языков математика больше всего ценилась как средство укрепления силы ума. Однако во Фридрихс-колледже её преподавание шло на значительно худшем уровне, чем преподавание латинского и греческого. Естественные науки вообще не преподавались.

Языковые классы составляли основную часть учебной программы. Особое внимание уделялось изучению грамматики, на этом основывались последующие занятия литературой. Такое обучение оставляло мало возможностей для развития самостоятельного мышления. Однако оно не помешало Давиду время от времени набрасывать на полях своих тетрадок небольшие стишки.

В это же время младший из братьев Минковских в костюме из простыни и наволочки играл в домашнем спектакле роль Отелло. Устроившись в кресле у окна комнаты, отведенной Фанни для упражнений на фортепьяно, он поглощал Шекспира, Шиллера и Гёте, запоминая последнего почти наизусть, так что, по словам сестры, «в последующие годы он вполне обходился только научными книгами».

У Давида были очень плохие способности к заучиванию наизусть, а в Фридрихс-колледже запомнить и изучить было одно и то же. По словам одного из друзей, «языковые классы вызывали у него больше грусти, чем радости». Не особенно быстро он усваивал и новый материал. Казалось, он никогда не мог понять то, чего предварительно не проработал в собственном мозгу. Несмотря на все эти трудности, он никогда не отставал от своих школьных товарищей. Он был трудолюбивым и ясно представлял себе сущность прусской системы образования. Не было никаких глупых выходок с его стороны. В отличие от Эйнштейна, он доучился в гимназии до конца, пока не сдал Abitur (экзамен, после сдачи которого разрешается поступать в университет).

Много лет спустя одна пожилая родственница Гильбертов вспоминала: «Всё, что я знаю о дяде Давиде, — это то, что все в семье считали его немного не в себе. Школьные сочинения писала за него мать. В то же время он мог объяснить учителям математические задачи. Никто его толком в семье не понимал».

Наконец он нашёл школьный предмет, соответствовавший его наклонностям и доставлявший ему нескончаемое удовольствие. Позже он вспоминал, что впервые почувствовал тягу к математике, потому что она была «bequem»— лёгкой, не требовавшей усилий. Она не требовала запоминания. Он всегда мог восстановить всё в памяти сам. Однако до получения диплома гимназии он не мог поступить в университет и полностью посвятить себя математике. Поэтому ему пришлось на время забросить свой любимый предмет и сосредоточиться на латинском и греческом.

Дни в Фридрихс-колледже никогда не вызывали у него приятных воспоминаний.

Однако с летними каникулами наступали светлые времена. На лето вся семья выезжала в Раушен ⁶, небольшую рыбацкую деревушку на берегу моря. Хотя позже место это стало популярным морским курортом, в то время его посещали немногие. Среди них была большая семья Карла Шмидта. Так же, как и Отто Гильберт, юрист по образованию, он, будучи радикальным социал-демократом, предпочёл стать мастером-каменщиком и домостроителем. Его пятый ребенок Кёте, рисуя рабочих и матросов Кёнигсберга, уже в то время проявила исключительное дарование. Много лет спустя, став знаменитой художницей, Кёте Кольвиц, вспоминая ежегодные поездки в Раушен, передавала то, что должен был испытывать и Давид: «Дорога в Раушен занимала пять часов, так как железной дороги в то время ещё не было. Мы ехали в journaliere, представлявшей собой большую закрытую телегу с четырьмя или пятью рядами сидений. Задние сиденья снимались, чтобы освободить место для необходимых для отдыха вещей: постели, одежды, корзин, ящиков с книгами и вином. В телегу впрягались три, а иногда четыре лошади. Впереди на высоком сиденье находился возчик. Ехать приходилось сначала по узким кёнигсбергским улочкам, выезжать через лязгающие Трагхеймские ворота и наконец через весь Земландский полуостров. Недалеко от Сассау можно было впервые увидеть море. Тогда, вставая на цыпочки, мы радостно кричали: Море, море! Никогда больше море... не было тем, чем было для меня Балтийское море у Земландского полуострова. Невыразимое великолепие захода солнца, наблюдаемого с высокого берега; восторг, который охватывал нас, когда мы снова видели это, бежали по пляжу, сбрасывая чулки и обувь, чувствуя холодный песок под ногами и слыша металлические шлепки волн...»

Лето в Раушене было полно идиллии. Это был «детский рай» для приезжающих сюда. В сентябре уже начинались школьные занятия, а в ноябре Прегель замерзала до марта.

Вспоминая своё детство, Гильберт однажды объяснял: «В школе математикой я занимался мало, так как знал, что буду этим заниматься позже». Однако наступило время сменить это философское настроение. В сентябре 1879 года, в начале последнего учебного года в гимназии, он перешёл из Фридрихс-колледжа в Вильгельм-гимназию. Это была государственная школа, в которой уделялось значительно больше внимания математике и даже затрагивались некоторые новые достижения в геометрии.

В то же время юный вундеркинд Герман Минковский успел обойти Давида, который был старше его на два года. Весной этого года «благодаря превосходной памяти и способности схватывать на лету» (как позже вспоминал Гильберт) Минковский закончил за пять с половиной лет восьмилетний курс Альтштадтской гимназии и поступил в местный университет.

В Вильгельм-гимназии Давид чувствовал себя много счастливее, чем в Фридрихс-колледже. Наконец-то учителя оценили и начали поощрять его оригинальную личность, и позже он часто вспоминал их с признательностью. Оценки стали лучше — почти по всем предметам «хорошо» (немецкий, латинский, греческий, теология и физика), а по математике «vorzuglich» — наивысшая в то время оценка. После исключительно успешной сдачи письменного экзамена его освободили от заключительного выпускного устного экзамена. Характеристика на обратной стороне удостоверения об окончании гимназии оценивала его поведение как «показательное», отмечала его прилежание и «серьёзный интерес к науке». Заканчивалась она следующим: «Что касается математики, то здесь он всегда проявлял живой интерес и глубокое понимание: он самым лучшим образом овладел всем материалом, проходившимся в школе, и научился применять его с уверенностью и изобретательностью».

Так впервые упоминается о Гильберте-математике.

II ДРУЗЬЯ И УЧИТЕЛЯ

Большой удачей для Гильберта было то, что университет его родного города, хотя и отдалённый от основного центра событий в Берлине, по своим научным традициям являлся одним из самых выдающихся в Германии.

Якоби преподавал в Кёнигсберге тогда, когда во времена Гаусса он считался вторым математиком в Европе. Его преемнику Ришело принадлежит заслуга открытия гения Карла Вейерштрасса в работах неизвестного учителя гимназии. Он убедил университет присудить Вейерштрассу почётную степень и совершил путешествие в маленький городок, где преподавал Вейерштрасс, чтобы лично сообщить ему от этом. — «Мы все нашли нашего руководителя в лице господина Вейерштрасса». Разносторонний Франц Нейман организовал в Кёнигсберге первый институт теоретической физики при германском университете и ввёл семинарскую форму занятий.

Когда осенью 1880 года Гильберт поступил в университет, Вейерштрасс был самым выдающимся математиком в Германии; Якоби и великодушный Ришело уже умерли; однако Франца Неймана, которому было суждено прожить почти до ста лет, ещё можно было увидеть на университетских собраниях, иногда он даже читал лекции. Каждый студент быстро узнавал историю о том, как одна большая академия пыталась установить правила для оценки научных заслуг и Нейман — многие открытия которого никогда не были опубликованы — сказал на это: «Открытие новой истины само является величайшим счастьем; признание почти ничего не может добавить к этому».

Гильберт почувствовал себя в университете настолько же свободным, насколько стеснённым он себя чувствовал в гимназии. Преподаватели факультета сами выбирали предметы, которым они хотели учить, а студенты выбирали те предметы, которые они хотели изучать. Не было никаких особых требований, минимальных количеств баллов, перекличек, никаких экзаменов до тех пор, пока не наступала пора получать степень. Естественно, что на такую неожиданную свободу многие реагировали тем, что проводили первые университетские годы в традиционных занятиях братских студенческих организаций — попойках и дуэлях. Однако для 18-летнего Гильберта университет представлял нечто более привлекательное — долгожданную свободу сконцентрироваться на математике.

Никаких сомнений по поводу своих будущих занятий у Гильберта не было. Вопреки желаниям отца он записался не на юридический, а на математический курс, относившийся в то время к философскому факультету.

Свои занятия он начинал в то время, когда Вейерштрасс и другие придали строгую форму обильным открытиям математики первой половины столетия. Царила атмосфера общего самовосхваления. Чувствовалось, что математика достигла наконец-то уровня логической строгости, который не нужно и даже невозможно будет превзойти. Однако в это же время некий профессор из Галле по имени Георг Кантор разрабатывал оригинальную теорию множеств, в которой бесконечность рассматривалась с новой и трудно приемлемой точки зрения. Согласно традиционному понятию бесконечность представляла собой нечто «неограниченно увеличивающееся». В теории же Кантора она представляла совсем другое — не увеличивающееся, а «математически зафиксированное числами в определенной форме завершенной бесконечности». К этому понятию «завершенной бесконечности» Кантор был вынужден прийти (как он позже писал) «под давлением логики, почти против своей собственной воли, ибо оно противоречило традициям, которые я ценил». В следующем десятилетии оно должно было стать предметом наиболее острых и волнующих споров среди математиков.

Во время своего первого семестра в университете Гильберт слушал лекции по интегральному исчислению, теории определителей и кривизне поверхностей. Во втором семестре, следуя популярному обычаю странствовать по университетам, он отправился в Гейдельберг, самый очаровательный и романтический из германских университетов.

В Гейдельберге Гильберт посещал лекции Лазаруса Фукса, имя которого стало синонимом теории линейных дифференциальных уравнений. Его лекции были очень впечатляющими, однако с довольно необычной стороны. Редко готовившись к лекциям, он, как правило, импровизировал на месте. Благодаря этому его студенты, как писал позже один из них, «имели возможность наблюдать в действии мышление математика высочайшего уровня».

В следующем семестре Гильберт мог бы переехать в Берлин, где находилось созвездие таких учёных, как Вейерштрасс, Куммер, Кронекер и Гельмгольц. Однако, будучи, подобно отцу, глубоко привязанным к городу своего детства, он вернулся в Кёнигсбергский университет.

В это время в Кёнигсберге был только один полный профессор математики. Это был Генрих Вебер, исключительно одарённый и многогранный человек, достойный преемник Якоби и Ришело. Ему принадлежат значительные вклады в столь различные области, как теория чисел и математическая физика. Он также написал ряд важных книг. Вместе с Рихардом Дедекиндом он является автором знаменитой книги об арифметике вещественных чисел, а его трехтомная монография по алгебре и книга Римана—Вебера о методах математической физики являются классическими в этих областях.

У Вебера Гильберт слушал лекции по теории чисел и теории функций и впервые познакомился с теорией инвариантов, самой модной математической теорией того времени. Он аккуратно сохранял записи этих первых лекций, как, впрочем, и всех других, прослушанных им в университетские дни. Они записаны мальчишеской рукой, с юношескими описками, но без каракулей. Только по одной пачке записей видно, что ими интенсивно пользовались впоследствии. Это были записи лекций Вебера по теории чисел.

В следующем семестре — весной 1882 года — Гильберт снова решил остаться в родном университете. Этой же весной Герман Минковский вернулся в Кёнигсберг из Берлина, где он провёл предыдущие три семестра.

Это был круглолицый мальчик в профессорском пенсне, довольно нелепо сидящем на его ещё не оформившемся носу. В Берлине за свою математическую работу он завоевал денежную премию, которую уступил в пользу нуждающегося однокурсника. Этот его поступок не был известен в Кёнигсберге. (Даже его семья узнала об этом только много позже от брата этого однокурсника.) Хотя Минковскому было всего 17 лет, он был погружен в серьёзную работу, благодаря которой он надеялся завоевать Grand Prix des Sciences Mathematiques ⁷ Парижской Академии.

Эта Академия выдвинула задачу о представлении числа в виде суммы пяти квадратов. Однако исследования Минковского шли значительно дальше предложенной проблемы. Когда 1 июня 1882 года назначенный срок окончился, он всё ещё не перевёл свою работу на французский язык, как это было положено по условиям. Тем не менее он решил представить свой труд. В последний момент, по предложению своего старшего брата Макса, он написал короткую вступительную записку. В ней он объяснил, что причиной этого упущения послужила привлекательность исследований, и выразил надежду, что Академия не будет считать, что «я мог бы дать больше, если бы я дал меньше». В качестве эпиграфа была взята строчка из Монтеня: «Rien n'est beau que le vrai, le vrai seul est aimable» ⁸.

В тот год, когда его работа рассматривалась Академией, Минковский посещал лекции в Кёнигсберге. Несмотря на свою молодость, он оказывал стимулирующее влияние на других студентов-математиков. Благодаря его берлинскому опыту контакты с ним давали молодёжи, изолированной в столице Восточной Пруссии, чувство причастности к современной математике. Тем не менее он был чрезвычайно робок, слегка заикался и сильно краснел, когда к нему обращались. Представляется маловероятным, что в этом году он вошёл в близкое соприкосновение с другими студентами-математиками, большинство которых, как и Гильберт, были на несколько лет старше его.

Наконец, весной 1883 года пришло известие, что этому мальчику, только 18 лет от роду, совместно с хорошо известным английским математиком Генри Смитом присужден Grand Prix des Sciences Mathematiques. Впечатление, которое произвела эта новость в Кёнигсберге, можно оценить тем фактом, что судья Гильберт предостерегал Давида, что осмеливаться знакомиться с «таким знаменитым человеком» было бы «неуместно».

Герман Минковский, когда он получил приз Парижской Академии.

Однако некоторое время казалось, что Минковский всё же останется без премии. Французские газеты подчёркивали, что правилами конкурса специально предусматривалось, что всё предлагаемое работы должны быть написаны на французском языке. Кроме того, английским математикам следовало бы знать, что на их прославленного соотечественника, к тому времени уже покойного, бросает тень тот факт, что он должен был делить премию с мальчиком. («Сейчас любопытно вспомнить, — писал около сорока лет спустя один английский математик, — ту бурю негодования, бушевавшую в математических кругах Англии, когда Смит после своей смерти был поставлен наравне с неизвестным немецким математиком, удостоившись тем самым почести более высокой, чем все, оказанные ему при жизни».) Несмотря на оказанное давление, члены комитета по премии не дрогнули.

Камилл Жордан писал Минковскому из Парижа: «Молю Вас, работайте, чтобы стать великим математиком».

Гильберт ясно видел своё счастье, когда оно встречалось. Несмотря на неодобрение отца, он вскоре подружился с робким, одарённым Минковским. Незадолго до этого он заметил о другом застенчивом молодом математике: «Я уверен, что, если подойти к нему правильно, он раскроется». Теперь он явно применял свой искусный подход к Минковскому.

Хотя эти двое юношей происходили из разных семей и во многих отношениях были совершенно различными людьми, по существу они имели много общих черт. Много лет спустя, когда Гильберту, пришлось писать про Минковского, он раскрыл больше своих черт, чем в какое-нибудь другое время.

Кроме своей страстной любви к математике, они разделяли глубокий, твердый оптимизм. Вообще же, что касается науки в целом, период их университетской жизни был периодом торжествующего пессимизма, явившегося реакцией на почти религиозную веру во всемогущество науки, которая наблюдалась в прошлом столетии. Широко распространялись и цитировались труды Эмиля Дюбуа-Реймонда — физиолога, ставшего философом. Он в основном интересовался вопросом об ограниченности познания природы. Именно так называлась его самая знаменитая лекция. Он утверждал, что некоторые проблемы, называемые им трансцендентными или сверхчувственными, неразрешимы даже в принципе. К ним относились природа материи и силы, происхождение движения, ощущения и сознания. Его грустное признание «Ignoramus et ignorabimus» — мы не знаем и не будем знать — было девизом многих научно-философских дискуссий в университете. Однако как для Гильберта, так и для Минковского такое признание было абсолютно неприемлемо. Уже в то время оба они разделяли уверенность в том, что (как позже выразил Гильберт) «каждая определённая математическая проблема непременно должна быть доступна точному решению либо в форме действительного ответа на поставленный вопрос, либо в форме доказательства невозможности её решения и тем самым в неизбежном провале всех попыток её решить».

Эта уверенность в разрешимости любой математической проблемы незадолго до этого получила наглядное подтверждение. Немецкий математик Фердинанд Линдеман доказал старую гипотезу о трансцендентности числа ? и тем самым доказал невозможность древней мечты о «квадратуре круга». До этого достижения его карьера была не очень удачной. Одна претенциозная работа, которую он опубликовал, была жестоко (и довольно несправедливо) раскритикована. Но теперь, решив знаменитую проблему, он отыгрался за всё. Он был героем дня в математике. После того как Вебер переехал из Кёнигсберга в Шарлоттенбург, Линдемана пригласили занять его место.

Несмотря на свою общепризнанную славу, Линдеман был математиком меньшего калибра, чем Вебер. Ему не пришлось оказать большого влияния на Гильберта (и совсем никакого на Минковского), однако благодаря ему в Кёнигсберге вскоре появился молодой человек, которому суждено было стать, не в пример Веберу или Линдеману, настоящим учителем Гильберта. Это был Адольф Гурвиц.

Адольф Гурвиц, экстраординарный профессор в Кенигсберге.

Весной 1884 года, когда Гурвиц приехал из Гёттингена, чтобы приступить к обязанностям экстраординариуса ⁹, или ассистент-профессора, ему было всего 25 лет. Как и Минковский, он уже прославился своим ранним математическим развитием. Его учитель гимназии Ганнибал Шуберт был так поражён его математическими способностями, что тратил свои воскресные дни на то, чтобы вводить Гурвица в свою область исследований, ставшую известной как «исчисление Шуберта». Ему также удалось убедить отца Гурвица, еврейского промышленника, подобно судье Гильберту, сомневавшегося в преимуществах академической карьеры, чтобы он разрешил своему одарённому сыну продолжать занятия математикой. Поощряемый Шубертом, отец одолжил необходимые деньги у своего друга.

Первая математическая работа Гурвица была опубликована в соавторстве с Шубертом, когда он ещё был в гимназии. Его дальнейшие занятия позволили ему получить исключительно широкое образование по математике того времени. Свою докторскую степень он защитил у Феликса Клейна — одного из самых блестящих молодых математиков в Германии того времени. Прослушав лекции великих берлинских математиков, он переехал в Гёттинген, где занимался важной работой по теории функций.

Это был молодой человек с приятным характером, любивший музыку почти в той же степени, как и математику, и сам прекрасно игравший на фортепьяно. Перед переездом в Кёнигсберг он уже перенёс брюшной тиф, от которого чуть не умер. Часто его мучили тяжёлые припадки мигрени, быть может частично вызванные тем, что он стремился к совершенству во всём, чем ни занимался.

Гильберт нашёл нового учителя «скромным во внешнем проявлении», он увидел, что «его мудрые и весёлые глаза свидетельствовали о его высоком духе». Вместе с Минковским они вскоре установили тесные отношения с Гурвицем. Каждый вечер «ровно в пять» все трое встречались для прогулки «к яблоне». Именно тогда Гильберт нашёл способ занятий, намного более предпочтительный, чем сидеть над пыльными книгами в какой-нибудь тёмной аудитории или библиотеке.

«В бесконечных прогулках мы погружались в тогдашние проблемы математики, обменивались своими вновь приобретёнными знаниями, мыслями и научными планами; тогда мы заложили дружбу на всю жизнь».

Занимаясь «самым интересным и лёгким способом», трое молодых людей исследовали каждое королевство математического мира. Гурвиц со своими обширными знаниями, «хорошо упорядоченными и основанными на прочном фундаменте», был всё время лидером. Он полностью затмевал остальных двух.

«Мы не верили, — вспоминал позже Гильберт, — что когда-нибудь сможем продвинуться столь же далеко».

Но у них не было причин чувствовать себя подобно Александру Македонскому, который жаловался своим школьным товарищам: «Отец всё завоюет, и нам ничего не останется завоевывать».

Мир математики неисчерпаем.

III ДОКТОР ФИЛОСОФИИ

Окончив восьмисеместровый университетский курс, необходимый для получения докторской степени, Гильберт начал обдумывать возможные темы для диссертации. В ней он должен был получить какие-нибудь оригинальные результаты в математике. Сначала он намеревался заняться исследованием одного обобщения непрерывных дробей. С этим он пошёл к Линдеману, бывшему его «Doctor-Father» ¹⁰. Линдеман сообщил ему, что, к сожалению, такое обобщение уже было сделано Якоби, и порекомендовал вместо этого взять задачу из теории алгебраических инвариантов.

Хотя теория алгебраических инвариантов считалась очень современной областью, её корни уходили в аналитическую геометрию, изобретённую Рене Декартом в XVII веке. В декартовой системе координат плоскости горизонтальные координаты суть вещественные числа, обозначаемые через х, вертикальные координаты — тоже вещественные числа, которые обозначаются через у. Пользуясь этими координатами, каждую точку плоскости можно отождествить с парой вещественных чисел х, у. Благодаря этому геометрические фигуры можно выразить алгебраическими уравнениями и, наоборот, алгебраические уравнения можно изображать геометрическими фигурами. Тем самым проясняются как геометрические, так и алгебраические понятия, а также отношения между ними — геометрические идеи становятся более абстрактными и легко формулируемыми, а алгебраические идеи — более живыми и доступными интуиции.

Имеется также большой выигрыш в общности. Так же, как размер и вид фигур не завысят от их положения относительно системы координат, так и некоторые свойства соответствующих алгебраических выражений тоже не зависят от системы координат. Эти «инварианты» служат для описания данной геометрической фигуры. Так, вполне естественно, развитие проективной геометрии, изучающей часто совершенно поразительные преобразования, связанные с проектированием, способствовало параллельному развитию алгебры, концентрирующемуся на изучении инвариантов алгебраических форм относительно различных групп преобразований. Благодаря своей высокоутончённой мощи алгебраический подход вскоре одержал верх над геометрическим, а теория алгебраических инвариантов стала предметом всепоглощающего интереса большого числа математиков.

Пионерами в новой области были англичане — Артур Кэли и его близкий друг Джон Сильвестр, оба, по случайности,бывшие адвокаты, ставшие математиками.

Однако немцы быстро усвоили новую теорию. В результате этого известный математический журнал Mathematische Annalen превратился почти исключительно в международный форум работ по алгебраическим инвариантам.

Проблема, которую Линдеман предложил Гильберту для диссертации, касалась вопроса о свойствах инвариантности некоторых алгебраических форм. Она была довольно трудной для докторской диссертации, однако не настолько, чтобы нельзя было ожидать её решения. Проявив оригинальность, Гильберт решил её способом, отличным от того, который, по общему мнению, мог привести к успеху. Это была очень хорошая работа. Линдеман был удовлетворён.

Экземпляр диссертации был послан Минковскому, который после недавней смерти отца уехал вместе с матерью в Висбаден.

«Я изучал Вашу работу с большим интересом, — писал Минковский Гильберту, — и наслаждался, следя за всеми превращениями, в результате которых бедные инварианты, сыграв свою роль, должны были полностью исчезнуть. Я никогда бы не мог подумать, что такая хорошая математическая теорема могла быть получена в Кёнигсберге».

11 декабря 1884 года Гильберт сдал устный экзамен. Следующее и последнее тяжёлое испытание состоялось 7 февраля 1885 года, когда в Aula, актовом зале университета, состоялся публичный выпускной экзамен. Здесь он должен был защищать два тезиса, выбранные им по своему усмотрению. Официальными :<оппонентами» были назначены два студента-математика. (Одним из них был Эмиль Вихерт, позже ставший известным сейсмологом.) Как правило, эта защита представляла собой шуточное сражение, её основной целью было установить, что кандидат в состоянии понимать и ставить важные вопросы.

Два предложения, выбранные Гильбертом для защиты, затрагивали весь диапазон математики. Первое относилось к экспериментальному способу определения абсолютного электромагнитного сопротивления. Второе имело философский характер и воскрешало великий дух Иммануила Канта.

Кант, читавший лекции в Кёнигсбергском университете не только по философии, но и по математике, утверждал, что человек обладает некоторыми понятиями, которые имеют априорный характер, в отличие от апостериорных понятий (т.е. таких, которые даются опытным путём). В качестве примеров априорного знания он ссылался на понятия логики, арифметики и геометрии и, в частности, на аксиомы Евклида.

Открытие в первой половине XIX столетия неевклидовой геометрии вызвало серьёзное сомнение в этом утверждении Канта. Действительно, оно показало, что, отбросив одну из аксиом Евклида, можно тем не менее построить геометрию, столь же непротиворечивую, как и евклидова геометрия. Тем самым стало очевидным, что знания, заложенные в аксиомах Евклида, являлись апостериорными, эмпирическими, а не априорными.

Могло ли так же обстоять дело и с понятиями арифметики? Гаусс, бывший, по-видимому, первым из математиков, кто сознавал существование неевклидовой геометрии, писал в одно время:

«Я глубоко убеждён, что теория пространства имеет совершенно иное отношение к нашему априорному знанию, чем арифметика; совершенная уверенность в необходимости, а следовательно, в истинности, характерная для последней, является тем, в чём мы полностью нуждаемся для первой. Мы должны со всей покорностью признать, что число есть не что иное, нак продукт нашего мышления. Наоборот, пространство обладает реальностью и помимо нашего мышления, его законы нельзя задавать a priori.»

По-видимому, Гильберт придерживался того же мнения, так как в своём втором предложении он утверждал, что возражения против теории Канта об априорной природе арифметических высказываний необоснованы.

Никаких свидетельств о защите этого предложения не имеется. По-видимому, его аргументы были достаточно убедительными, так как по окончании диспута ему была присуждена степень доктора философии.

Декан привёл его к присяге: «Торжественно спрашиваю Вас, обещаете ли Вы, давая эту присягу, и подтверждаете ли со всей убежденностью, что будете мужественно защищать истинную науку, будете её развивать и украшать не ради выгоды или мишурного блеска славы, а для того, чтобы свет божьей правды ярко светил и распространялся?»

В тот же вечер новый доктор философии и пришедшие поздравить его друзья дали телеграмму Минковскому.

Этим Гильберт вступил на первую ступень академической карьеры. Если бы его карьера сложилась удачно, он смог бы добиться конечной цели — стать полным профессором. Это положение было столь высоким в Германии того времени, что на могильных плитах умерших профессоров писались их титулы и специальности. Будучи же просто доктором философии, он не имел права даже читать лекции студентам. Для этого ему прежде всего нужно было выполнить ещё одно оригинальное математическое исследование и представить его в качестве «Habilitation» ¹¹. В случае его одобрения факультетом ему было бы присуждено venia legendi ¹², а вместе с тем звание приват-доцента и право без оплаты читать лекции под поручительством университета. Будучи таким доцентом, он должен был существовать на средства, получаемые с платы за обучение от студентов, изъявивших желание слушать его лекции. Так как курсы, посещаемые всеми студентами, такие, как, например, анализ, читались членами факультета, ему в лучшем случае пришлось бы вести класс из пяти или шести студентов. В этом случае ему пришлось бы испытать большие трудности. Однако если бы ему удалось привлечь к себе внимание своей работой и своими способностями (а лучше, нак говорили злые языки, если бы он женился на профессорской дочке), то он мог бы стать экстраординарным профессором, или ассистент-профессором, и получать жалованье от университета. Следующей ступенью было бы представление к званию ординарного, или полного профессора. Однако эта высшая ступень доставалась отнюдь не автоматически, так как, в отличие от практически неограниченного количества доцентов, число выходивших из них профессоров было очень ограниченным. Даже в Берлине было всего три профессора математики, в большинстве прусских университетов их было только два, а в Кёнигсберге всего лишь один.

В качестве спасения от превратностей такой карьеры молодой доктор мог сдавать государственный экзамен, дающий право стать учителем гимназии. Это не было наградой, которой следовало стыдиться. Хотя многие не пользовались этой возможностью, надеясь на высокопочитаемую должность профессора, надо было только сравнить число доцентов с числом профессорских кафедр, имеющих шанс стать вакантными, чтобы увидеть выгоды этой альтернативы. Учтя это, Гильберт начал готовиться к государственному экзамену, который он сдал в мае 1885 года.

В то же лето Минковский вернулся в Кёнигсберг, получил степень доктора философии, после чего почти сразу же был призван на год в армию. (Гильберт был одним из его официальных оппонентов на выпускном экзамене.)

Феликс Клейн в период его жизни в Лейпциге.

Гильберт не был призван на военную службу. Он обдумывал научное путешествие. Гурвиц настаивал на Лейпциге — и Феликсе Клейне.

Хотя Клейну было всего 36 лет, он уже стал легендарной фигурой в математических кругах. В возрасте 23 лет (теперешний возраст Гильберта) он уже был полным профессором в Эрлангене. Его вступительная лекция, известная в истории математики как Эрлангенская программа, составила эпоху. В ней с помощью теоретико-групповых понятий ему удалось классифицировать и объединить различные и, на первый взгляд, не связанные друг с другом геометрии, созданные в этом столетии. С самого начала своей карьеры он проявил редкостное сочетание творческих и организаторских способностей, а также ярко выраженное стремление разрушить барьеры между чистой и прикладной наукой. Его интересы затрагивали всю математику. Геометрия, теория чисел, теория групп, алгебра и теория инвариантов — всё было привлечено к его главной работе — развитию и завершению великих идей Римана в геометрической теории функций. Венцом этой работы явилась его теория автоморфных функций.

Однако Клейн, которого Гильберт встретил в Лейпциге в 1885 году, уже не был прежним ослепительным талантом. За два года до этого, в середине его занятий автоморфными функциями, один молодой математик из провинциального французского университета начал публиковать работы, показывающие, что его усилия сосредоточены в той же области. Клейн сразу же оценил силу своего соперника и начал с ним лихорадочную переписку. Почти с нечеловеческими усилиями он заставил себя добиться цели раньше Анри Пуанкаре. Окончательный результат в этом соревновании был, по существу, ничейным. Но Клейн не выдержал. Ко времени приезда к нему Гильберта он только недавно оправился от целого года глубокой душевной депрессии и физической усталости, вызванных его нервным потрясением. Это время он провёл за созданием небольшой книжки об икосаэдре, ставшей со временем классической. Однако будущее его карьеры было ещё неопределённым.

Гильберт посещал лекции Клейна и принимал участие в его семинаре. Личность Клейна не могла не произвести на него впечатления. Это был красивый человек с темными волосами и чёрной бородой, с светящимися глазами. Его лекции по математике почитались всеми и распространялись даже в Америке. Что касается реакции Клейна на молодого доктора из Кёнигсберга, то он заботливо хранил его Vortrag, доклад, с которым Гильберт выступал на семинаре, и позже писал: «Когда я услышал его Vortrag, я сразу же понял, что у этого человека большое будущее в математике».

После своей депрессии Клейн получил два предложения занять кафедру, одно в университете Джонса Гопкинса в Америке, от которого от отказался, другое в Гёттингене, которое он только что принял. По-видимому, Гильберт уже проникся чувством к Гёттингену, к университету Гаусса, Дирихле и Римана. Вдохновлённый назначением Клейна, он записал на внутренней стороне обложки записной книжечки, купленной в Лейпциге, одно из своих маленьких стихотворений. Его почерк такой неразборчивый, что трудно разобрать немецкие буквы. Однако смысл стихотворения приблизительно следующий:

В Лейпциге он вскоре познакомился с рядом других молодых математиков. Одним из них был Георг Пик, в котором Гильберта привлекло сочетание познаний об оплодотворении растений и животных с преклонением перед работами Гурвица. Другим был Эдуард Штуди, основным интересом которого, как и у Гильберта, была теория инвариантов. С последним они должны были бы иметь много общего, однако этого не произошло. Как писал Гильберт Гурвицу, «Штуди был странным человеком и по своей природе совсем противоположным мне, да, насколько я могу судить, и тебе тоже. Доктор Штуди признает, а точное знает, только одну область математики, а именно теорию инвариантов, притом исключительно символическую теорию инвариантов. Всё остальное есть бессистемное «дурака валянье»... По этой причине он презирает всех других математиков. Даже в своей области он считает себя единственным авторитетом, самым решительным образом набрасываясь на всех остальных специалистов. Он из тех, кто презирает всё, чего не знает, в то время как, например, на меня производит наибольшее впечатление именно то, чего я ещё не знаю». (Отвечая, Гурвиц писал: «Я не могу тебе описать, насколько эта личность противна мне, том не менее в интересах этого молодого человека я надеюсь, что ты видишь всё в несколько мрачном свете».)

В Лейпциге было значительно больше людей, интересующихся теорией инвариантов; однако Клейн направил все свои усилия, чтобы уговорить Штуди и Гильберта ехать на юг в Эрланген навестить своего друга Пауля Гордана, который в то время был известен как «король инвариантов».

По какой-то причине эта поездка не состоялась. Быть может, Гильберту не хотелось участвовать в ней вместе с Штуди.

Вскоре Гильберт стал членом кружка математиков в Лейпциге. В начале декабря 1885 года Клейн представил научному обществу одну его работу по инвариантам.

В новогоднюю ночь он был приглашён на «маленькую, но очень избранную» вечеринку у Клейна — «профессор Клейн, его досточтимая супруга, доктор Пик и я». В эту ночь Минковский, скрюченный от холода в форте Фридрихсбург, посреди реки Прегель, писал новогодние пожелания своему другу, вопрошая: «О, где те времена, когда этот бедный солдат так жаждал посвятить себя любимой математике?» А у Клейна шла оживленная беседа «о всех возможных и невозможных вещах». Клейн пытался убедить Гильберта поехать на семестр в Париж, а после этого уже вернуться в Кёнигсберг. Гильберт писал Гурвицу: «Он сказал, что Париж в это время похож на пчелиный улей в смысле научной активности, особенно это касается молодых математиков; период занятий там мог бы оказать самое плодотворное и стимулирующее влияние на меня, особенно если удастся найти хороший подход к Пуанкаре».

Сам Клейн в молодости совершил путешествие в Париж вместе со своим другом Софусом Ли. Оба они овладели там теорией групп, которая сыграла важную роль в их научных карьерах. После этого, по словам Гурвица, Клейн всегда старался посылать многообещающих молодых немецких математиков в Париж.

Сам Гурвиц подтвердил рекомендацию Клейна: «Я боюсь, что молодые французские таланты более яркие, чем наши, поэтому нам надо овладеть всеми их результатами, чтобы затем превзойти их».

В конце марта 1886 года Гильберт был уже в дороге.

IV ПАРИЖ

По дороге в Париж Гильберту посчастливилось ехать в поезде в одном купе со студентом Политехнической школы, знавшим всех французских математиков «по крайней мере в лицо». Однако в Париже, по необходимости, ему пришлось объединиться с несговорчивым Штуди, который уже обосновался там, также по совету Клейна.

Гильберт и Штуди вместе нанесли рекомендованные им Клейном математические визиты. Посылая свои письма Клейну, они читали их вслух друг другу, дабы избежать повторения информации.

Сразу же, как только Гильберт устроился, он написал Клейну. Письмо показывает его почтение к профессору. Его черновик был написан старательно, с большим вниманием в отношении правильного, изысканного стиля, а затем переписан крупным аккуратным латинским шрифтом вместо готического, которым он продолжал пользоваться в своих письмах к Гурвицу.

«То, что я не смог написать Вам раньше и, вверившись международной почте, прислать письмо вовремя, объясняется различными причинами и непредвиденными заботами, которые всегда неизбежны при первом посещения чужой страны. К счастью, теперь я привык к климату и освоился с новым окружением настолько, чтобы начать проводить время так, как я хочу...»

Он прилагал все усилия к тому, чтобы, следуя наставлениям Клейна, подружиться с Пуанкаре. Хотя этот француз был всего на шесть лет старше его, он уже опубликовал более ста работ. Вскоре его должны были представить в члены Академии с простым сопровождением, что его работы «выше обычной похвалы».

В своём первом письме Клейну Гильберт сообщил, что Пуанкаре всё ещё не нанёс ответного визита ему и Штуди; однако он добавлял, что ему удалось прослушать лекции Пуанкаре в Сорбонне по теории потенциала и механике жидкости и после этого быть представленным ему.

«Он читает свои лекции очень ясно и понятно для моего образа мышления, хотя, как заметил здесь один французский студент, пожалуй, слишком быстро. Он производит впечатление очень молодого и несколько нервного человека. Даже после нашего знакомства он не кажется очень дружелюбным; я думаю, что это объясняется его явной застенчивостью, которую мы не смогли преодолеть из-за отсутствия у нас лингвистических способностей».

К тому времени, когда Гильберт писал следующее письмо Клейну, Пуанкаре нанёс ответный визит молодым немецким математикам. «Но относительно Пуанкаре я могу сказать всё то же: он кажется скрытным из-за застенчивости, которую можно будет преодолеть, если умело подойти к нему».

Отвечая на письма из Парижа, Клейн (обосновавшийся теперь в Гёттингене) не отдавал предпочтения ни одному из двух своих молодых математиков. «Совершенно необходимо, чтобы Вы и Гильберт наладили личный контакт с Горданом и Нётером», — писал он Штуди. «В следующий раз, — заканчивал он своё письмо, — я буду писать доктору Гильберту». По-видимому, Гильберт больше дорожил письмами Клейна, во всяком случае, он сохранил письма, написанные как Штуди, так и ему самому.

Французские математики, — писал Гильберт Клейну, — встретили его и Штуди с большой теплотой. Особенно добр был Жордан, он же «был одним из тех, кто передавал Вам самые лучшие пожелания». В честь Гильберта и Штуди он устроил обед, «на который были приглашены только Альфан, Маннгейм и Дарбу». Однако, так как из уважения к гостям все говорили по-немецки, разговор о математике был «очень поверхностным».

Лекции по математике, которые слушал Гильберт, не произвели на него впечатления. «Французские студенты имеют не много того, что бы нас заинтересовало». Лекции Пикара оказались «менее элементарными». Хотя Гильберту было трудно понимать произношение Пикара, его лекции он посещал регулярно. «Он производит впечатление очень энергичного и уверенного как в разговоре, так и в преподавании».

Некоторые из знаменитых математиков их разочаровали. «Что касается Бонне, то труд, который мы затратили на его поиски — досадное невезенье заставило нас обойти три разных дома, — был едва ли сравним с той выгодой, которую мы получили от общения с таким старым математиком. Он явно уже не имеет отношения к математике».

Гильберт и Штуди посетили собрание Математического общества в надежде познакомиться с какими-нибудь молодыми или по крайней мере более молодыми математиками: «Одной из причин этого является желание отдохнуть от людей, подавляющих нас своим величием». Среди тех, с кем они познакомились, больше всего на Гильберта произвёл впечатление некий г-н д'Окань «своими приятными манерами и простотой в обращении».

На заседании Общества Гильберту пришёл в голову набросок более прямого доказательства одной теоремы, приведённой в сообщении д'Оканя. «Поддерживаемый Альфаном, я набрался смелости показать этот новый способ доказательства». Д'Окань попросил Гильберта написать это доказательство и предложил помочь ему во французском, если он захочет опубликовать его в Comptes Rendus ¹³. «Но я не хочу этим заниматься, так как считаю, что ни сама теорема, ни её доказательство не такие уж важные, чтобы их опубликовывать в Comptes Rendus».

В связи с этим Клейн заметил; «Что касается публикаций Пуанкаре, то они всегда производили на меня впечатление, что их автор имеет намерение что-то опубликовать, даже если в этом ничего или почти ничего нового не содержится. Согласны ли Вы с этим? Не слышали ли Вы в Париже, что у некоторых такое же мнение?»

Среди французских математиков Гильберта больше всего, по-видимому, привлекал Эрмит.

«Он не только продемонстрировал нам свою знаменитую вежливость, без промедлений нанеся нам ответный визит, но также был столь добр... что предложил провести со мной свободное от лекций утро».

Молодые немецкие математики нанесли ему второй визит. Эрмит казался им очень старым — ему было 64 года, «однако чрезвычайно добрым и гостеприимным». Он рассказывал им о своём законе взаимности бинарных форм и уговаривал их обобщить его на тернарные формы. Однако в основном разговор шёл об инвариантах, что, как знал Эрмит, главным образом интересовало его молодых гостей. Он привлёк их внимание к главной нерешённой здесь проблеме, известной как «проблема Гордана», названной так в честь друга Клейна из Эрлангена. Со всеми подробностями он рассказал им о своей переписке с Сильвестром, касающейся попыток последнего решить эту проблему.

«Разговоры Эрмита на другие, ненаучные темы показывают, что, несмотря на свои преклонные годы, он сохранил молодой задор», — писал Гильберт с восхищением Клейну.

В то время как Гильберт налаживал полезные связи в Париже, Минковский всё ещё находился на солдатской службе в Кёнигсберге. «Я стоял на посту на морозе в 20°, и меня забыли с него снять даже в новогоднюю ночь...» Однако он надеялся в скором времени «возобновить старое знакомство с фрау Математикой». До мельчайших подробностей просил он сообщать о том, что происходит с его другом «на вражеской территории».

«А если кто-нибудь из этих великих мужей, Жордан или Эрмит, ещё помнит обо мне, передайте им мои наилучшие пожелания и разъясните, что я лентяй не столько по природе, сколько по обстоятельствам».

В Париже Гильберт был полностью поглощён математикой. В письмах к Клейну не упоминается ни о каких экскурсиях, разве что о желании посетить обсерваторию. Кроме встреч с математиками и посещений лекций, он пытался отредактировать и переписать «хорошим почерком» свою работу для хабилитации. Работа быстро продвигалась.

В конце апреля 1886 года Штуди вернулся в Германию и лично отчитался Клейну о своей деятельности в Париже.

«О математике гораздо меньше, чем я ожидал», — писал неодобрительно Клейн Гильберту. В этом же письме он забросал его полудюжиной вопросов и замечаний, появившихся у него при чтении самого последнего номера Comptes Rendus. «Кто такой Спарр? Так называемая теорема г-на Спарра содержится в одной мюнхенской диссертации (я думаю, 1878 года). Кто такой Стилтьес? Этот человек представляет для меня некоторый интерес. Мне также встретилась одна ранняя работа Умберта — было бы очень интересно, если бы Вы выяснили происхождение этой работы (может быть, через Альфана?) и узнали что-нибудь о личности автора. Странно, что снова входит в моду геометрия в стиле Веронезе—Сегре...» Тон письма был более интимным, чем в общих письмах для обоих молодых людей. «Постоянно имейте в виду, — предупреждал он Гильберта, — что предоставленные Вам сейчас возможности больше никогда не повторятся».

Это письмо Клейна застало бедного Гильберта в тяжёлый для него месяц. Доктор нашёл, что его болезнь связана с акклиматизацией, «тогда как я думаю, что это просто ужасное желудочное отравление от H₂SO₄, которую здесь принято пить в виде слабого и бледного напитка под названием вина». Визиты прекратились, а переписывание работы должно было быть отложено. Ему удавалось только заставить себя ходить на лекции и собрания. «Всё приостанавливается, когда неподходящее состояние человеческого организма даёт о себе знать...»

Быть может, он также немного скучал о своей родине.

В конце июня, возвращаясь в Кёнигсберг, он был счастлив и полон энтузиазма. Остановившись в Гёттингене, он отчитался Клейну в своей парижской деятельности. Это было его первым посещением университета, и он был очарован маленьким городком и его столь живописными холмистыми окрестностями. Всё это так отличалось от суетливого Кёнигсберга и окружающих его плоских равнин. По дороге он сделал также остановку в Берлине, где «он посетил всё, что имеет хоть какое-нибудь отношение к математике». В частности, даже грозного Леопольда Кронекера.

Это был маленький человек, не более пяти футов роста, который, удачно устроив свои дела, связанные с сельским хозяйством, обеспечил семью и в возрасте 30 лет удалился от дел с тем, чтобы посвятить остаток жизни своему любимому занятию — математике. Будучи членом Берлинской Академии, он регулярно пользовался своим правом читать лекции в университете. Теперь ему было 63 года, и только недавно, вместо ушедшего в отставку Куммера, он стал официальным профессором.

Кронекеру принадлежат очень важные достижения в математике и особенно в высшей алгебре. Однако, как он однажды заметил, ему пришлось потратить больше времени на обдумывание философских проблем, чем математических. В последнее время он раздражал своих коллег-математиков, особенно немецких, громко выражаемыми сомнениями о законности оснований большей части современной математики. Главной его заботой было понятие арифметического континуума, лежащего в основе анализа. Континуум есть совокупность вещественных чисел — положительных и отрицательных — целых, дробных, рациональных или иррациональных, каждое из которых математики изображают одной из точек на прямой. Хотя вещественные числа в математике использовались уже давно, только в прошлом столетии их природа была тщательно исследована и объяснена точным и строгим образом. Это было сделано в работах Коши и Больцано, а совсем недавно в работах Кантора и Дедекинда.

Эти новые работы не устраивали Кронекера. По его убеждению, в математике ничего не существует, кроме того, что может быть построено с помощью конечного количества положительных целых чисел. С этой точки зрения дроби существуют, так как они представляются в виде отношения двух положительных чисел; в то же время иррациональные числа, например ?, не существуют, так как их можно представить только бесконечным рядом дробей. Однажды, обсуждая с Линдеманом его доказательство трансцендентности числа ?, Кронекер заявил: «Что пользы в вашем замечательном исследовании числа ?? Зачем заниматься такими проблемами, когда иррациональные числа не существуют?» Хотя он ещё не сделал своего замечания: «Бог создал натуральные числа, всё остальное — дело рук человеческих», но в частных беседах уже заявлял о новой программе, предназначенной «арифметизировать» математику и исключить из неё все «неконструктивные» понятия. «Если же я этого сделать не сумею, — говорил он, — то это сделают те, кто придёт после меня».

Обладая многими привлекательными чертами, Кронекер в то же время делал ядовитые и очень личные нападки на математиков, чьи математические работы он не одобрял. («На самом деле, — вспоминал Минковский в своем письме к Гильберту, — я не слышал много хорошего о Кронекере даже в Берлине».) Выдающийся старый Вейерштрасс был доведён почти до слёз замечаниями Кронекера о «некорректности всех выводов, с которыми сейчас имеет дело так называемый анализ». Легко возбудимый, чувствительный Кантор из-за нападок Кронекера на теорию множеств был полностью сломлен духовно и должен был искать убежище в психиатрической лечебнице.

Гильберт был предупреждён о возможном неприветливом приёме у Кронекера, но, к удивлению, был принят — писал он Клейну — «очень дружелюбно».

Вернувшись в Кёнигсберг, он серьёзно занялся хабилитацией. Работа, которую он готовил, была также посвящена теории инвариантов, однако ставила перед собой значительно более серьёзные цели, чем обычные докторские диссертации. Одному математику, которому позже пришлось изучать в свои студенческие годы «каждую строчку» Гильберта, показалось, что эта работа основывалась на удивительно ложном пути: «Она начинается с утверждения, что представляет собой важнейшую точку зрения, а затем просто переливает из пустого в порожнее. Из неё ничего не вышло... Я всегда удивлялся, что в течение нескольких лет Гильберт находился в тупике, быть может из-за слишком формального подхода, которому он, возможно, был обязан своим контактом со Штуди».

Кроме своей работы, соискатель хабилитации должен был также прочитать лекцию ка одну из выбранных им тем, которая была одобрена факультетом. Гильберт предложил две темы: «Самые общие периодические функции» и «Понятие группы». Факультет выбрал первую из них, что больше устраивало и Гильберта. Этой лекцией остались довольны все; так же успешно прошёл и устный экзамен. Гильберт смог написать Клейну 8 июля 1886 года: «Тот титул, с которым Вы незаслуженно обратились ко мне в прошлом письме, теперь принадлежит мне по праву».

Незадолго до этого Гильберт и Клейн обсуждали целесообразность защиты хабилитации в Кёнигсберге. Столица Восточной Пруссии была весьма отдалённой математической провинцией. Немногие студенты желали отправляться заниматься математикой в такую даль; в действительности их было так мало, что Линдеману пришлось отказать в просьбе Минковского защищать хабилитацию в Кёнигсберге после увольнения из армии.

«Однако, в конце концов, я доволен и рад своему решению остаться в Кёнигсберге, — писал Клейну Гильберт.— Постоянное сотрудничество с профессором Линдеманом и больше всего с Гурвицем будет настолько же интересно, насколько окажет полезное и стимулирующее влияние на меня. Что плохо в Кёнигсберге — так это то, что он очень далёк от интересующей меня математики. Однако я надеюсь исправить это, предприняв в следующем году ряд научных поездок. Быть может, тогда мне удастся познакомиться с господином Горданом...»

Почти половина самых плодотворных лет между двадцатью и тридцатью годами уже прошла.

V ПРОБЛЕМА ГОРДАНА

Девид Гильберт, 1886 г.

Гильберт решил, что, став доцентом, он будет читать лекции на разные темы, не повторяясь, как это делали многие другие, и тем самым будет образовывать не только своих студентов, но и самого себя. В то же время в ежедневных прогулках с Гурвицем к яблоне они наметили цель «систематического исследования математики».

В первом семестре Гильберт подготовил лекции по теории инвариантов, определителям и гидродинамике. Последняя тема была предложена Минковским, который готовил хабилитацию в Бонне и проявлял интерес к математической физике. Не многие воспользовались возможностью посещать эти первые лекции Давида Гильберта. Только лекции по теории инвариантов собрали число студентов, достаточное для того, чтобы получить право держать класс в университете. «Одиннадцать доцентов, зависящих примерно от такого же числа студентов», — недовольно сообщал он Минковскому. Отмечая своё новое положение, он заказал себе официальный портрет. На нём можно увидеть уже лысеющего молодого человека, в очках, с несколько театральными усами, от которого веяло целеустремлённостью.

Свои заботы были и у Минковского в Бонне. Среди доцентов он не смог найти близких ему по духу, а профессор математики был болен. «Его болезнь особо чувствительна для меня. Он был единственным, к кому можно было здесь обратиться с вопросом по математике и с кем вообще я мог говорить на математическую тему». При любой возможности он возвращался в Кёнигсберг и присоединялся к Гильберту и Гурвицу в их ежедневных прогулках.

За эти годы дружба Гильберта с Минковским окрепла. Свои каникулы Минковский часто проводил в Раушене. После одной из таких поездок, получив фотографию Гильберта, он писал: «Если бы Вы не выглядели на ней таким величавым и полным достоинства, то мне пришлось бы сохранить то диковинное впечатление, которое Вы производили своим одеянием и прической во время нашей короткой встречи этим летом в Раушене». Размышляя, он добавлял: «То, что мы, находясь в таких близких отношениях, не смогли открыться друг другу, было для меня более чем удивительно».

В переписке они всё ещё обращались друг к другу с формальным «Вы», однако, посылая Минковскому оттиск своей первой опубликованной работы, представленной в прошлом году Клейном Лейпцигской Академии, Гильберт надписал на нем: «Своему другу и коллеге в ближайшем смысле этого слова... от автора».

В этот первый год, когда Гильберт стал доцентом, ему не удалось совершить ни одной из своих поездок, которые он столь оптимистично запланировал в качестве компенсации за своё изолированное положение в Кёнигсберге. Позже он вспоминал свои годы «под защитой» своего родного города как время «медленного созревания». В следующем семестре он читал лекции об определителях и гидродинамике, которые вначале он надеялся прочитать в первом семестре. Он начал также готовить лекции по сферическим гармоникам и численным уравнениям. Несмотря на разнообразие его лекций, его собственные работы продолжали относиться исключительно к теории алгебраических инвариантов, хотя он и интересовался вопросами из других областей.

Наконец, в начале 1888 года он почувствовал, что готов предпринять давно обещанное себе путешествие. Составив маршрут, рассчитанный на посещение 21 видного математика, в марте он отправился в путь. В своих письмах к Минковскому он шутя называл себя «специалистом по теории инвариантов». Поэтому он первым делом поехал в Эрланген, где держал свой двор «король инвариантов».

Пауль Гордан ярко выделялся своей личностью среди математиков того времени. Будучи на двадцать пять лет старше Гильберта, он довольно поздно занялся наукой. Его отец, бывший торговцем, открыв необычайные способности сына к вычислениям, долгое время отказывался их признавать. Односторонний и вспыльчивый Гордан оставил несколько отрицательный след в истории математики. Однако это был человек острого ума, обладавший глубокой тягой к дружбе и близости с молодежью. Прогулки были необходимостью для него. В это время, бормоча вслух, он проделывал в голове сложные вычисления. В компании он говорил без умолку. Он часто любил «вмешиваться». Сидя в каком-нибудь кафе в окружении молодежи, с кружкой пенящегося знаменитого эрлагенского пива и с непременной сигарой в руке, он громко разглагольствовал, отчаянно жестикулируя и полностью забывая о своём окружении. Почти всё время он говорил о теории алгебраических инвариантов.

Большой удачей для Гордана было то, что время его первых занятий этой теорией совпало с началом нового этапа в ней. Первые годы её развития были посвящены исследованию общих законов, которым подчиняются инварианты; на следующем этапе началось методическое построение и классификация инвариантов, что и послужило пищей для Гордана. В некоторых его работах на протяжении 20 страниц не было ничего, кроме формул. «Они служили основой для его мыслей, заключений и способа выражения», — писал о нём позже один из его друзей. Однако усилия Гордана в изобретении и разработке формальных алгебраических операций были значительными. В начале своей карьеры он сделал первый прорыв в знаменитой проблеме инвариантов. За это ему и присвоили титул короля инвариантов. Общая проблема, всё ещё не решённая и ставшая самой знаменитой проблемой в этой теории, была названа в его честь «проблемой Гордана». Именно её обсуждал Эрмит с Гильбертом и Штуди в Париже.

«Проблема Гордана» была совсем не похожа на задачи типа «найти x», с которых начиналась алгебра много веков назад. Это была абстрактная, чисто математическая проблема, вызванная не окружающим нас физическим миром, а развитием самой математики. К этому времени стала известна внутренняя структура всех инвариантных форм. Существовал метод, который позволял, по крайней мере в принципе, выписать все различные инвариантные формы заданной степени от данного числа переменных. Новая проблема имела совершенно другой характер, так как относилась к множеству всех инвариантов. Существует ли базис, т.е. конечная система инвариантов, через которые рационально или полиномиально выражается любой другой из бесконечного числа инвариантов?

Выдающимся достижением Гордана явилось его доказательство, ровно за 20 лет до его встречи с Гильбертом, существования конечного базиса для бинарных форм, простейших из всех алгебраических форм. Характерно, что оно было основано на вычислениях и использовало структуру некоторых элементарных операций, с помощью которых получались инварианты. В настоящее время, будучи «голым вычислением», оно имеет только историческую ценность. Однако в те дни оно явилось высшим достижением в теории инвариантов, о чем свидетельствует тот факт, что, несмотря на двадцатилетние усилия английских, немецких, французских и итальянских математиков, кроме некоторых специальных случаев, теорема Гордана не была обобщена на случай небинарных форм. Король, взошедший на престол в 1868 году, оставался несвергнутым. Незадолго перед приездом Гильберта в Эрланген Гордан опубликовал вторую часть своих «Лекций о теории инвариантов». Согласно рецензии того времени, в план этой работы прежде всего входило «разъяснить и подробно проиллюстрировать примерами» доказанную им ранее теорему. Гильберт был уже некоторое время знаком с проблемой Гордана; однако теперь, слушая самого Гордана, ему казалось, что он прочувствовал её гораздо глубже, чем раньше. Проблема заняла его воображение с почти сверхъестественной силой.

Здесь налицо была проблема, обладающая всеми чертами великой глубокой математической проблемы, к которым Гильберт позже причислял следующие:

Ясная и легко понимаемая («так как, в то время как ясное и простое привлекает, сложное отталкивает»).

Трудная (чтобы нас привлекать») и в то же время не полностью недоступная («чтобы не сделать безнадёжными наши усилия»).

Важная («путеводная звезда на извилистых тропах к сокрытым истинам»).

Мысли об этой проблеме его не оставляли. Покидая Гордана, он увёз его проблему в Гёттинген, где он собирался посетить Клейна и Г. А. Шварца. Перед отъездом из Гёттингена ему удалось дать более короткое и простое непосредственное доказательство знаменитой теоремы Гордана для бинарных форм. По словам одного американского математика того времени, «приятным сюрпризом было узнать, что первоначальное сложное доказательство теоремы Гордана можно было переделать так, чтобы оно занимало не более четырёх страниц в четверть листа каждая».

Из Гёттингена Гильберт направился в Берлин, где посетил Лазаруса Фукса, который был теперь там профессором университета. Кроме того, он посетил Гельмгольца, а также Вейерштрасса, который недавно вышел в отставку. Затем он снова нанёс визит Кронекеру. Будучи большим поклонником математических работ Кронекера, он тем не менее находил чрезвычайно отталкивающим не терпящее возражений отношение старика к вопросу существования в математике. На этот раз он обсуждал с Кронекером некоторые свои планы дальнейших исследований в теории инвариантов. По-видимому, они не произвели большого впечатления на Кронекера. Он сослался на свою собственную работу, сказав, как заметил себе Гильберт, «что мои исследования по этому вопросу содержатся там». С другой стороны, они имели пространную беседу об идеях Кронекера относительно природы существования в математике и о его возражениях против использования Вейерштрассом иррациональных чисел. «Единственное равенство есть 2 = 2... Только дискретное или особое имеет смысл», — записал Гильберт в маленькую записную книжку, куда он заносил свои замечания о беседах с посещаемыми им математиками. На важность этой беседы для развития Гильберта в то время указывает тот факт, что в этой книжице ей было посвящено четыре страницы, в то время как на других математиков, в том числе Гордана, никогда не затрачивалось больше страницы.

От Кронекера он уехал, продолжая думать о проблеме Гордана.

Дома, в Кёнигсберге, эти мысли не покидали его ни во время работы, ни на отдыхе, ни даже на танцах, которые он так любил посещать. В августе, как обычно, он поехал в Раушен; оттуда 6 сентября 1888 года он послал короткую заметку в Nachrichten ¹⁴ Гёттингенского научного общества. В этой заметке он дал набросок совершенно неожиданного и оригинального способа доказательства теоремы Гордана, годного одновременно для форм от любого числа переменных.

Известие о решении знаменитой старой проблемы застало всех врасплох, и первой реакцией было полное недоверие.

После простейшего случая, доказанного самим Горданом, поиски решения в общем случае велись, по существу, в том же направлении, т.е. при помощи сложного алгоритмического аппарата, аналогичного тому, который с таким успехом использовал Гордан. В случае многих переменных и сложной группы преобразований этот подход становился фантастически трудным. Стало обычным делом видеть в Annalen ¹⁵ формулы, занимающие более одной страницы. Как жаловался позже один математик, они были «сравнимы разве что с формулами, описывающими движение Луны».

В этой атмосфере сплошного формализма Гильберт пришёл к мысли, что единственный способ добиться желаемого доказательства должен лежать на совершенно другом пути от того формалистического подхода, через который не могли пробиться все современные ему исследователи. Отбросив весь этот сложный аппарат, он свёл проблему, по существу, к следующему вопросу:

«Пусть задана бесконечная система форм от конечного числа переменных. При каких условиях существует конечная система форм, через которую все другие выражаются в виде линейных комбинаций, коэффициенты которых суть целые рациональные функции от тех же переменных?».

Ответ, к которому он пришёл, состоял в том, что такая система форм всегда существует.

Это сенсационное доказательство существования конечного базиса системы инвариантов основывалось на одной лемме, или вспомогательной теореме, о существовании конечного базиса модуля, математическую идею которой он почерпнул при изучении работ Кронекера. Лемма была такой простой, что казалась почти тривиальной. Тем не менее доказательство общей теоремы Гордана являлось её непосредственным следствием. Эта работа была первым примером черты, характерной для мышления Гильберта, — «естественная наивность мысли, не покоящаяся на авторитете или предшествующем опыте», как выразил её позже один из его учеников.

Как только в декабре вышло из печати доказательство теоремы Гордана, Гильберт сразу же отослал один экземпляр Артуру Кэли, который полвека назад заложил основы этой теории. («Теория алгебраических инвариантов, — писал позже один математик, — появилась наподобие Минервы: взрослая дева, покрытая блестящими доспехами алгебры, она выросла прямо из божественной головы Кэли. Её Афинами, которыми она правила и которым она служила как охраняющая и благодетельная богиня, была проективная геометрия. С момента её рождения она была призвана защищать предложение, что все проективные системы координат эквивалентны...»)

«Дорогой сэр, — вежливо отвечал Кэли из Кембриджа 15 января 1889 года, — я должен поблагодарить Вас за экземпляр Вашей заметки... Мне кажется, что эта идея чрезвычайно важна и полезна и что она должна привести к доказательству теоремы об инвариантах; однако я всё ещё не могу поверить, что у Вас есть такое доказательство».

Однако 30 января, получив за это время два письма от Гильберта с подробными объяснениями, Кэли поздравлял молодого немца: «Моя трудность имела априорный характер, я думал, что подобный процесс можно было бы применить также и к полуинвариантам, а это оказывается не так; теперь мне совершенно ясно... Я думаю, что Вы нашли решение великой проблемы».

Гильберт решил проблему Гордана способом, очень напоминающим тот, которым Александр Македонский развязал гордиев узел.

В Гордиуме(рассказывает нам Плутарх) он увидел знаменитую колесницу, привязанную верёвками, сделанными из коры кизилового дерева. Согласно преданиям местных жителей, развязавший этот узел овладеет мировой империей. Большинство авторов рассказывают, что Александр, поняв, что он не сможет развязать узел, концы которого были секретно перевязаны и спрятаны внутрь, разрубил его на части своим мечом. Однако, согласно Аристотелю, он легко с этим справился, вынув только гвоздь из дышла, к которому было привязано ярмо, и после этого снизу вытянув само это ярмо.

При доказательстве конечности базиса системы инвариантов не использовалось его явное построение, как это пытались сделать Гордан и другие. Не нужно было даже указывать на метод его построения. Всё, что требовалось, — это доказать, что конечный базис, по логической необходимости, обязан существовать, ибо в противном случае получается противоречие. Именно это и сделал Гильберт.

Реакция некоторых математиков напоминала реакцию фригийцев на то, как Александр «развязал» узел. Они совсем не были уверены, что ему удалось это сделать. Гильберт не построил самого базиса и не дал способа его построения. Его доказательство теоремы Гордана нельзя было использовать для получения конечного базиса системы инвариантов даже какой-нибудь одной алгебраической формы.

Линдеман нашёл методы своего молодого коллеги «unheimlich» — неудобными, чудовищными, сверхъестественными. По-видимому, только Клейн оценил всю силу его работы — «абсолютно простой и потому логически безупречной», — и именно в это время он решил, что при первой же возможности должен заполучить Гильберта в Гёттинген. Впервые после долгого математического молчания громкий голос Гордана раздался в математическом мире: «Das ist nicht Mathematik. Das ist Theologie» ¹⁶.

Теперь Гильберт открыто выступил в общей полемике о природе математического существования, которая была начата Кронекером. Кронекер настаивал, что без построения не может быть существования. Для последнего, как и для Гордана, доказательство Гильберта конечности базиса системы инвариантов было просто не математикой. В противоположность этому Гильберт всю жизнь утверждал, что предложение, любое следствие которого непротиворечиво, должно считаться истинным.

Несмотря на философские разногласия, Гильберт находился в то время под сильным влиянием математических идей Кронекера.

На самом деле, как стало ясно позднее, главное значение его работы по инвариантам заключалось в применении арифметических методов к алгебраическим проблемам. Экземпляр каждой своей работы он посылал Кронекеру. Тем не менее Кронекер как-то заметил с обидой Минковскому, что он прекратит посылать свои работы Гильберту, если тот не будет посылать ему своих. После этого Гильберт сразу же написал формальное, вежливое, но решительное письмо:

«Я точно помню, и это же ясно показывает мой список посылаемых работ, что я позволил себе смелость отправлять Вам копию каждой работы, без исключения, сразу же после её выхода из печати; кроме того, Вы были так добры, что на некоторые последние отправления прислали мне открытки с благодарностью. С другой стороны, высокочтимый профессор, ещё не было случая, чтобы я получил в качестве подарка хотя бы один оттиск Ваших работ. Однако в прошлом году, когда я имел честь посетить Вас, Вы упомянули, что пошлёте мне что-нибудь по своему выбору. Мне кажется, что это указывает на какие-то недоразумения между нами, и я пишу эти строки, чтобы поскорее, насколько это возможно, рассеять их».

Затем после многих исправлений он попытался выразить мысль, что во всём им написанном надо видеть только один смысл: не упрёки, а только объяснения. Отчаявшись, наконец, он просто подписался: «С глубочайшим уважением, Давид Гильберт».

В следующие два года, будучи ещё доцентом, Гильберт послал две заметки в Nachrichten, а затем в 1890 году на основе всех своих работ по алгебраическим формам он написал подробную статью для Annalen. К этому времени революционное воздействие его работ стало повсеместно признаваться и приниматься. Переменил своё отношение к молодому человеку и Гордан. Предлагая другое доказательство одной из теорем Гильберта, он писал, что доказательство господина Гильберта было «абсолютно верным», а его собственное доказательство было бы даже невозможно, «если бы господин Гильберт не применил в теории инвариантов понятий, развитых Дедекиндом, Кронекером и Вебером в другой части математики».

В то время как Гильберт был вовлечён в чистейшую часть чистой математики, Минковский всё больше от неё отдалялся. 31-летний Генрих Герц, спустя два года после своего открытия электромагнитных волн, предсказанных Максвеллом, стал недавно профессором физики в Бонне. Минковский, жалуясь на «полное отсутствие хотя бы наполовину нормальных математиков» среди своих коллег, стал всё больше склоняться к Герцу и физике. Перед рождеством он писал, что, вопреки обычаю, он не будет проводить каникулы в Кёнигсберге: «Хотя я и не знаю, надо ли тебя утешать, так как сейчас ты нашёл бы меня полностью заражённым физикой. Наверное, мне пришлось бы даже пройти 10-дневный карантин, прежде чем вы с Гурвицем допустили бы меня, как математика чистого и неприкладного, к своим совместным прогулкам».

В другой раз он писал: «Причиной, по которой я теперь почти полностью плаваю в физических водах, является то, что в настоящий момент, как чистый математик, я здесь единственный среди призраков, кто имеет чувствительное сердце. Поэтому, — объяснял он, — для того чтобы контактировать с другими смертными, мне пришлось окружить себя магией, или, другими словами, физикой. Свои лабораторные дни я провожу в Институте физики, дома я изучаю Томсона, Гельмгольца и их компанию. С конца следующей недели мне даже придётся несколько дней в неделю работать в голубом дыму одного института, где в качестве техника мне придётся изготовлять физические приборы, т.е., как ты можешь себе представить, заниматься сугубо практической работой».

Однако расхождение в научных интересах не повлияло на дружбу; на самом деле именно в это время молодые люди в своей переписке сделали знаменательный переход с формального «Sie» ¹⁷ на дружеское «du» ¹⁸.

Годам приват-доцентства, казалось, не будет конца. Бoльшая часть писем посвящалась обсуждению возможности повышения. В 1891 году Минковский писал, что, по слухам, ему могут предложить место в Дармштадте. «Однако этот луч надежды может светить до тех пор, пока не станет освещать уже почти совсем седые волосы». В этом же году, по-видимому по особому разрешению университета, лекции Гильберта по аналитическим функциям слушал только один студент — американец из Балтимора, несколько старше, чем молодой лектор, однако, по словам последнего, «очень сообразительный и чрезвычайно заинтересованный». Это был Фабиан Франклин, важный человек в теории инвариантов и преемник Сильвестра в университете Джонса Гопкинса.

Так как в Кёнигсберге было мало студентов-математиков, Гильберт, кроме математических собраний, посещал также и собрания естествоиспытателей. Кёнигсберг был удивительно богат близкими ему по духу молодыми людьми. Среди них был Вихерт, в это время тоже доцент, а также недавно присоединившийся к нему студент Арнольд Зоммерфельд, вместе с которым они изобретали гармонический анализатор. Оба они со временем стали выдающимися специалистами в электродинамике. Однако, когда «маленький Зоммерфельд» услышал лекцию Гильберта по теории идеалов, он сразу же решил, что его интересует только самая чистая и абстрактная математика. Позже он заметил, что «уже было ясно, что дух особой силы принялся за работу».

Светская жизнь здесь была довольно бурной. Гильберт был весёлым молодым человеком с репутацией «энергичного танцора» и «обворожителя», как выражался один из его родственников. Он неутомимо флиртовал со многими девушками. Однако его любимым партнёром во всякого рода развлечениях была Кёте Ерош, дочь кёнигсбергского торговца, откровенная, молодая девушка, независимость мышления которой была почти сравнима с его собственной.

Даже после работы 1890 года проблема Гордана не оставляла Гильберта. Как и большинство математиков, он предпочитал явное построение доказательству существования. Как сказал один математик, «имеется большая разница между доказательством существования объекта определённого типа при помощи построения осязаемого примера такого объекта или при помощи рассуждений, показывающих, что его отсутствие приводит к противоречию. В первом случае имеется осязаемый объект, а во втором — лишь противоречие». Ему очень хотелось получить для старого Кронекера, Гордана и других конструктивное доказательство конечности базиса системы инвариантов. Но в настоящее время он просто не видел никакого подходящего способа. Однако в следующие два года направление его работы стало меняться. Его начинают всё больше привлекать идеи, относящиеся к полям алгебраических чисел. И снова они были связаны с именем Кронекера. Именно здесь Гильберт нашёл наконец-то те мощные методы, которые он так давно искал. В основополагающей работе 1892 года он рассмотрел вопрос о необходимых условиях, позволяющих найти полную систему инвариантов, через которую можно выразить все остальные инварианты. Основываясь на ранее доказанной теореме, ему удалось предложить метод, позволяющий, по существу, за конечное число шагов получить искомую конструкцию.

Хотя Гильберт не был первым, кто использовал косвенные, неконструктивные доказательства, он был первым, кто осознал их глубокое значение и силу, а также смог воспользоваться ими в драматических и чрезвычайно красивых ситуациях. Кронекер недавно умер; однако тем, кто, как и он, заявлял, что утверждение о существовании объекта без его явного построения не имеет смысла, Гильберт мог всегда возразить: «Значение доказательств чистого существования состоит в точности в том, что, избегая конкретного построения, они подчиняют многие различные конструкции одной основной цели, позволяющей выявить в доказательстве самое существенное; краткость и экономия мысли есть raison d'etre ¹⁹ таких доказательств. Запретить теоремы существования... равносильно отказу от всей математической науки».

Теперь, используя теорему существования, Гильберту удалось получить построение. Толчок, который дало это достижение для распространения методов существования, вряд ли можно переоценить.

Минковский был в крайнем восхищении: «Уже давно для меня было ясно, что дело только во времени, чтобы тобою был разрешён старый вопрос об инвариантах, — отсутствовали только точки над «i»; но то, что всё обернулось столь удивительно просто, наполнило меня большой радостью, и я тебя поздравляю».

Он был склонен к литературным вдохновениям и был любителем метафор. От первого доказательства существования Гордан почувствовал перед глазами дым, но теперь Гильберт изобрёл бездымный порох. Замок баронов-разбойников — Гордана и остальных — был сровнен с землей, было опасение, что он никогда не возродится. Гильберт смог бы помочь своим коллегам-математикам, если бы снабдил их своими материалами, с помощью которых они смогли бы восстановить замок. Но, вероятно, он не захочет тратить своё время на это. Ещё оставалось так много дел, которые он способен был совершить! Сам Гордан любезно признал: «Я убедился, что у теологии есть своя преимущества».

Когда Клейн отправился в Чикаго на объявленный Международный конгресс математиков в честь основания Чикагского университета, он взял с собой работу Гильберта, в которой этот молодой человек между делом подытожил историю теории инвариантов и свою долю участия в ней: «В истории математической теории легко различаются три фазы развития: наивная, формальная и критическая. Что касается теории алгебраических инвариантов, то её первых основателей Кэли и Сильвестра можно рассматривать как представителей наивного периода: разрабатывая простейшие понятия инвариантности и изящно применяя их к решениям уравнений первой степени, они испытали первые радости открытия. Клебш и Гордан, которые изобрели и привели в совершенство символическое исчисление, были лидерами второго периода. Критический период нашёл своё выражение в теоремах, которые я перечислил выше...»

Теоремы, на которые он ссылался, были его собственными. Это утверждение, довольно дерзкое для молодого математика, который ещё не был даже ассистент-профессором, имело, однако, достаточно оснований. Кэли и Сильвестр были ещё живы, один был в Кембридже, а другой в Оксфорде. Клебш уже умер, но Гордан был жив и являлся одним и самых видных математиков того времени. Теперь, в 1892 году, после работ Гильберта теории инвариантов, понимаемой, как во времена Кэли, внезапно пришёл конец. Как писал позже один математик, «вся теория испустила дух».

При решении проблемы Гордана Гильберт нашёл себя и свой метод атаки конкретной знаменитой проблемы, решение которой по своему значению намного превосходило саму проблему. Впервые случилось что-то совершенно неожиданное. Вначале заинтересовавшая его проблема была решена, а её решение полностью освободило его от неё.

В заключение своей последней работы по инвариантам он писал: «Тем самым мне кажется, что важнейшие цели теории функциональных полей инвариантов достигнуты». В одном письме к Минковскому он высказался ещё более решительно: «Я определённо брошу теорию инвариантов».

Примечания

1.

Ныне г. Калининград. (Здесь и далее, кроме особо отмеченных случаев, примечания переводчика.)

2.

Тайный советник (нем.)

3.

Ныне р. Прегойя.

4.

Морская пенка (нем.).

5.

Ныне г. Каунас Литовской ССР.

6.

Ныне г. Светлогорск Калининградской области РСФСР.

7.

Большая премия за достижения в математических науках (фр.).

8.

«Ничто так не прекрасно, как истина, только она достойна обожания» (фр.).

9.

Экстраординарный профессор (нем.). Преподавательская должность в немецких высших учебных заведениях, приблизительно соответствующая должности ассистент-профессора (assistant professor) в американских университетах или должности старшего преподавателя в вузах СССР.

10.

Руководителем (англ.).

11.

Хабилитация (нем.) — право читать лекции в германских университетах, а также работа, представляемая для получения этого права.

12.

Милость читающего (лат.); здесь: право читать лекции по своему выбору.

13.

Сокращённое название научного журнала Comptes Rendus de l'Academie des Sciences de Paris, публикующего краткие доклады, представленные в Академию наук Франции.

14.

Сокращённое название немецкого научного журнала Nachrichten der Gottingen mathematischer Verallgemeinerung.

15.

Сокращённое название немецкого научного журнала Mathematische Annalen.

16.

Это не математика. Это теология (нем.).

17.

Вы (нем.).

18.

Ты (нем.).

19.

Причина существования (фр.).

VI ПЕРЕМЕНЫ

В последующие три года Гильберт повышался к академических рангах и делал то, что делает в этот период жизни большинство молодых людей, — женился, стал отцом, получил важное назначение и принял решение, изменившее его дальнейшую жизнь.

Эта неожиданная последовательность событий была вызвана смертью Кронекера и возникшей в связи с этим игрой «математических кафедр» в германских университетах. Внезапно блеснула надежда, что ограниченному достатку годов доцентства может прийти конец. Минковский, навестивший в Берлине Фридриха Альтхофа, ответственного за все дела в университетах, возвещал о новостях:

«А. говорил... предполагается, что следующие лица получат оплачиваемый экстраординариат: ты, я, Эберхард и Штуди. Я не преминул случаем представить ему тебя как математика с большим будущим... Что касается Штуди, то, по чистой совести, я мог только похвалить его добрые намерения и его усердие. А. очень предан тебе и Эберхарду».

Примерно в это же время Гурвиц, бывший в течение восьми лет ассистент-профессором (экстраординариусом) в Кёнигсберге, получил предложение занять место полного профессора в Швейцарском федеральном технологическом институте в Цюрихе. Хотя это и означало конец ежедневным математическим прогулкам, оно давало Гильберту возможность занять место Гурвица.

«По этой причине, — дружески писал Минковский, — твой страшный пессимизм кончится и можно будет осмеливаться снова посылать тебе дружеское слово. В ближайшие недели, я надеюсь, навсегда прекратится болезнь приват-доцентских дней. Вот видишь, наконец-то наступает весна и лето».

В июне Гурвиц женился на Иде Самуэльс, дочери профессора медицины. Гильберт незадолго до этого был помолвлен с Кёте Ерош и после свадьбы Гурвица с возрастающим нетерпением ждал медленно продвигающегося повышения. Наконец, в августе тайным голосованием факультет принял решение предоставить ему место Гурвица. Он назначил день своей свадьбы и в то же время сообщил Минковскому новости о своём назначении.

Минковский с радостью прислал свои поздравления: «Наконец-то ты полностью убедишься в том, что властьимущие благоволят к тебе. Тем самым твои перспективы на будущее превосходны».

Семьи Гильбертов и Ерошей уже давно были дружны. С самого начала все соглашались с тем, что Гильберт нашёл для себя совершенную пару. «Она была человеком цельным и независимым во всех отношениях, ясная и сильная, — писал о Кёте один и первых учеников Гильберта, — она всегда была ровней своему мужу, добрая, искренняя, всегда своеобразная».

Кёте Ерош и Давид Гильберт, 1892 г.

Давид Гильберт, 1900 г.

Фотография, снятая примерно в это время, запечатлела молодую пару. Ему 30 лет, ей 28. Уже на ней они довольно похожи друг на друга. Почти одинакового роста, с большими, твёрдо очерченными ртами, крупными носами и спокойными, ясными взглядами. Голова Гильберта кажется довольно маленькой. Он отрастил бороду. Уже обозначенная лысина открывает решительно выступающий, высокий лоб учёного. Не будучи ни хорошенькой, ни некрасивой, Кёте обладала приятными чертами лица, но, казалось, мало обращала внимания на свою собственную внешность. Свои темные волосы она гладко зачесывала назад с пробором посередине и закалывала сзади в виде пучка.

12 октября 1892 года Гильберт и Кёте Ерош поженились. («Приятное настроение, в котором ты пребываешь, не может не оказать влияния на твою научную работу, — писал Минковский. — Я жду от тебя нового великого открытия».)

Почти одновременно с тем, как Гильберт сменил Гурвица в Кёнигсберге, Минковский получил обещанную должность ассистент-профессора в Бонне. Хотя он надеялся получить какое-нибудь другое место, Альтхоф сказал ему, «что для него будет лучше остаться в Бонне». К этому времени Генрих Герц был поражён недугом, унёсшим его в могилу в возрасте 37 лет; интерес Минковского к физике иссяк, и он вернулся к своей первой любви — теории чисел. Позже он сказал как-то Гильберту, что если бы «папа» Герц был жив, вместо математика он мог бы стать физиком.

Подход Минковского к теории чисел был геометрическим, его целью было выразить с помощью геометрии соотношения между алгебраическими числами. При этом подходе многие доказательства становились более прозрачными. Он был глубоко погружён в работу над книгой об этой новой теории, и его письма к Гильберту были полны забот об изложении материала в ней. Окончательный вариант должен был быть «klipp und klar» ¹. Хотя он и называл Пуанкаре «величайшим математиком в мире», Гильберту он писал: «Я не могу заставить себя издавать свои труды в том виде, в каком издаёт их Пуанкаре».

Эта книга часто мешала Минковскому проводить свои каникулы в Кёнигсберге. Гильберт жаловался, что после отъезда Гурвица не с кем беседовать на математические темы. «Мое положение гораздо хуже твоего, — напоминал ему Минковский. — Насколько Кёнигсберг отдалён от остального мира, настолько Бонн отдалён от математики. Я здесь просто математический эскимос!»

К началу нового года (1893) дела Минковского улучшились. Книга была наполовину окончена и уже заслужила похвалу Эрмита, которую Гильберт нашёл очень трогательной.

«Вы очень добры, что назвали мои старые исследования отправной точкой для Ваших замечательных результатов, — писал Минковскому старый французский математик, — но Ваши результаты оставили мои настолько позади, что заслуга последних состоит теперь только в том, что они проложили путь, выбранный Вами для исследований».

Гильберт начал год новым доказательством трансцендентности чисел е (впервые доказанной Эрмитом) и ? (доказанной Линдеманом). Его доказательство представляло значительный прогресс по сравнению с прежними и было удивительно простым и прозрачным. Это был великолепный результат, который Минковский ожидал от него с прошлой осени. Сразу же после получения этого результата он сел и написал письмо Гильберту.

«Час назад я получил твою заметку о e и ?... и мне остаётся только выразить тебе моё искреннее и сердечное удивление... Я живо представляю себе оживление Эрмита, вызванное чтением твоей статьи. Насколько я знаю старика, я не удивлюсь, если в ближайшем будущем он сообщит тебе о своей радости, что он всё ещё способен испытывать наслаждение от такой работы».

Наряду с переменами в личной жизни и общественном положении, Гильберт начал проявлять и новый математический интерес. «Отныне я целиком посвящу себя теории чисел», — писал он Минковскому после окончания последней работы об инвариантах. Теперь он занялся этой новой областью.

Хорошо известно, что Гаусс считал теорию чисел вершиной науки. Он отзывался о ней как о «неистощимом источнике интересных истин». Гильберт относился к теории чисел как к «зданию редкой красоты и гармонии». Как и Гаусса, его привлекала «простота её фундаментальных законов, малое количество определений и чистота её истин»; оба они в равной степени были восхищены резким различием между очевидностью формулировок её результатов и «чудовищной» трудностью их доказательства. Однако, одинаково отзываясь о ней, они говорили о двух различных ветвях теории чисел.

Похвалы Гаусса относились к классической теории чисел, восходящей к грекам и имеющей дело с соотношениями между обычными целыми или натуральными числами. Важнейшие из них касались отношений между простыми числами, этими «кирпичиками» числовой системы, и остальными, которые, в отличие от них, кроме 1 и самих себя имеют ещё и другие делители. Ко времени Гаусса понятие натурального числа было значительно расширено. Но Гаусс был первым математиком, выведшим теорию чисел за пределы изучения «поля» рациональных чисел. Числовое поле есть множество чисел, в котором сумма, разность, произведение и (в отличие от целых чисел) частное двух чисел есть некоторое число из этого множества. Гаусс рассматривал числа вида a + bv–1, где a и b — рациональные числа. Множество таких чисел, как и аналогичное множество чисел вида a + bv2, образует числовое поле, поле алгебраических чисел; такие поля являются предметом изучения так называемой алгебраической теории чисел. Именно об этом направлении теории чисел, созданном Гауссом, с похвалой отзывался Гильберт.

Главным препятствием в распространении теории чисел на поля алгебраических чисел являлось то обстоятельство, что в большинстве таких полей не выполняется основная теорема арифметики, которая утверждает, что каждое натуральное число однозначно разлагается в произведение простых чисел. Это препятствие было в некоторой степени преодолено Куммером, который ввёл в рассмотрение «идеальные числа». После Куммера эту теорию разрабатывали два математика, совершенно по-разному подходившие к математике. Ещё до отъезда Гурвица в Цюрих вместе с Гильбертом они посвящали свои ежедневные прогулки обсуждению последних теоретико-числовых работ этих двух математиков. «Один из нас разобрал доказательство Кронекера теоремы о разложении на простые идеалы, другой же разобрал доказательства Дедекинда, — вспоминал позже Гильберт, — и мы нашли отвратительным как одно, так и другое». Занявшись полями алгебраических чисел, он поступил так, как и при решении проблемы Гордана. Вернувшись к самому началу, он обдумал основные идеи теории. Его первой работой в этой новой области было новое доказательство теоремы об однозначном разложении целых алгебраических чисел на простые идеалы.

Едва Гильберт освоился со своим новым положением женатого человека и ассистент-профессора с постоянным жалованьем, как пришли приятные известия. Линдеман получил приглашение из Мюнхена и собирался покинуть Кёнигсберг.

«Само собой разумеется, и, имея хоть каплю справедливости, другого не может думать и Линдеман, что ты должен быть его преемником, — писал Гильберту Минковскнй. — Если ему удастся это пробить, то он по крайней мере с честью покинет своё место, которое он занимал в течение 10 лет».

Разумеется, Гильберт был согласен с этим. Однако окончательное решение в этом деле принадлежало не Линдеману, а Альтхофу. На вакантную должность профессора факультет назвал Гильберта и трёх более солидных математиков, и список был послан в Берлин.

Альтхоф не был бюрократом, это был администратор с академической практикой. Его великой целью было создание математики в Германии. Будучи близким другом Клейна — оба вместе служили в армии во время франко-прусской войны, — он очень прислушивался к его мнению. Просмотрев впечатляющий список имён, присланный факультетом, он остановил свой выбор на 31-летнем Гильберте. После этого он даже совершил почти неслыханное дело — начал вести с ним переговоры о назначении преемника на его должность ассистент-профессора.

Это открывало возможность возвращения Минковского в Кёнигсберг. Несмотря на сложную ситуацию в Бонне, связанную с болезнью профессора математики, Гильберт с энтузиазмом взялся за незнакомую для него академическую дипломатию. Минковскому он написал об их скорой возможной встрече.

«Для меня было бы особой радостью занять твоё место в Кёнигсберге, — отвечал Минковский. — Здешние контакты с математическими коллегами действительно плачевны. Один жалуется на мигрень, а жена другого вмешивается каждые пять минут, чтобы перевести разговор на другую, нематематическую тему. Если бы вместо этого я имел возможность общаться с тобою, то в научном отношении это означало бы для меня смену ночи на день».

Однако больной профессор в Бонне, успев уже привыкнуть к Минковскому, хотел в делах опереться на его помощь. Альтхоф не любил расстраивать своих профессоров. Переговоры затягивались.

Франц Гильберт, единственный сын Давида и Кете Гильберт.

Тем временем семейные дела шли обычным чередом. 11 августа 1893 года на морском курорте Кранц ² у Гильбертов родился сын. Они назвали его Францем.

Спустя несколько недель после рождения Франца Гильберт отправился на юг, в Мюнхен, на ежегодное собрание Германского математического общества. Оно было недавно организовано группой математиков, среди которых был и Гильберт, и ставило себе целью обеспечить более тесные контакты между различными областями математики. Здесь Гильберт представил два новых доказательства разложения алгебраических чисел на простые идеалы. Несмотря на его первые шаги в области алгебраических чисел, его компетентность в этих вопросах явно произвела впечатление на остальных членов Общества. Одним из проектов Общества была ежегодная публикация обширных обзоров в различных областях математики (первый из них был посвящён теории инвариантов); на этот раз было решено поручить Гильберту и Минковскому, последний был уже хорошо известен как специалист по теории чисел, подготовить «за два года» обзор текущего состояния этой области. Назначение срока этой работы было вызвано её актуальностью в связи с тем, что революционные труды Куммера, Кронекера и Дедекинда были чрезвычайно сложными и настолько опережали своё время, что были всё ещё недоступными для большинства математиков. Тот факт, что исправить эту ситуацию поручалось Гильберту и Минковскому, был не только данью их математическим способностям, но также признанием их способности к ясному и простому изложению материала. Этой осенью письма, курсирующие между Кёнигсбергом и Бонном, были посвящены в равной мере примерно трём темам: организации обзора для Математического общества, прогрессу переговоров о переезде Минковского обратно в Кёнигсберг и тому факту, что, с отцовской точки зрения, маленький Франц уже «перекрикивает» остальных детей.

Положение в Бонне не улучшалось; в день Нового 1894 года Минковский писал, что он потерял почти всякую надежду получить назначение в Кёнигсберг. Однако спустя три дня, встретившись с Альтхофом, он послал Гильберту радостное письмо.

«Всё окончилось хорошо, очень хорошо... Сердечная благодарность за все твои усилия, приведшие к этому счастливому исходу; желаю нам с тобою приятного и выгодного сотрудничества, которое заставит простые числа и законы взаимности wiggeln und waggeln».

В марте по пути в Кёнигсберг Минковский остановился в Гёттингене. Г. А. Шварц тем временем переехал в Берлин, а его место занял Генрих Вебер. Это развязало Клейну руки для претворения в жизнь своих замыслов. По-видимому, на Минковского произвела глубокое впечатление та стимулирующая обстановка, которая уже была создана Клейном в университете. «Кто знает, когда мне снова доведётся вдыхать эту атмосферу математической мастерской, которая сейчас имеет наивысшую репутацию?»

С приездом Минковского весной 1894 года возобновились ежедневные прогулки к яблоне и совместные беседы о теории чисел. По мнению Гильберта, нельзя было придумать лучшего сотрудника для создания Zahlbericht ³ — такое название получил обзор по теории чисел. Несмотря на мягкий характер Минковского, его отношение было в основном критическое, он настаивал на ясности стиля и содержания и «даже к чужим работам предъявлял строгие требования».

План Zahlbericht начал вырисовываться в голове Гильберта. Подобное поручение Математического общества могло бы расцениваться молодым математиком как нежелательная чёрная работа, однако для Гильберта дело обстояло иначе. Уже его собственная работа показывала, что он проявлял особый интерес к вопросу о распространении законов взаимности на поля алгебраических чисел. Теперь он сознательно отложил в сторону свои планы, считая, что заказанный обзор даёт возможность заложить основы для более глубоких исследований. Хотя до сих пор он не питал склонности к изучению теории по книгам, теперь он прочитал всё изданное по теории чисел со времен Гаусса. Доказательства всех известных теорем надо было тщательно обдумать. Затем ему следовало отобрать из них те, «идеи которых поддаются обобщению и наиболее перспективны для дальнейших исследований». Однако до этого необходимо было провести эти «дальнейшие исследования». Кроме того, нужно было устранить те трудности стиля и мышления предшествующих исследователей, которые ставили преграду для общего понимания и признания их работы. Было решено разбить обзор на две части. Минковскому поручалось изложить материал, относящийся к обычным рациональным числам, а Гильберту — алгебраическую теорию чисел. В течение 1894 года он заложил основы своей части Zahlbericht.

И снова двум друзьям не пришлось долго общаться. В начале декабря из Гёттингена пришло письмо с припиской: «Строго конфиденциально».

«Наверно, Вы ещё не знаете, что Вебер уезжает в Страсбург, — писал Клейн Гильберту. — Сегодня же вечером на факультетском собрании будет выбран комитет, которому будет поручено составить список претендентов; хотя и я не берусь предсказать результат, мне хотелось сообщить Вам, что я приложу все усилия, чтобы сюда пригласили только Вас».

«Вы именно тот человек, в котором я нуждаюсь в качестве своего научного дополнения. Это объясняется направлением Вашей работы, силой Вашего математического мышления и тем фактом, что Ваш возраст приходится на самые продуктивные годы. Я рассчитываю, что Вы вольёте свежие силы в здешнюю математическую школу, которая непрерывно растёт и, по-видимому, вырастет ещё больше. Кроме того, быть может, Вы даже окажете омолаживающее влияние на меня...»

«Я не знаю, удастся ли мне оказать давление на факультет. Более того, я не знаю даже, последует ли предполагаемое предложение из Берлина. Однако одно Вы должны обещать мне уже сейчас: что Вы не откажетесь от полученного вызова!»

Неизвестно, имел ли Гильберт сомнения на этот счёт. В действительности он написал Клейну: «Безусловно, я не колеблясь и с большой радостью приму приглашение в Гёттинген». Однако, быть может, некоторые сомнения у него и были. Клейн был признанным лидером математики в Германии. Это был величественный человек, и всё чаще и чаще теперь к нему применяли слово «царственный»). Иногда даже таких выражений было недостаточно, и один его бывший студент назвал его «божественным Феликсом». Один человек, хорошо его знавший и гордившийся тем фактом, что как-то дал Клейну совет в личных делах, позже признался, что между ними до конца сохранялась дистанция, «как между богом и простым смертным».

Что касается чувств Клейна по отношению к Гильберту, то ему уже было ясно, что тот, подвергая сомнению любой авторитет как в личных, так и в математических вопросах, шёл в жизни своим путём. Клейн не мог не понимать возможных возражений против своего выбора. Когда на факультетском собрании коллеги обвинили его в том, что он просто хочет получить удобного для него молодого человека, он ответил: «Я просил самого трудного человека из всех».

Гильберт очень старался над своим ответом на письмо Клейна, много перечёркивая и переписывая для того, чтобы добиться точного понимания. Добившись удовлетворительного варианта, он дал Кёте переписать свой ответ её хорошим почерком. Последнее стало со временем его частым обычаем.

«Ваше письмо удивило меня самым счастливым образом, — начал он. — Оно открыло путь для реализации того, на что я надеялся в лучшем случае только в далёком будущем и что рассматривал как окончательную цель всех моих усилий...»

«Решающим для меня будет прежде всего тот стимул, которым Вы явитесь для моей научной деятельности, и то огромное влияние, которое окажет на меня слава Вашего университета. Кроме того, это будет исполнением самых заветных для меня и моей жены желаний жить в маленьком университетском городке и особенно так красиво расположенном, как Гёттинген».

Получив это письмо от Гильберта, Клейн принялся реализовывать план своей кампании. «Я уже сказал Гурвицу, что на этот раз его кандидатура не будет выставляться, чтобы облегчить дорогу для Вас. Минковский будет назван вторым. Я это обсудил с Альтхофом, и он думает, что это облегчит Минковскому возможность занять Ваше место в Кёнигсберге».

Через неделю он с триумфом писал Гильберту: «Всё кончилось просто прекрасно и намного быстрее, чем я даже мог надеяться. Пожалуйста, примите моё сердечнейшее приглашение».

VII ТОЛЬКО ЧИСЛОВЫЕ ПОЛЯ

Красночерепичные крыши Гёттингена окружены ровными холмами, среди которых здесь и там виднеются неровные силуэты древних сторожевых башен. Большая часть старой стены всё ещё окружает внутренний город, и в воскресные дни горожане «обходят стену» — эта прогулка занимает один час. За стеной находятся жёлтокирпичные здания университета Георга Августа, основанного курфюрстом Ганновера, известным также как король Англии Георг II. Внутри по сторонам узких кривых улочек стоят красивые дома, наполовину отделанные деревом. Две оживлённые улицы Принценштрассе и Веендерштрассе пересекаются в том месте, которое математики называют началом координат Гёттингена. На самом же деле центром города является Rathaus, или ратуша. На стене Ratskeller ⁴ начертан девиз, который безапелляционно утверждает: Вне Гёттингена жизни нет.

Великая научная традиция Гёттингена идёт от Карла Фридриха Гаусса, отец которого был попеременно садовником, смотрителем каналов и каменщиком. Гаусс поступил в университет осенью 1795 года как протеже герцога Брауншвейгского. В последующие три года у него появилось так много великих математических идей, что он часто только успевал заносить их в свой дневник. Ещё до окончания университета, в возрасте 21 года, он фактически завершил одно из классических произведений теории чисел и математики — Disquisitiones Arithmeticae ⁵. Позже он вернулся в Гёттинген, чтобы занять пост директора обсерватории c нерегулярными педагогическими обязанностями. Всю свою дальнейшую жизнь он провёл в этом городе, оставив свой след во всех областях чистой и прикладной математики. В конце жизни, заняв в истории своей науки место наряду с Архимедом и Ньютоном, он всегда вспоминал свои первые годы в Гёттингене как «счастливые годы».

Гильберт приехал в Гёттинген в марте 1895 года, почти ровно через сто лет после Гаусса. Не сразу студентам стало ясно, что ещё один великий математик продолжил традицию. Гильберт резко отличался от своего предшественника — сутулого и полного достоинства Генриха Вебера, а также высокого и властного Клейна. «Я всё ещё ясно помню, — писал Отто Блюменталь, в то время студент второго семестра, — то странное впечатление, которое на меня произвёл этот просто одетый, энергичный человек среднего роста с красноватой бородкой, который совсем не выглядел профессором».

Репутация Клейна привлекала в Гёттинген студентов со всех концов света и в особенности из Соединённых Штатов. Bulletin ⁶ недавно основанного Американского математического общества регулярно публиковал список лекций, читаемых в Гёттингене, а в одно время американцы в университете были столь многочисленны и состоятельны, что имели даже свой собственный почтовый адрес: Американская колония Гёттингена. «На лекциях нас примерно дюжина..., — писала англичанка Грейс Чизхольм (впоследствии миссис В. Г. Юнг) своей бывшей сокурснице в Кембридже. — Мы составляем пёструю компанию: пять американцев, один шведо-француз, один венгр и один итальянец. Для немецкой крови остаётся не так уж много места».

Центр математической жизни был сосредоточен на третьем этаже Auditorienhaus ⁷. Здесь Клейн организовал читальню, Lesezimmer, существенно отличавшуюся от других математических библиотек того времени. Книги располагались на открытых полках, к которым имелся свободный доступ студентов. На третьем этаже, в коридоре, Клейн устроил прославившую его позже обширную коллекцию математических моделей. Здесь перед лекциями всегда собирались студенты. Хотя и не являясь комнатой в точном смысле этого слова, это место называлось Комнатой математических моделей.

Лекции Клейна заслуженно признавались классическими. Как правило, примерно за час до лекции он приходил, чтобы проверить энциклопедический список цитируемой литературы, который по его требованию приготовлялся его ассистентом. Это же время он использовал для последней чистки всех шероховатостей и неточностей, которые ещё могли остаться в рукописи. Прежде чем начать лекцию, он обдумывал план расположения формул, диаграмм и цитат. Во время лекции на доске никогда ничего не стиралось. К концу на ней оставался полный конспект лекции, каждый квадратный сантиметр доски был аккуратно заполнен, следуя логическому порядку.

По мнению Клейна, студенты должны были самостоятельно работать над доказательством. Он давал только его общий план. Из-за этого студентам приходилось затрачивать для усвоения материала четыре часа на каждый час, проведённый на лекции. Сильной стороной Клейна была присущая ему широта охвата материала. «Он обладал способностью видеть основную общую идею, пронизывающую отдельные проблемы, и владел искусством представлять её слушателям без лишних необходимых подробностей», — говорил один из его студентов. В отборе материала для лекций Клейн следовал характерному для него величественному плану: «в течение курса дать полное представление о всей обширной территории современной математики».

В противоположность этому, согласно Блюменталю, Гильберт читал свои лекции медленно, «без ненужных украшений» и с частыми повторениями, «чтобы быть уверенным, что все его поняли». Как правило, он повторял материал прошлой лекции, что было привычкой преподавателей гимназии, которой пренебрегали другие профессора. И всё же скоро его лекции, столь непохожие на лекции Клейна, стали производить на многих студентов большее впечатление, так как были полны «красивейшими проникновениями».

В хорошо приготовленной лекции Гильберта одно предложение следовало за другим «просто, естественно и логично». Однако обычно он готовил лекцию только в общих чертах и часто спотыкался в деталях. Случалось, что, не отмечая этого специально, он мог внезапно начать развивать свои собственные идеи. Тогда его лекции ещё разительней отличались от совершенных лекций Клейна и демонстрировали недоработки, неправильно начатые доказательства, а иногда и ошибочное направление самого замысла.

За восемь с половиной лет в Кёнигсберге Гильберт не повторил ни одного предмета, «за одним небольшим исключением» — одночасового курса по определителям. Теперь в Гёттингене ему легко было выбрать темы своих лекций, согласованные с пожеланиями Клейна. В первом семестре он читал курсы по теории определителей и эллиптических функций, а также вместе с Клейном каждое утро по средам вел семинар по действительным функциям.

Хотя Гильберт с готовностью принял должность профессора в Гёттингене, его беспокоили две стороны нового положения. Кёте здесь не была счастлива. Общество Гёттингена, хотя для её мужа и более интересное в научном смысле, не выказывало того дружелюбия, к которому она привыкла в Кёнигсберге. Строго соблюдаемая разница в рангах отделяла профессоров от доцентов и студентов старших курсов. Несмотря на свою доброту, Клейн держал Гильберта, как и остальных, на некотором расстоянии. Его жена (дочь философа Гегеля) была очень тихой женщиной, непохожей на тех, кто окружает себя большой компанией. Дом Клейна на улице Вильгельма Вебера, 3 — большой, квадратный, внушительный, с бюстом Юпитера на лестнице, ведущей в кабинет хозяина, — уже тогда походил на здание института, которым он со временем стал. Для Гильберта «товарищество» и человеческая солидарность были необходимы для научного творчества. Так же, как и Кёте, он нашёл атмосферу Гёттингена весьма холодной.

Кроме того, поначалу Гильберта беспокоило, что он может не оправдать надежд, питаемых на его счет Клейном. Он понимал, что причиной его приглашения была вера в него.Перед отъездом из Кёнигсберга он писал Клейну: «Мои положительные достижения — которые мне известны на самом деле лучше, чем кому бы то ни было, — всё ещё очень скромны». В следующем письме он снова вернулся к этому и добавил с надеждой: «Что касается моей научной программы, то я надеюсь в конечном счёте сделать из теории идеалов полезное и общее орудие (применимое также для аналитических функций и дифференциальных уравнений), которое дополнит великое и многообещающее понятие группы». Потом он аккуратно зачеркнул это предложение и написал на полях: Я не писал этого.

Теперь в Гёттингене Гильберт сосредоточил свои усилия на своей части обзора по теории чисел для Германского математического общества, который он рассматривал как необходимую основу для своих надежд на будущее.

В Кёнигсберге Минковский почти сразу же получил назначение на место своего друга. «Всё произошло так быстро, что я ещё полностью не привык к своему поразительному счастью. Во всяком случае, я знаю, что за всё это я должен благодарить только тебя. Увидишь, что я сброшу с себя свой кокон, и тогда никто не сможет попрекнуть тебя за твои хлопоты обо мне». Минковский был счастлив в своём новом положении — профессора теперь старались изо всех сил, чтобы описать достоинства своих дочерей, — однако, писал он, после отъезда Гильберта он «ни разу не прогуливался к яблоне».

Поддерживаемый Гильбертом, Минковский использовал преимущества своего звания профессора, чтобы прочитать курс лекций о теории бесконечности Кантора. Это было в то время, когда, по словам Гильберта, работа Кантора ещё была фактическим «табу» в кругах немецких математиков, частью из-за странности её идей, а частью из-за ранних атак Кронекера на неё. Хотя Минковский был поклонником математических работ Кронекера, он, как и Гильберт, сожалел о тех способах, которыми старик пытался распространять свои личные предубеждения на всю математику в целом.

«Позднейшие историки назовут Кантора одним из глубочайших математиков своего времени, — говорил Минковский. — Достойно крайнего сожаления, что критика со стороны одного из наиболее высокочтимых математиков, основанная не только на математическом содержании, способна омрачить его радость от своей научной работы».

В продолжение 1895 года письма между Гёттингеном и Кёнигсбергом становились всё более редкими.

«Оба мы молча стараемся раскусить крепкий и в действительности не очень вкусный орешек нашего общего обзора, — писал Минковский, возобновляя переписку, — у тебя, по-видимому, и зубы острее и энергии побольше».

Идея совместного обзора на самом деле не очень привлекала Минковского. «Я слишком поздно взялся за свою долю, — писал он с сожалением. — Теперь я вижу много мелких трудностей, от которых хорошо было бы избавиться». Его более интересовала своя книга по геометрии чисел. «Полное изложение моих исследований по непрерывным дробям достигло почти сотни печатных страниц, однако вполне удовлетворяющее заключение всё ещё отсутствует: смутно угадываемый характеристический критерий кубических иррациональных чисел... Но я не смог заняться этой проблемой, так как был занят работой над нашим обзором».

Гильберт же, с другой стороны, полностью посвятил себя обзору. Он был потрясён недавно обнаруженными глубокими связями между теорией чисел и другими областями математики. Ему казалось, что теория чисел должна занять ведущую роль в алгебре и теории функций. То, что это не случилось ранее и в более широких рамках, объяснялось, по его мнению, тем, что подход к этой теории был всегда хронологическим, а не понятийным. Теперь, используя язык полей алгебраических чисел, можно будет добиться определённого и неуклонного развития этой теории.

После утренних семинаров по средам вместе со студентами он шёл в популярный ресторан на Хайнберге, где за ленчем продолжались разговоры о математике. Здесь, по словам Блюменталя, он непринуждённо разговаривал со студентами, как «с равными», однако темой бесед в то время были «только поля алгебраических чисел».

К началу 1896 года, в отличие от Минковского, Гильберт почти закончил свою часть Zahlbericht. В феврале Гильберт предложил либо публиковать вместе обе части в том виде, в котором они сейчас есть, либо на следующий год издать только часть Минковского.

«Я принимаю твой второй план, — писал с благодарностью Минковский. — Это решение тяготит меня только тем, что весь год у меня будет чувство вины за то, что я не оправдал ожиданий Общества и, в некоторой степени, твоих. Правда, ты не сделал на этот счёт никаких замечаний, но... Быть может, упреки несколько потеряют свою силу, если основная часть моей книги теперь начнёт выходить в свет, а остальная часть последует за ней в скором времени. Наконец, я смею надеяться, что моя деятельность приносит пользу нашему проекту. Я прошу тебя не думать, что я покинул тебя в беде».

Спустя месяц после получения этого письма Гильберт закончил свой обзор по полям алгебраических чисел. Исполнился ровно год после его приезда в Гёттинген. Рукопись, составившая почти 400 страниц печатного текста, была тщательно переписана ровным, круглым почерком Кёте Гильберт и послана в типографию.

Корректура отправлялась Минковскому в Кёнигсберг по мере появления. Его письма этого периода свидетельствуют о доброжелательной, но в то же время тщательной и безжалостной критике, с которой он читал корректуру.

«Еще одно замечание, кажется, надо сделать на странице 204». «Я прочитал до того места, откуда начинаются длинные выкладки. Они по-прежнему выглядят довольно запутанными». «Это уж не такая простая мысль, чтобы её можно было молчаливо опускать».

Минковскому недавно было предложено место в Цюрихе. Такое предложение, известное как «вызов», как правило, было объектом сложных переговоров и церемоний, вызванных тем, что оно оставляло единственную возможность полному профессору продвинуться дальше. Минковский не обладал способностью отражать удары в такой полемике. Судя по письмам к Гильберту, Альтхоф не стремился задерживать его в Кёнигсберге. С некоторым сожалением он наконец принял приглашение в Цюрих на осенний семестр 1896 года.

Однако в Цюрихе он снова оказался в компании с Гурвицем («всё тот же, кроме нескольких седых волос»); оба друга вместе начали читать оставшуюся часть корректур Гильберта. Исправления и предложения продолжали поступать в Гёттинген. Гильберт начал терять терпение.

Успокаивая его, Минковский писал: «Я понимаю, что тебе хотелось бы поскорее разделаться с обзором... однако пока встречается так много мест, нуждающихся в замечаниях, что я не могу тебе обещать особенно большой скорости...» «Целесообразнее быть более внимательным...» «Успокаивай себя мыслью, что обзор будет скоро закончен и заслужит высокую оценку».

Внимательное чтение корректур продолжалось.

К этому времени Гильберт начинал привыкать к Гёттингену. В лице Вальтера Нернста он нашёл близкого себе по духу коллегу. Последний был профессором физики и химии и, как Гильберт, сыном прусского судьи. Кроме того, Гильберта тянуло к более молодым людям, и он с радостью отбросил все условности в выборе своих друзей. Среди них был Зоммерфельд, приехавший в Гёттинген для продолжения своих занятий и ставший первым ассистентом Клейна. Среди наиболее ярких и интересных участников своего семинара Зоммерфельд выбирал компаньонов для продолжительных прогулок. Он называл их «своими» Wunderkinder ⁸.

В то время как даже старшекурсники и доценты испытывали благоговейный трепет перед Клейном, с Гильбертом они легко устанавливали товарищеские отношения. Его кёнигсбергский акцент с его отличительным ритмом и интонацией придавал неповторимый оттенок всему, что бы он ни говорил. Они с удовольствием подражали его манерам и мнениям и быстро взяли на вооружение его «Aber nein!» — Да нет же!, — которым он выражал своё полное несогласие с какой-нибудь идеей, будь она в математике, экономике, философии, общественных отношениях или просто в университетских делах. («Было очень характерно, как он это произносил, но по-английски это не передать даже с помощью двадцати слов».)

На своём семинаре он был всегда удивительно внимательным к докладам студентов. Как правило, он делал лишь небольшие исправления и всегда хвалил их за старания. Однако, если что-нибудь казалось ему слишком очевидным, он резко прерывал доклад словами: «Aber das ist doch ganz einfach!») — Но ведь это же совсем просто! Если же доклад студента был совершенно никуда не годным, он мог строго отчитать докладчика с характерными словами, ставшими позже легендарными: «Ja, Fraulein S... ⁹, у вас был очень интересный доклад об очень интересной работе, но когда я задаю себе вопрос, что же вы на самом деле сказали, то представляю себе мел, мел, ничего, кроме мела!» Иногда он мог быть даже жестоким. «Вы должны были дважды подумать, прежде чем сказать ему неправду или бессмыслицу, — вспоминал позже один студент. — Нужно было остерегаться его прямоты».

Прожив год в Гёттингене, Гильберты решили строить дом на Вильгельм Веберштрассе, широком проспекте, обсаженном липами, на котором предпочитали селиться профессора. «Этим, наверное, — писал Минковский, — ты сделаешь вызов судьбе, которая в ответ с помощью всевозможных заманчивых предложений попытается вытащить тебя из Гёттингена». Дом представлял собой простое по архитектуре строение из желтого кирпича, без всяких «новомодных» витиеватостей, которые предпочитали соседи. Он был достаточно просторен, чтобы четырёхлетний Франц не мешал отцу, как это было в прежней квартире. Участок сзади дома был также большим. Гильберты приобрели собаку, первого из многократно сменявших друг друга терьеров, с неизменной кличкой Петер. Гильберт, предпочитавший работать «под открытым небом», повесил пятиметровую доску на соседской стене и соорудил крытую дорожку, позволявшую заниматься во дворе даже в плохую погоду. Дом был уже почти закончен, когда Гильберт сел писать введение к Zahlbericht. По мнению одного студента более позднего времени, питавшего, не в пример большинству математиков, склонность к языку, это введение было одним из лучших достояний немецкой прозы, «его литературный стиль был точной копией его образа мышления». В этом введении Гильберт подчёркивал то уважение, которое всегда питали к теории чисел величайшие математики. Даже Кронекер упоминался с похвалой, как «выразивший чувство своего сердца высказыванием, что бог создал натуральные числа...».

«У меня всё ещё есть много претензий к твоему обзору, — терпеливо писал Минковский. — Может быть, ты не будешь упоминать в предисловии, что я читал последние три раздела рукописи?»

Учтя эту просьбу, Гильберт выразил во введении благодарность Минковскому за всё, что тот для него сделал. Однако Минковский всё ещё не был удовлетворён.

«То, что ты не выразил благодарность госпоже Гильберт, является, по нашему с Гурвицем мнению, просто безобразием, и это надо немедленно исправить».

Это последнее добавление было сделано уже в кабинете нового дома на Вильгельм Веберштрассе, 29. Последней датой в конце введения к Zahlbericht было 10 апреля 1897 года.

«Я хочу поздравить тебя с наступлением того времени, когда после столь многих лет работы наконец-то твой обзор станет общим достоянием всех математиков, — писал Минковский после получения своего специально переплетённого экземпляра. — Я не сомневаюсь, что в ближайшем будущем тебя самого будут считать одним из великих классиков теории чисел... Кроме того, я поздравляю твою жену с тем примером, который она подала жёнам всех математиков и оставила своё имя в памяти на все времена».

Обзор по полям алгебраических чисел во всех отношениях превзошёл ожидания членов Математического общества. Заказав обзор о текущем состоянии теории, они получили великолепный труд, где труднейшие результаты недавних лет нашли своё логическое место в ясно и просто изложенной теории. В рецензии того времени о Zahlbericht отзывались как о вдохновенном произведении искусства; позже его называли истинной жемчужиной математической литературы.

Творческий подход Гильберта к обзору отражается в содержащейся в нём теореме, до сих пор называемой «теорема 90». Развитие идей, заключающихся в ней, послужило одним из источников возникновения гомологической алгебры, которая играет важную роль в алгебраической геометрии и топологии. Как заметил один математик, «Гильберт был не только очень многогранным, но и очень плодотворным для других математиков».

Для Гильберта весна 1897 года была памятной: была закончена постройка нового дома, наконец-то вышел в свет Zahlbericht. Затем пришли печальные известия. Умерла при родах его единственная сестра Элиза Френцель, бывшая замужем за судьей из Восточной Пруссии. По словам одной из их двоюродных сестёр, отношения между братом и сестрой считались в семье «прохладными». Тем не менее Минковский, который в это время писал Гильберту, казалось, не мог найти подходящие слова:

«Всякий, кто знал твою сестру, не мог не полюбить её за всегда приветливое и приятное расположение и не увлечься её радостным отношением к жизни. Я живо помню... как весела она была в Мюнхене и Раушене. Невозможно представить себе, что ей суждено было покинуть тебя такой молодой. Как близка должна была она быть твоему сердцу: ведь у тебя нет больше ни братьев, ни сестер и вы так много времени провели вместе в детские годы! Иногда кажется, что, занимаясь наукой, мы более трезво подходим к превратностям жизни и встречаем их с большим спокойствием, однако на самом деле мы просто пользуемся возможностью укрыться от наших печалей».

Однако следующее письмо Минковского содержало счастливые новости в личной жизни. Состоялась его помолвка с Августой Адлер, дочерью владельца кожевенной фабрики близ Страсбурга. «Я уверен, что сделал счастливый выбор и определённо надеюсь... что он будет способствовать моей научной работе». Постскриптум содержал небольшую информацию для Гильбертов о его невесте: «Ей 21 год, она очень симпатичная, и не только по моему мнению, но и по мнению всех, кто её знает. Она росла в окружении шести братьев и сестер, очень домовитая и в необычайной мере интеллектуальна».

По планам Минковского свадьба должна была произойти в сентябре, а до этого предстояло важное событие. В августе должен был состояться международный конгресс математиков. Местом его проведения был выбран Цюрих, который, находясь в Швейцарии, представлял удобную для всех нейтральную территорию. Клейн был приглашён возглавлять делегацию из Германии. «Это повлечёт за собой, — заметил Минковский, — то, что из Берлина никто не приедет».

Хотя по какой-то причине Гильберт не участвовал в этом первом конгрессе, он познакомился с представленными докладами, из которых наибольшее впечатление на него произвели два доклада, резко выделявшихся среди других. Одним из них был доклад Гурвица о современном состоянии общей теории функций. Другим было неофициальное выступление Пуанкаре о взаимоотношениях между чистым анализом и математической физикой.

Вскоре после конгресса в Страсбурге состоялась свадьба Минковского.

До конца ноября от него не было писем.

«После моего долгого молчания ты мог бы подумать, что моя женитьба полностью меня переменила. Однако для моих друзей и для моей науки я остаюсь всё тем же. Просто на некоторое время был перерыв в моих обычных интересах».

Закончив Zahlbericht, Гильберт занялся давно задуманными собственными исследованиями. Главным его интересом было обобщение закона взаимности на поля алгебраических чисел. В классической теории чисел квадратичный закон взаимности, известный ещё Лежандру, был вновь открыт и впервые строго доказан Гауссом, когда ему было 18 лет. Гаусс всю жизнь считал его «жемчужиной» теории чисел и возвращался к нему несколько раз, дав ему пять различных доказательств. Этот закон описывает замечательные соотношения между парой простых чисел, и остатками от деления квадратов целых чисел на них.

Для того чтобы подойти к закону взаимности с той общностью, которую он имел в виду, Гильберту требовался прочный фундамент, и таковым ему послужил Zahlbericht. Во введении к нему он заметил, что «по моему мнению, самая богатая идеями часть теории чисел есть теория абелевых и относительно абелевых полей, открытая для нас Куммером в работе о высшем законе взаимности и Кронекером в исследованиях о комплексном умножении эллиптических функций. Глубокое проникновение в эту теорию, которое дают работы этих двух математиков, показывает в то же время... что несметные сокровища всё ещё лежат сокрытыми, маня богатым вознаграждением исследователя, знающего им цену и с любовью применяющего своё искусство, чтобы овладеть ими».

Гильберт принялся за розыски этих сокровищ. Работа над Zahlbericht принесла ему знание территории, бывшей одновременно «тесной и обширной». Он двигался осторожно, но уверенно.

«Доставляет огромное удовольствие наблюдать, — писал позже один математик, — как в серии работ шаг за шагом, поднимаясь от частного к общему, развиваются адекватные понятия и методы и начинают проясняться существенные связи».

Изучая классический квадратичный закон взаимности Гаусса, Гильберту удалось переформулировать его в простой и красивой форме, которая имела смысл и для полей алгебраических чисел. Это позволило ему с необычайной ясностью угадать формулировку закона взаимности для степеней, бoльших 2, хотя он и не смог доказать его во всех случаях. Венцом его работы в этой области была статья «О теории относительно абелевых полей», вышедшая спустя год после Zahlbericht. В этой работе, по существу программной по своему характеру, он дал набросок обширной теории, получившей известность как «теория полей классов», и развил методы и понятия, необходимые для дальнейших исследований. Будущим математикам это казалось «божественным откровением» — нигде в других его работах не была так явно продемонстрирована его математическая интуиция. В отличие от работы по теории инвариантов, положившей конец развитию теории, работе по полям алгебраических чисел было суждено стать началом исследований. Но для других математиков.

Сам Гильберт неожиданно перешёл в другую область.

VIII СТОЛЫ, СТУЛЬЯ И ПИВНЫЕ КРУЖКИ

Сообщение о том, что в зимнем семестре 1898–1899 года Гильберт будет читать курс по геометрии, было неожиданным для студентов, за все эти три года в Гёттингене слышавших от него про одни только «числовые поля». Однако новое увлечение Гильберта не было совершенно неожиданным.

Ещё доцентом Гильберт прослушал в Галле лекцию Ганса Винера об основаниях и структуре геометрии. Находясь под влиянием абстрактной точки зрения Винера на геометрические объекты, по дороге в Кёнигсберг на вокзале в Берлине он глубокомысленно заметил своим спутникам: «Следует добиться того, чтобы с равным успехом можно было говорить вместо точек, прямых и плоскостей о столах, стульях и пивных кружках». В этом шутливом замечании содержалась суть курса лекций, которые он намеревался прочесть.

Чтобы понять подход Гильберта к геометрии, надо помнить, что на начальном этапе своего развития математика представляла собой, в основном, беспорядочный набор утверждений, которые казались очевидными или логически вытекали из других кажущихся очевидными утверждений. Критерий очевидности применялся в это время без всяких ограничений, для того чтобы овладеть новыми математическими знаниями. Наконец, в III веке до нашей эры некий учитель по имени Евклид собрал часть современных ему знаний в том виде, который стал общепринятым в последующие времена. Вначале он определил используемые им термины — точки, прямые, плоскости и т.д. Затем он свёл большое число очевидных утверждений примерно к десятку утверждений, верность которых не вызывала никаких сомнений и потому принималась без доказательства. Из этих определений и аксиом (как позже были названы эти утверждения) ему удалось вывести почти пятьсот геометрических предложений, или теорем. Во многих случаях последние теоремы были совсем не очевидными, однако их истинность гарантировалась тем фактом, что все они выводились в строгом соответствии с принятыми правилами логики из уже принятых на веру определений и теорем.

Хотя Евклид не был самым изобретательным греческим геометром, а аксиоматический метод был известен и до него, его изложение геометрии вызывало всеобщее восхищение. Однако вскоре математики начали сознавать, что, несмотря на свою красоту и совершенство, работа Евклида содержала некоторые пробелы. Например, принятых аксиом было недостаточно для вывода всех теорем. Иногда попадались другие, несформулированные предположения, особенно связанные с наглядным представлением о невозможности пересечения определённых прямых линий. Кроме того, одна из евклидовых аксиом — постулат о параллельных прямых — казалась уж не такой очевидной и не могла быть принята на веру без доказательства. Один из многочисленных вариантов этой аксиомы, по существу, эквивалентен утверждению, что через любую точку вне данной прямой можно провести ровно одну прямую, не пересекающую данную прямую. Как правило, однако, этот и другие пробелы в евклидовой геометрии были не особенно серьёзными — их можно было легко устранить введением дополнительных аксиом, призванных восполнить явно не сформулированные предположения, либо доказательством сомнительной аксиомы в качестве теоремы или заменой её на более очевидную аксиому, либо, наконец, приведением отрицания этой аксиомы к противоречию. Последний, наиболее хитроумный способ решения проблемы постулата о параллельных прямых впервые ввёл в математику понятие совместности, или непротиворечивости.

По-видимому, Гаусс был первым математиком, который примерно в 1800 году пришёл к мысли, что отрицание евклидова постулата о параллельных прямых не приводит к противоречию и, тем самым, возможны геометрии, отличные от евклидовой. Так как эта идея уж слишком сильно попахивала метафизической спекуляцией, он никогда не публиковал этих исследований и лишь по секрету сообщил о них своим ближайшим друзьям.

В 1830 году два самобытных математика почти одновременно и независимо друг от друга вывели всевозможные следствия из евклидовых аксиом с измененной аксиомой о параллельных прямых. Их новая аксиома утверждала, по существу, что через данную точку вне данной прямой можно провести бесконечное число прямых, не пересекающих данную прямую. Так как полученные утверждения противоречили обычным представлениям, оба они — русский Лобачевский и венгр Я. Бояи — надеялись, что применение аксиоматического метода приведёт в конце концов к противоречивым теоремам. Однако ни одного противоречия в новой геометрии не было найдено, хотя теоремы, полученные из новой системы аксиом, и находились в резком противоречии с повседневной практикой (например, сумма углов треугольника была, в отличие от евклидовой геометрии, меньше двух прямых углов). Тем самым они обнаружили, что можно построить непротиворечивую геометрию, исходя из аксиом, не кажущихся очевидными (в отличие от евклидовых) и даже производящих впечатление неверных.

Однако удивительно, что открытие неевклидовых геометрий не вызвало «крика беотийцев», опасаясь которых, Гаусс (из письма к Бесселю от 27 января 1829 года) отказался от публикации своих исследований на эту тему. Больше того, это открытие даже не очень заинтересовало математиков. Для большинства из них оно было уж слишком абстрактным.

Только в 1870 году идея неевклидовых геометрий получила общее признание. Это произошло после того, как 21-летний Феликс Клейн обнаружил в одной работе Кэли «модель», позволяющую отождествить исходные объекты и соотношения неевклидовой геометрии с некоторыми объектами и соотношениями евклидовой геометрии. Этим он доказал, что неевклидова геометрия непротиворечива в той же мере, что и евклидова, — противоречие в одной из них необходимо влечёт противоречие в другой.

Невозможность доказательства постулата о параллельных прямых стала, наконец, «столь же истинной, как и любой другой математический факт». Однако опять всё значение этого открытия было оценено не сразу и не всеми. Хотя большинство математиков и признали, что можно строить различные неевклидовы геометрии путём изменения постулата о параллельных прямых, они так и не могли понять того очевидного факта, что другие аксиомы Евклида также являются произвольными предположениями и, заменяя их другими, можно строить новые неевклидовы геометрии.

Только несколько математиков пытались всё же найти подход к геометрии, учитывающий всё значение открытия неевклидовых геометрий, и в то же время исключить все скрытые предположения, нарушающие логическую красоту труда Евклида. Первым такой подход предпринял Морис Паш, которому удалось полностью исключить все оплошности, основанные на наглядности, и свести геометрию к сплошному упражнению в логическом синтаксисе. Джузеппе Пеано пошёл ещё дальше. По существу, он перевёл работу Паша на изобретённый им язык символической логики. Подход Пеано к геометрии был абсолютно абстрактным — исчисление соотношений между логическими переменными.

Трудно было понять, каким образом Гильберт надеялся продвинуться в этой области математической мысли. В своих лекциях он стремился сократить расстояние между абсолютно абстрактной символизацией геометрии и её естественной геометрической наглядностью. Он снова обратился к евклидовым точкам, прямым линиям, плоскостям и старым отношениям инцидентности, порядка и конгруэнтности знакомых фигур — сегментов и углов. Однако этот возврат к прошлому не означал возвращения к старому обману евклидовой геометрии, претендующей на описание фактов об окружающем нас мире. Вместо этого он пытался представить в классических рамках современную точку зрения с ещё большей ясностью, чем Паш или Пеано.

Кратчайшим путем прямой линии на плоскости он довёл до логического конца своё замечание, сделанное шесть лет назад на берлинском вокзале. Сначала он объяснил своей аудитории, что прямая, точка и плоскость, как их определял Евклид, не имеют математического смысла. Они появляются только в связи с теми аксиомами, которые для них выбираются. Другими словами, назвать ли их точками, прямыми, плоскостями или же столами, стульями, пивными кружками, это будут те объекты, для которых справедливы соотношения, выражаемые аксиомами. В некотором смысле это похоже на то, как значение неизвестного слова проясняется по мере использования его в различных контекстах. Каждое дополнительное предложение, в котором оно участвует, исключает некоторые значения, которые могли бы иметь смысл в предыдущих предложениях.

В своих лекциях Гильберт предпочитал использовать традиционный язык Евклида:

«Рассмотрим объекты трёх различных сортов, — говорил он. — Объекты первого сорта будем называть точками и обозначать их буквами A, B, C, ...». «Объекты» остальных двух сортов он назвал прямыми и плоскостями. Между этими «объектами» могут выполняться некоторые соотношения, которые он снова предпочёл называть такими знакомыми терминами, как инцидентны, между, параллельны, конгруэнтны, непрерывны и т.д. Однако, как и сами объекты, соотношения между ними не определяются привычными представлениями о них. Например, первоначальные термины могут обозначать любые объекты с единственным условием, что каждой паре объектов, называемых точками, должен соответствовать один и только один объект, называемый прямой линией, и аналогично для других аксиом.

Результатом такого подхода был тот факт, что теоремы такой геометрии справедливы для любой интерпретации первоначальных объектов и основных соотношений, для которой выполняются аксиомы. (Много лет спустя Гильберт был в высшей мере восхищён, когда обнаружил, что с помощью применения некоторого определённого набора аксиом можно получить законы, управляющие наследственностью дрозофилы: «Так просто и точно и в то же время так таинственно, что никакая смелая фантазия не могла бы этого предсказать!».)

В своих лекциях Гильберт предложил теперь положить в основание геометрии простой и полный список независимых аксиом, позволяющий доказать давно известные теоремы классической геометрии Евклида. Его подход — оригинальное сочетание абстрактной точки зрения и конкретного традиционного языка — был особенно эффективным. «Это было похоже на яркое солнце, внезапно засиявшее над долиной, сквозь мрачные сумерки которой до этого могли найти путь только люди с особым чувством ориентации», — писал позже один из его студентов. Выбрав систему аксиом евклидовой геометрии, немногим отличавшуюся по духу от аксиом самого Евклида, Гильберт смог менее формально и с большей убедительностью и ясностью, чем Пеано или Паш, продемонстрировать существо аксиоматического метода. Его подход был понятен слушателям его лекций, знакомых только с самими Началами Евклида. Для специалистов, которым Начала, несомненно, послужили введением в настоящую математику, этот подход был особенно привлекательным, «как будто смотришь в лицо, хорошо знакомое и в то же время величественно преображенное».

В период этих лекций по геометрии в Гёттингене велись приготовления к церемонии открытия памятника Гауссу и Вильгельму Веберу; им обоим — одному в математике, другому в физике — университет был обязан своей двусторонней научной традицией. Для Клейна эта церемония представляла случай ещё раз подчеркнуть органическую связь математических и физических наук. Обсерватория Гаусса не была башней из слоновой кости. Кроме открытий в математике, ему принадлежат почти равные по важности достижения в физике, астрономии, геодезии, электромагнетизме и механике. Широте своих интересов он был во многом обязан сотрудничеству с Вильгельмом Вебером. Вместе они изобрели электромагнитный телеграф, передававший сигналы на расстояние более трёх километров. Памятник изображал их обоих, рассматривающих своё изобретение. Продолжение и укрепление в Гёттингене традиций сочетания абстрактной математики с глубоким интересом к физическим проблемам было главной мечтой Клейна. Теперь он предложил Эмилю Вихерту подготовить для юбилейного издания свои недавние лекции по основаниям электродинамики, то же самое он предложил Гильберту относительно его лекций по основаниям геометрии. (Это был тот самый Вихерт, который был официальным оппонентом Гильберта на его выпускных экзаменах в Кёнигсберге, а теперь так же, как и он, профессор в Гёттингене.) Эпиграфом к своей работе Гильберт выбрал цитату из Канта, отдавая тем самым должное своему согражданину, чей априорный взгляд на природу геометрических аксиом был поколеблен новым аксиоматическим методом: «Любое человеческое знание начинается с интуиции, затем переходит к понятиям и завершается идеями».

Хотя времени было в обрез, он успел отослать корректуру этой работы в Цюрих, чтобы Минковский смог её просмотреть. Как всегда, оценка Минковского была высокой и пророческой. По его мнению, работа должна была стать классической и оказать большое влияние на мышление современных и будущих математиков.

«Совсем незаметно, что в конце работы тебе пришлось так сильно спешить, — уверял он Гильберта. — Быть может, если бы у тебя было больше времени, работа утратила бы впечатление свежести».

Минковский не был слишком счастлив в Швейцарии. «Откровенно говоря, принимай эту новость легче, я с радостью готов вернуться в Германию». Его образ мышления и манера чтения лекций не были популярны в Цюрихе, «где студенты, даже наиболее способные из них... привыкли получать всё в разжёванном виде». Однако он не решался сделать это признание достоянием гласности в Германии. «Я чувствую, что, даже если бы у меня и была какая-нибудь надежда на новое назначение, в глазах многих я бы выглядел смешным».

Гильберт пытался подбодрить Минковского, пригласив его на церемонию открытия памятника Гауссу и Веберу в Гёттингене. Дни, проведённые в Гёттингене, показались Минковскому «похожими на сон», когда в конце недели он должен был вернуться к «суровой действительности» Цюриха. «Однако существование этих дней так же верно, как твоя аксиома арифметики 18 = 17 + 1... Каждый, кто в последнее время побывал в Гёттингене, не может не поразиться тому стимулирующему влиянию, которое оказывает тамошнее общество».

Сразу же, как только лекции Гильберта вышли из печати под названием Основания геометрии, они стали объектом внимания всего математического мира.

Один рецензент из Германии нашёл книгу столь красивой и простой, что поспешил предсказать ей стать в ближайшем будущем учебником по элементарной математике.

По мнению Пуанкаре, эта работа была классической: «Современные геометры, считающие, что они достигли предела в признании неевклидовой геометрии, основанной на отрицании постулата о параллельных прямых, расстанутся с этой иллюзией после ознакомления с работой профессора Гильберта. В ней они найдут разрушенными всё те тесные рамки, в которые они нас хотели заключить».

По мнению Пуанкаре, в работе был один-единственный пробел. «По-видимому, профессора Гильберта интересует только логическая сторона дела, — замечает он. — Имея ряд предложений, он находит, что все они следуют из первого. Его не интересует происхождение этого первого предложения с психологической точки зрения... Аксиомы постулируются, мы не знаем их происхождения; при таком подходе столь же легко постулировать A равным C... С этой стороны его работа несовершенна, но за это её не стоит осуждать. В действительности надо смириться с тем, что никто не может достигнуть совершенства. Достаточно того, что он помог философии математики сделать важный шаг вперёд...»

Американский рецензент пророчески писал: «Широкое распространение принципов этой работы принесёт много пользы для логического метода в любой науке и для ясного мышления и выражения мысли вообще».

По мнению Макса Дена, бывшего в то время слушателем его лекций, решающим фактором, определившим влияние работы Гильберта, был «характерный гильбертов дух... соединяющий в себе логическую мощь с крайним чувством реальности, презирающий условности и традиции, почти с кантианским удовольствием преобразующий любую существенную идею в свою противоположность, полностью использующий преимущества свободы математического мышления!».

В большой мере успех Гильберта, как и самого Евклида, обязан стилю и логическому совершенству изложения работы, а не её оригинальности. Однако, кроме привлекательного и легко воспринимаемого изложения современной точки зрения, он сделал ещё кое-что, оказавшееся чрезвычайно важным. Установив образец современного строгого мышления в виде традиционной лестницы — первичные понятия, аксиомы, теоремы, — он пошёл значительно дальше. Став в последующие годы общепринятым, его подход получил название «метаматематика» — буквально: «за пределами математики». В отличие от Евклида Гильберт требовал, чтобы его система аксиом удовлетворяла некоторым логическим требованиям:

Она должна быть полной, т.е. такой, чтобы из неё можно было вывести любую теорему.

Она должна быть независимой, т.е. отсутствие одной из аксиом системы делает невозможным доказательство, по крайней мере, одной теоремы.

Она должна быть непротиворечивой, т.е. не позволяющей получать противоречащих друг другу теорем.

Наиболее значительной стороной этой части работы Гильберта была предпринятая им попытка доказать последнее требование — что аксиомы непротиворечивы. Это эквивалентно доказательству того, что обращение с ними никогда не приведёт к противоречию; короче, что, исходя из данных аксиом, невозможно получить как саму теорему, так и её отрицание. При новом понимании математической теории как системы теорем, выводимых дедуктивным путём из множества произвольно выбранных аксиом, понятие непротиворечивости теории было единственной заменой интуитивной истины.

Как мы видели, один метод доказательства непротиворечивости уже был. Этим методом было доказано, что любое противоречие в неевклидовой геометрии влечёт некоторое противоречие в евклидовой геометрии. Таким образом, было показано, что неевклидова геометрия столь же непротиворечива, как и евклидова геометрия.

Следующий шаг, предпринятый Гильбертом, был явно беспрецедентным, хотя и довольно очевидным. Используя методы аналитической геометрии, он показал, что любое противоречие в евклидовой геометрии должно повлечь противоречие в арифметике вещественных чисел. Тем самым вопрос о непротиворечивости евклидовой и неевклидовой геометрии был сведён к аналогичному вопросу об арифметике вещественных чисел, которая, по мнению всех математиков, считалась непротиворечивой.

Спустя несколько месяцев после выхода из печати небольшая книжка Гильберта об основаниях геометрии стала бестселлером в математической литературе. Были запланированы переводы её на французский и английский языки, позже она была переведена и на другие языки ¹⁰. Студенты Гильберта, только год назад слышавшие, что он говорил «только о полях алгебраических чисел», с изумлением наблюдали за успехом этой книги. Каким образом Гильберту снова удалось вторгнуться в новую область математики и создать в ней выдающееся зрелое произведение? Однако в тот момент, когда они задавали себе этот вопрос, Гильберт начал публиковать работы в ещё одной, совершенно новой области математики.

IX ПРОБЛЕМЫ

«Чистая математика развивается, когда к решению старых проблем привлекаются новые методы, — любил говорить своим ученикам Клейн. — Приобретаемое таким образом лучшее понимание старых вопросов приводит к возникновению новых проблем».

По-видимому, лучшей иллюстрацией к этому утверждению Клейна был проект, за который взялся Гильберт. Летом 1899 года, сразу же после издания Оснований геометрии, он обратился к одной старой знаменитой проблеме, известной как принцип Дирихле. С этой проблемой были связаны имена всех крупнейших представителей математической школы Гёттингена.

Суть этой проблемы составляла одна логическая трудность, на которую стали обращать внимание только со времен Вейерштрасса. Гаусс, Дирихле, Риман и другие предполагали, что всегда существует решение так называемой краевой задачи для уравнения Лапласа. Это предположение было основано на физической интуиции, позволяющей всегда считать, что в соответствующей реальной ситуации, описываемой этой математической задачей, должен был быть определённый физический результат, или решение. Кроме того, с чисто математической стороны Гаусс заметил, что краевая задача для этого же уравнения может быть сведена к задаче минимизации некоторого двойного интеграла от функций с непрерывными частными производными, имеющих заданные граничные значения. В силу положительности этого двойного интеграла, очевидно, должна была существовать наибольшая нижняя грань для его значений, из чего делался вывод, что для одной из рассматриваемых функций этот интеграл принимал значение этой грани.

Рассуждение такого рода стало известно под названием принципа Дирихле после того, как Бернгард Риман весьма свободно пользовался им в докторской диссертации 1851 года для обоснования своей геометрической теории функций и присвоил ему имя своего учителя Лежёна Дирихле. Последний затрагивал в своих лекциях частный случай этого принципа.

Сейчас, оглядываясь в прошлое, мы считаем диссертацию Римана одним из самых крупных событий в истории современной математики. В те же времена, однако, доверие к ней было подорвано, когда Вейерштрасс подверг критике принцип Дирихле. Как указывал Вейерштрасс, предположение о том, что среди допустимых функций должна существовать та, на которой интеграл принимает своё наименьшее значение, не является обоснованным с математической точки зрения.

Для нематематика может показаться бессмысленным выдвинутое Вейерштрассом требование математического обоснования принципа, безусловно применимого в физических ситуациях. Но в действительности это не так, что и признал сам Риман после критики Вейерштрасса. Только строгое математическое доказательство может установить окончательную истинность математического утверждения и гарантировать, что оно всегда дает адекватное математическое описание физического явления.

Сам Риман, однако, не был серьёзно обеспокоен критикой Вейерштрасса. Ему принадлежало не одно открытие в теории функций, основанное на аналогичных физических ситуациях, связанных, в частности, с распространением электричества в проводнике. Он верил, что задача, которая «разумна физически», будет «разумна математически». Риман был убеждён, что, если потребуется, можно будет получить и математическое доказательство существования искомого минимума. Однако он умер молодым, не дожив до сорока лет; спустя же несколько лет после его смерти Вейерштрасс смог с уверенностью показать, что принцип Дирихле не всегда выполняется. Для этого он построил пример, в котором нельзя было найти функции, минимизирующей интеграл при заданных граничных условиях.

Это могло бы означать конец принципа Дирихле, но этого не случилось. Хотя на некоторое время математики и отвернулись от теории Римана, она была слишком важна в математической физике, чтобы сбрасывать её со счетов. Так как сам принцип оказался в общем случае неверным, математикам пришлось изобретать различные искусные ad hoc ¹¹ методы доказательства теорем существования, которые Риман получал на основе принципа Дирихле. Таким образом им удалось, хотя и не с тем изяществом, получить, по существу, такие же конечные результаты, что и Риману.

К тому времени, когда Гильберт обратился к принципу Дирихле, математики потеряли всякую надежду на его спасение. Совсем незадолго до этого Карл Нейман (сын Франца Неймана), которому принадлежали одни из важнейших работ в этой области, посетовал на то, что принцип Дирихле, «такой красивый и имеющий такие важные приложения в будущем, навечно исчез из поля зрения».

В отличие от многих своих современников, для которых требование строгости было обузой, Гильберт был твёрдо убеждён, что строгость ведёт к упрощению. Он испытывал чувство глубокого восхищения перед тем, как Вейерштрасс смог преобразовать интуитивный анализ непрерывности в строгую и логическую систему. Однако он не позволил дать себя увлечь вейерштрассовской критикой принципа Дирихле. Для него, как он говорил, «заманчивая простота и несомненное богатство возможных приложений» принципа сочетались с «убеждённостью в заложенной внём истине».

Характерной чертой для подхода Гильберта к математике являлось рассмотрение заложенных в ней понятий с простейших, исходных точек зрения. Так поступил он и теперь «со всей наивностью и свободой от традиций и предубеждений, характерными только для истинно великих исследователей», как заметил один из его более поздних учеников. В сентябре 1899 года, спустя почти пятьдесят лет после диссертации Римана, он смог представить Германскому математическому обществу первую попытку того, что в ответ на замечание Неймана он назвал «воскрешением принципа Дирихле».

За несколько минут — вся работа, включая введение, занимала всего около пяти страниц — он показал, как, накладывая некоторые ограничения на кривые и граничные условия, можно устранить возражения Вейерштрасса и вернуть теории Римана её первоначальную красоту и простоту. Согласно одному американскому математику, присутствовавшему на этом собрании, этот подход к знаменитой проблеме вызвал «всеобщий восторг и удивление». Само рассуждение было простым, однако вовсе не интуитивным. Клейн отметил с восхищением: «Гильберт прижал волосы на поверхностях» ¹².

(Спустя шесть лет, по случаю столетия Гёттингенского научного общества, Гильберт снова вернулся к принципу Дирихле и привёл второе доказательство.)

«Работы Гильберта в этой области принадлежат к его наиболее глубоким и выдающимся достижениям. Они знаменуют больше, чем завершение целого этапа, — писал один из его более поздних учеников, которому также принадлежит важная заслуга в этой области. — Доказательство существования Гильберта не только было существенно упрощено и обобщено усилиями многих математиков, но ему был также придан важный конструктивный характер. Физик Вальтер Ритц создал под влиянием Гильберта из реабилитированного принципа Дирихле мощный метод для численного решения краевых задач, пользуясь дифференциальными уравнениями в частных производных, метод, который уже в наше время превратил вычислительные машины в становящееся всё более эффективным средство численной математики...»

После своего успеха с принципом Дирихле Гильберт впервые в своей научной деятельности решил прочитать в зимнем семестре 1899–1900 года курс вариационного исчисления. Последнее представляет собой область анализа, имеющую дело с задачами на нахождение экстремума, в которых (как и в случае проблемы Дирихле) минимизируемая или максимизируемая величина зависит не от одного численного аргумента и даже не от конечного их числа, а от целой переменной кривой, или функции, или даже от системы переменных кривых.

Гильберту уже не раз удавалось убеждаться на опыте, что отдельные знаменитые задачи составляют жизненную силу математики. По этой причине вариационное исчисление его особенно привлекало. Это была математическая теория, выросшая из решения одной конкретной задачи.

Проблема «линии скорейшего спуска» была предложена Иоганном Бернулли в конце XVII века как вызов математикам того времени, а особенно своему старшему брату Якобу, которого он публично осмеивал за его некомпетентность. Несколько математиков (включая Ньютона) предъявили решения; однако презираемый старший брат превзошёл всех своим «довольно неизящным» решением. В нём удалось выявить факт, кроме него никем не замеченный, что задача отыскания в бесконечном множестве возможных кривых одной, обладающей заданным свойством минимальности или максимальности, представляет существенно новый тип задач, требующих для своего решения создания новых методов.

Одним из студентов, посещавших в то время лекции Гильберта по вариационному исчислению, был Макс фон Лауэ.

«...Убедительным впечатлением, — писал фон Лауэ о своих студенческих днях, — было моё удивление, когда я осознал, как много информации о природе можно получить математическими методами. Глубокое благоговение к теории охватывало меня, когда она бросала неожиданный свет на неясные до того факты. Чистая математика также не могла не произвести на меня впечатления, особенно в блестящих курсах Давида Гильберта».

«Этот человек, — добавлял будущий Нобелевский лауреат, — живёт в моей памяти как, быть может, самый великий гений, которого мне довелось увидеть».

Хотя Вейерштрассу и удалось сделать вариационное исчисление значительно более строгим, оно по-прежнему представляло собой относительно заброшенную ветвь математики. В период своих зимних лекций Гильберту удалось получить несколько важных результатов. Среди них была теорема, в которой формулировались и доказывались условия дифференцируемости минимизирующей кривой, на которой во многих случаях достигается минимум.

Однако в действительности математические интересы Гильберта в то время были более разнообразны, чем когда-либо после его доцентских дней в Кёнигсберге. Исследования в геометрии продолжались в ряде публиковавшихся работ. Кроме того, он написал работу под названием «Понятие числа», в которой, проникшись вновь обретённой страстью к аксиоматическому методу, он предлагая заменить им обычный «генетический» (как он его назвал) подход к действительным числам. В ней он ввёл понятие максимальной (или нерасширяемой) модели с принадлежащей ему аксиомой полноты. Именно в период этой необычайно разнообразной деятельности к нему прибыло приглашение выступить с одним из основных докладов на втором международном конгрессе математиков в Париже летом 1900 года.

Открывающееся перед ним новое столетие манило его, как чистый лист бумаги с остро отточенным карандашом. Ему хотелось произнести речь, которая соответствовала бы важности этого события. В своём новогоднем письме Минковскому он упомянул о получении приглашения и вспомнил два столь поразивших его выступления на первом международном конгрессе — блистательную, но специальную лекцию Гурвица по истории современной теории функций и популярную беседу Пуанкаре о взаимосвязи между анализом и физикой. Он всегда хотел ответить Пуанкаре, выступив в защиту развития математики ради её собственных целей. Была также и другая мысль. Он часто размышлял о важности конкретных проблем в развитии математики. Быть может, ему стоило обсудить направление математики в грядущем столетии в терминах некоторых важных проблем, на которых математики могли бы сконцентрировать свои усилия. Каково было мнение Минковского? Минковский написал, что ему надо несколько обдумать этот вопрос.

5 января 1900 года он снова написал: «Я перечитал лекцию Пуанкаре... и нашёл, что все его утверждения высказаны в такой неопределённой форме, что на них нельзя возразить... Так как ты будешь говорить перед специалистами, я думаю, что лекция в стиле Гурвица предпочтительнее, чем сплошная болтовня, как у Пуанкаре... В действительности это зависит не столько от самого предмета, сколько от способа его изложения. Однако ограничение темы доклада позволит тебе увеличить аудиторию вдвое...»

«Наиболее соблазнительной была бы попытка заглянуть в будущее и перечислить проблемы, на которых математики могли бы попробовать себя в грядущем столетии. С такой темой ты смог бы заставить говорить о твоем докладе спустя десятилетия».

Минковский, однако, не упустил возможности указать также на существование возражений против выбора этой темы. Гильберт вряд ли захочет поделиться своими собственными идеями по поводу решения некоторых проблем. Международная аудитория, в отличив от немецкой, не будет столь приветствовать философские обсуждения. Пророчество не выйдет легким.

Ответа от Гильберта не последовало.

25 февраля Минковский писал жалобное письмо в Гёттинген. «Как могло случиться, что от тебя ничего не слышно? Моё последнее письмо содержало лишь мнение, что, если ты выступишь с прекрасным докладом, это будет превосходно. Хорошие советы ведь нелегко давать».

Но Гильберт ещё не сделал выбора относительно темы своего выступления на конгрессе.

29 марта он советовался с Гурвицем. «Мне надо начинать готовиться к основному докладу в Париже, а я ещё всё колеблюсь в выборе темы... Лучшим был бы взгляд в будущее. Что ты думаешь о возможном направлении развития математики в следующем столетии? Было бы очень интересно и поучительно услышать твоё мнение об этом». Об ответе Гурвица ничего не известно. Гильберт продолжал размышлять о будущем математики в XX столетии. К июню он всё ещё не приготовил доклада, и программа конгресса была разослана без упоминания о нём.

Минковский был страшно огорчён. «Моё желание приехать на конгресс теперь почти пропало».

Наконец, в середине июля от Гильберта прибыл пакет с корректурой. Это был долгожданный текст доклада. Под скромным названием Математические проблемы он должен был быть прочитан в Париже и почти одновременно с этим опубликован в Nachrichten Гёттингенского научного общества.

Об отказе Минковского приехать в Париж больше не могло идти и речи.

Он читал корректуру внимательно и с интересом. В ней Гильберт подчеркнул важность проблем в формировании направлений развития науки, выявил черты великих плодотворных проблем и перечислил требования к их «решению». Затем он сформулировал и обсудил 23 отдельные проблемы, решения которых, по его убеждению, сыграют важную роль в прогрессе математики в наступающем столетии.

Первые шесть проблем относились к основаниям математики, к тому, что, по его мнению, явилось великим достижением только что кончившегося столетия: открытие неевклидовой геометрии и прояснение понятия арифметического континуума, или системы вещественных чисел. В них сильно сказывалось влияние недавней работы по основаниям геометрии и его энтузиазма по поводу возможностей аксиоматического метода. Другие проблемы были более специальны и индивидуальны, частью старые и хорошо известные, частью новые, однако все они затрагивали прошлые, настоящие или будущие интересы Гильберта. Последняя, двадцать третья проблема фактически представляла скорее некоторое предложение на будущее, чем проблему, — призыв к математикам грядущего столетия обращать больше внимания на, по его мнению, несправедливо заброшенный предмет — вариационное исчисление.

С особым энтузиазмом Минковский отнёсся ко второй проблеме из списка Гильберта. В ней впервые встречается утверждение, ставшее известным в математике XX столетия как «проблема непротиворечивости».

Надо помнить, что в работе Гильберта по основаниям геометрии непротиворечивость геометрических аксиом была установлена сведением к утверждению о непротиворечивости арифметики вещественных чисел, которое принималось всеми математиками. Но всё же как обстоит дело с арифметикой? Действительно ли она непротиворечива? Если строить арифметику как аксиоматическую теорию, как это было предложено Гильбертом в недавней работе «О понятии числа», то этот вопрос требовал ответа.

Адвокат может быть удовлетворен тем, что «преобладание улик» свидетельствует «без всякого сомнения», что арифметика в самом деле свободна от противоречий. Однако Гильберт не захотел стать адвокатом. Для него, как математика, непротиворечивость арифметики должна была быть установлена с той степенью определённости, которая непостижима ни в юриспруденции, ни в других сферах человеческой деятельности, отличных от математики. В своей второй проблеме он ставил вопрос о математическом доказательстве непротиворечивости аксиом арифметики вещественных чисел. Для того чтобы подчеркнуть значение этой проблемы, он добавил следующее:

«Если какому-нибудь понятию приписаны противоречащие друг другу признаки, то я скажу, что это понятие математически не существует... В рассматриваемом случае, где речь идет об аксиомах арифметики вещественных чисел, доказательство непротиворечивости этих аксиом равносильно доказательству математического существования понятия полной системы вещественных чисел, или континуума. В самом деле, если удастся полностью доказать непротиворечивость этих аксиом, то все соображения, которые подчас приводились против существования полной системы вещественных чисел, становятся полностью необоснованными».

Наконец-то, чувствовал Гильберт, это даст ответ Кронекеру.

«Чрезвычайно оригинально, — заметил Минковский, — высказывать в качестве проблемы на будущее то, что математика давно считала своим достоянием — арифметические аксиомы. Что скажут на это большое число дилетантов в аудитории? Увеличится ли их уважение к нам? Тебе придется вступить в бой также и с философами!»

В следующие несколько недель Минковский и Гурвиц изучали корректуру лекции Гильберта и давали советы по поводу изложения её на конгрессе. Оба они были озабочены её чрезмерной длиной. Обширное введение к своим проблемам Гильберт заключил волнующим высказыванием, в котором он повторил своё убеждение («разделяемое, несомненно, каждым математиком, но которое никто не подтвердил доказательством»), что каждая конкретная математическая проблема, несомненно, должна быть доступна строгому решению или в форме действительного ответа на поставленный вопрос, или с помощью доказательства невозможности её решения и тем самым неизбежной неудачи всех попыток её решить. Затем он воспользовался случаем, чтобы со всей настойчивостью публично отрицать «Ignoramus et ignorabimus» — мы не знаем и не будем знать — высказывание Эмиля Дюбуа-Реймонда, бывшее популярным в прошедшем столетии:

«Мы слышим внутри себя постоянный призыв: вот проблема, ищи её решение. Ты можешь найти его с помощью чистого мышления, ибо в математике не существует ignorabimus».

Как Минковский, так и Гурвиц считали, что это будет эффектной концовкой выступления. Затем можно было бы, наверное, распространить список проблем среди делегатов.

«Будет лучше, — увещевал Минковский, — если ты не используешь полностью всё отпущенное время».

28 июля Минковсинй отправил правку корректуры обратно: «На самом деле, я верю, что эта лекция, которая, несомненно, будет прочитана всеми математиками без исключения, повысит, насколько это ещё возможно, твою популярность среди молодых математиков!»

В воскресенье, 5 августа, два друга встретились в Париже.

Тысяча математиков заявили ранее о своём намерении приехать на конгресс; вместе с ними должны были приехать почти семьсот членов их семей, желающих увидеть Всемирную выставку века. Однако слухи о толпах, высоких ценах и жаркой погоде отпугнули многих из них. Утром 6 августа, когда Пуанкаре открывал вступительное заседание, вся аудитория едва превышала 250 человек.

На следующий день после дня открытия математики покинули чуждую им территорию выставки и отправились на левобережный холм, где Ecole Polytechnique и Ecole Normale Superieure ¹³ с двух сторон граничат с Пантеоном Наполеона и где узкая улочка ведёт вниз к потемневшим зданиям Сорбонны.

Хотя в прошедшем столетии наблюдалось развитие многих новых областей математики, разделение конгресса на секции осталось традиционным. Чистая математика была представлена секциями арифметики, алгебры, геометрии и анализа, а прикладная математика — одной секцией механики. Общие секции включали библиографию и историю в одной из них и педагогику и методику в другой и расценивались более низко, чем математические секции; лекции на них хотя и представляли интерес для более широкого круга, но «не были такими ценными с математической точки зрения», как писал один присутствовавший американец. Первоначально доклад Гильберта планировался на пленарное заседание в день открытия, но из-за опоздания его перенесли на совместное заседание двух общих секций, на утро 8 августа.

Человеку, взошедшему в то утро на трибуну, не было ещё сорока лет, он был среднего роста и гибкого телосложения, быстрый, с выделяющимся высоким лбом, лысый, за исключением нескольких тонких пучков ещё красноватых волос. На крупном носу устойчиво сидели очки. Маленькая бородка и несколько беспорядочные усы скрывали рот, удивительно широкий и благородный для такого хрупкого подбородка. Ясные голубые глаза за блестящими стеклами очков смотрели невинно, но твёрдо. Несмотря на внешне непритязательный вид докладчика, вокруг него создавалась поразительная атмосфера энергии и интеллекта.

Ему уже удалось распространить на французском языке часть своей речи. В то время это было необычным делом, и его слушатели были удивлены и благодарны.

Медленно и отчётливо для тех, кто плохо понимал по-немецки, он начал свою речь.

X БУДУЩЕЕ МАТЕМАТИКИ 14

«Кто из нас не хотел бы приоткрыть завесу, за которой скрыто наше будущее, чтобы хоть одним взглядом проникнуть в предстоящие успехи нашей науки и тайны её развития в предстоящие столетия? Каковы будут те особенные цели, которые поставят перед собой ведущие математические умы грядущих поколений? Какие новые методы и новые факты будут открыты в новых столетиях на широком и богатом поле математической мысли?

История учит, что развитие науки протекает непрерывно. Мы знаем, что каждый век имеет свои проблемы, которые последующая эпоха или решает, или отодвигает в сторону, как бесплодные, чтобы заменить их новыми. Чтобы представить себе возможный характер развития математического знания в ближайшем будущем, мы должны перебрать в нашем воображении вопросы, которые ещё остаются нерешёнными, обозреть проблемы, которые ставит современная наука и решения которых мы ждём от будущего. Такой обзор проблем кажется мне сегодня, на рубеже нового столетия, особенно своевременным. Ведь завершение великой эпохи не только заставляет нас оглянуться на прошедшее, но и направляет нашу мысль в неизвестное будущее.

Нельзя отрицать глубокое значение, какое имеют определённые проблемы для продвижения математической науки вообще, и важную роль, которую они играют в работе отдельного исследователя. Всякая научная область жизнеспособна, пока в ней имеется избыток новых проблем; отсутствие проблем предвещает отмирание или прекращение самостоятельного развития. Как вообще каждое человеческое начинание преследует определённые цели, так и математическое творчество требует своих проблем. В решении проблем исследователь укрепляет свои силы, находит новые методы и новые точки зрения, открывает более широкие и свободные горизонты.

Трудно, а часто и невозможно заранее правильно оценить значение отдельной задачи; ведь в конечном счёте её ценность определится пользой, которую она принесёт науке. Тем не менее мы можем спросить, существуют ли общие признаки, которые характеризуют хорошую математическую проблему. Один старый французский математик сказал: «Математическую теорию можно считать совершенной только тогда, когда ты сделал её настолько ясной, что берёшься изложить её содержание первому встречному». Это требование ясности и лёгкой доступности, которое здесь так резко ставится в отношении математической теории, я бы поставил ещё резче в отношении математической проблемы, если она претендует на совершенство; ведь ясность и легкая доступность нас привлекают, а сложное отпугивает.

Математическая проблема, кроме того, должна быть настолько трудной, чтобы нас привлекать, и в то же время не совсем недоступной, чтобы не сделать безнадёжными наши усилия. Она должна быть путеводным знаком на извилистых тропах, ведущих к сокрытым истинам, награждая в конце концов нас радостью найденного решения.

Математики прошлых столетий привыкли со страстным рвением отдаваться решению отдельных трудных задач. Они знали цену трудной задаче. Я напомню только поставленную Иоганном Бернулли задачу о линии быстрейшего спуска. Как показывает опыт, объяснял Бернулли, публично оповещая о своей задаче, ничто с такой силой не побуждает высокие умы к работе над обогащением знания, как постановка трудной и в то же время полезной задачи. Поэтому он надеется заслужить благодарность математического мира, если он, следуя примеру таких мужей, как Мерсенн, Паскаль, Ферма, Вивиани и другие, подобно им в своё время, предложит задачу выдающимся аналитикам своего времени, чтобы они могли на ней, как на пробном камне, испытать достоинства своих методов и измерить свои силы. Этой задаче Бернулли и другим аналогичным задачам обязано своим зарождением вариационное исчисление.

Известно утверждение Ферма о том, что диофантово уравнение

xⁿ + yⁿ = zⁿ

неразрешимо в целых числах, если не считать некоторых очевидных решений. Проблема доказательства этой неразрешимости даёт поразительный пример того, какое побуждающее влияние на науку может оказать специальная и, на первый взгляд, малозначительная проблема. Ибо, побуждённый задачей Ферма, Куммер пришёл к введению идеальных чисел и к открытию закона об однозначном разложении чисел в круговых полях на идеальные простые множители — теоремы, которая благодаря её обобщению на произвольные поля алгебраических чисел, полученному Дедекиндом и Кронекером, является центральной в современной теории чисел и значение которой выходит далеко за пределы теории чисел в область алгебры и теории функций.

Если касаться совершенно другой области исследований, то я напомню вам о задаче трёх тел. То обстоятельство, что Пуанкаре предпринял новое рассмотрение и почти приблизился к решению этой трудной задачи, привело к плодотворным методам и далеко идущим принципам, введённым этим учёным в небесную механику, методам и принципам, которые сейчас признаются и применяются также и в практической астрономии.

Обе упомянутые проблемы — проблема Ферма и проблема трёх тел — кажутся нам как бы противоположными полюсами: первая представляет собой свободное достижение чистого разума, принадлежащее области абстрактной теории чисел, вторая выдвинута астрономией и необходима для познания простейших основных явлений природы.

Часто, однако, случается, что одна и та же специальная проблема находит приложение и весьма различных областях математического знания. Так, проблема о кратчайшей линии играет важную историческую и принципиальную роль одновременно в основаниях геометрии, в теории кривых и поверхностей, в механике и в вариационном исчислении. А как убедительно продемонстрировал Ф. Клейн в своей книге об икосаэдре значение проблемы правильных многогранников в элементарной геометрии, теории групп, теории алгебраических и линейных дифференциальных уравнений.

Чтобы осветить важность отдельных проблем, я позволю себе ещё сослаться на Вейерштрасса, считавшего для себя большой удачей то стечение обстоятельств, которое позволило ему в начале своей научной деятельности заняться такой значительной проблемой, как проблема обращения Якоби.

После того как мы рассмотрели общее значение проблем в математике, обратимся к вопросу о том, из какого источника математика черпает свои проблемы. Несомненно, что первые и самые старые проблемы в каждой области математики возникли из опыта и поставлены нам миром внешних явлений. Даже правила счёта с целыми числами были открыты на этом пути ещё на ранней ступени человеческого развития так же, как и теперь ребёнок познаёт применение этих правил эмпирическим методом. То же относится к первым задачам геометрии, пришедшим с античных времен, таким, как например, удвоение куба, квадратура круга, а также к старейшим задачам теории численных уравнений, теории кривых, дифференциального и интегрального исчислений, вариационного исчисления, теории рядов Фурье и теории потенциала, не говоря уже о всём богатстве проблем собственно механики, астрономии и физики.

При дальнейшем развитии какой-либо области математики человеческий ум, обнадёженный удачами, проявляет уже самостоятельность; он сам ставит новые и плодотворные проблемы, часто без заметного влияния внешнего мира, с помощью только логического сопоставления, обобщения, специализирования, удачного расчленения и группировки понятий и выступает затем сам на первый план как постановщик задач. Так возникли задача о простых числах и другие задачи теории чисел, теория Галуа, теория алгебраических инвариантов, теория абелевых и автоморфных функций и на самом деле почти все тонкие вопросы современной теории чисел и теории функций.

А между тем во время действия созидательной силы чистого мышления внешний мир снова вступает в действие: он навязывает нам своими реальными фактами новые вопросы и открывает нам новые области математики. И в процессе включения этих новых областей знания в царство чистого мышления мы часто находим ответы на старые нерешённые проблемы и таким путём наиболее успешно продвигаем вперёд старые теории. На этой постоянно повторяющейся и сменяющейся игре между мышлением и опытом, мне кажется, и основаны те многочисленные и поражающие аналогии и та кажущаяся предустановленной гармония, которые математик так часто обнаруживает в задачах, методах и понятиях различных областей его науки.

Остается кратко обсудить, какие общие требования могут быть предъявлены к решению математической проблемы. Прежде всего я хотел бы сказать о требованиях, благодаря которым удаётся убедиться в правильности ответа с помощью конечного числа заключений и притом на основании конечного числа предпосылок, которые кладутся в основу каждой проблемы и которые должны быть в каждом случае точно сформулированы. Это требование логической дедукции с помощью конечного числа заключений есть не что иное, как требование строгости в рассуждениях. Действительно, требование строгости, которое в математике уже вошло в поговорку, соответствует общей философской потребности нашего разума; с другой стороны, только выполнение этого требования приводит к выявлению полного значения существа проблемы и её плодотворности. Новая проблема, особенно если она вызвана к жизни явлениями внешнего мира, подобна молодому побегу, который может расти и приносить плоды, только если он будет заботливо и по строгим правилам садоводства взращиваться на старом стволе — твёрдой основе нашей математической науки.

Будет большой ошибкой думать при этом, что строгость в доказательстве есть враг простоты. Наоборот, многочисленные примеры убеждают нас в том, что строгие методы являются в то же время простейшими и наиболее доступными. Именно стремление к строгости и заставляет искать нас простейшие доказательства. Это же стремление часто прокладывает путь к методам, которые оказываются более плодотворными, чем старые, менее строгие методы. Так, теория алгебраических кривых благодаря более строгим теоретико-функциональным методам и последовательному применению трансцендентных методов значительно упростилась и приобрела большую цельность. Далее, доказательство законности применения четырех элементарных арифметических действий к степенным рядам, а также почленного дифференцирования и интегрирования этих рядов и основанное на этом признание полезности степенных рядов, несомненно, способствовало упрощению всего анализа, в особенности теории исключения и теории дифференциальных уравнений, а также доказательству теорем существования в этих теориях. Но особенно разительным примером, иллюстрирующим мою мысль, является вариационное исчисление. Исследование первой и второй вариаций определённого интеграла приводило к крайне сложным вычислениям, а соответствующие приёмы, применяемые старыми математиками, не были достаточно строгими. Вейерштрасс указал нам путь к новому и вполне надёжному обоснованию вариационного исчисления. На примерах простого и двойного интегралов я вкратце намечу в конце моего доклада, как этот путь немедленно даёт поразительное упрощение вариационного исчисления. Именно, для установления необходимых и достаточных критериев максимума и минимума становится излишним вычисление второй вариации и даже частично отпадает необходимость в утомительных рассуждениях, связанных с первой вариацией. Я уже не говорю о тех преимуществах, которые возникают оттого, что исчезает потребность в рассмотрении тех вариаций, для которых значения производных функций меняются лишь незначительно.

Предъявляя к полному решению проблемы требование строгости в доказательстве, я хотел бы, с другой стороны, опровергнуть мнение о том, что совершенно строгие рассуждения применимы только к понятиям анализа или даже лишь одной арифметики. Такое мнение, поддерживаемое иногда и выдающимися математиками, я считаю совершенно ложным. Такое одностороннее толкование требования строгости быстро приводит к игнорированию всех понятий, возникших из геометрии, механики, физики, приостанавливает приток нового материала из внешнего мира и в конце концов приводит даже к отбрасыванию понятий континуума и иррационального числа. А сколь жизненно важный нерв был бы отрезан от математики, если бы из неё пришлось изъять геометрию и математическую физику! Наоборот, я считаю, что всякий раз, когда математические понятия зарождаются из теории познания, или в геометрии, или в естественнонаучных теориях, перед математикой возникает задача исследовать принципы, лежащие в основе этих понятий, и так обосновать эти понятия с помощью полной и простой системы аксиом, чтобы строгость новых понятий и их применимость к дедукции ни в какой мере не уступали старым арифметическим понятиям.

Новые понятия с необходимостью влекут и новые обозначения. Мы выбираем их таким образом, чтобы они напоминали те явления, которые послужили поводом для образования этих понятий. Так, геометрические фигуры являются образами для напоминания пространственных представлений и в качестве таковых используются всеми математиками. Кто не связывает с двумя неравенствами a > b > c картинку трёх следующих друг за другом точек на прямой, которые геометрически выражают понятие «между»? Кто не пользуется образом вложенных друг в друга отрезков и прямоугольников, если нужно провести полное и строгое доказательство трудной теоремы о непрерывности функции или существования предельной точки? Кто может обойтись без фигуры треугольника, окружности с заданным центром или без тройки взаимно перпендикулярных осей? Или кто мог бы отказаться от образа векторного поля или картины семейства кривых или поверхностей с их огибающей — понятий, играющих столь важную роль в дифференциальной геометрии, в теории дифференциальных уравнений, в основах вариационного исчисления и в других чисто математических областях знаний?

Арифметические знаки — это записанные фигуры, а геометрические фигуры — это нарисованные формулы; никакой математик не мог бы обойтись без этих нарисованных формул, так же как и не мог бы отказаться при счёте от заключения в скобки или их раскрытия или применения других аналитических знаков.

Применение геометрических символов в качестве строгого средства доказательства предполагает точное знание и полное владение теми аксиомами, которые лежат в основе теории этих фигур, и поэтому для того, чтобы эти геометрические фигуры можно было включить в общую сокровищницу математических символов, необходимо строгое аксиоматическое исследование их понятийного содержания. Точно так же как при сложении двух чисел нужно подписывать цифры слагаемых в строгом порядке друг под другом, если мы хотим воспользоваться правилами вычислений, т.е. аксиомами арифметики, которые определяют правильные действия с цифрами, так и операции над геометрическими образами определяются теми аксиомами, которые лежат в основе геометрических понятий и связей между ними.

Сходство между геометрическим и арифметическим мышлением проявляется также в том, что в арифметических исследованиях мы так же мало, как и при геометрических рассмотрениях, прослеживаем до конца цепь логических рассуждений, вплоть до аксиом. Напротив, особенно при первом подходе к проблеме, мы и в арифметике, как и в геометрии, сначала пользуемся некоторым мимолётным, бессознательным, не вполне отчётливым комбинированием, опирающимся на доверие к некоторому арифметическому чутью, к действенности арифметических знаков, без чего мы не могли бы продвигаться в арифметике, точно так же как мы не можем продвигаться в геометрии, не опираясь на геометрическое воображение. В качестве примера арифметической теории, оперирующей строгим образом с геометрическими понятиями и знаками, может служить работа Минковского Геометрия чисел.

Сделаем ещё несколько замечаний относительно трудностей, которые могут представлять математические проблемы, и о преодолении этих трудностей.

Если нам не удаётся найти решение математической проблемы, то часто причина этого заключается в том, что мы ещё не овладели достаточно общей точкой зрения, с которой рассматриваемая проблема представляется лишь отдельным звеном в цени родственных проблем. Отыскав эту точку зрения, мы часто не только делаем более доступной для исследования данную проблему, но и овладеваем методом, применимым и к родственным проблемам. Примерами могут служить введённое Коши интегрирование по путям на комплексной плоскости и понятие идеала, введённое Куммером в теории чисел. Этот способ нахождения общих методов наиболее удобный и надежный, ибо если ищут общие методы, не имея в виду какую-нибудь определённую задачу, то эти поиски по большей части напрасны.

При исследовании математических проблем специализация играет, как я полагаю, ещё более важную роль, чем обобщение. Возможно, что в большинстве случаев, когда мы напрасно ищем ответа на вопрос, причина нашей неудачи заключается в том, что ещё не разрешены или полностью не решены более простые и лёгкие проблемы, чем данная. Тогда всё зависит от того, сумеем ли мы найти эти более лёгкие проблемы и осуществить их решение наиболее совершенными средствами, используя понятия, поддающиеся обобщению. Это правило является одним из самых мощных рычагов для преодоления математических трудностей, и мне кажется, что в большинстве случаев этот рычаг и приводят в действие, подчас бессознательно.

Бывает и так, что мы ищем решение при недостаточных предпосылках или идя в неправильном направлении, вследствие чего и не достигаем цели. Тогда возникает задача доказать неразрешимость данной проблемы при данных предположениях и выбранном направлении. Такие доказательства невозможности проводились ещё математиками древности, например, когда они показывали, что отношение гипотенузы равнобедренного прямоугольного треугольника к его катету есть иррациональное число. В новейшей математике вопрос о невозможности решений определённых проблем имеет выдающееся значение; таким образом, мы приходим к тому, что такие старые и трудные проблемы, как доказательство аксиомы о параллельных, как квадратура круга или решение уравнения пятой степени в радикалах, получают, наконец, строгое и вполне удовлетворяющее нас решение, хотя и в другом направлении, чем то, которое сначала предполагалось. Возможно, именно этот удивительный факт, наряду с другими философскими основаниями, создает уверенность (которую разделяет каждый математик, но которую до сих пор никто не подтвердил доказательством) в том, что каждая определённая математическая проблема непременно должна быть доступна точному решению либо в форме действительного ответа на поставленный вопрос, либо в форме доказательства невозможности её решения и вместе с тем неизбежной неудачи всех попыток её решить. Возьмите какую-нибудь определённую нерешённую проблему, скажем вопрос об иррациональности постоянной Эйлера ? или вопрос о существовании бесконечного количества простых чисел вида 2ⁿ + 1. Сколь недоступными нам ни кажутся эти проблемы сейчас и как ни беспомощно мы стоим сейчас перед ними, мы тем не менее твёрдо убеждены, что с помощью конечного числа логических заключений мы всё же получим их решение.

Является ли эта аксиома разрешимости каждой проблемы характерной особенностью только математического мышления или, быть может, имеет место общий, внутренне присущий нашему разуму закон, по которому все вопросы, которые он ставит, могут быть им разрешены? Ведь и в других науках также встречаются старые проблемы, которые были самым удовлетворительным образом и к величайшей пользе науки разрешены путем доказательства невозможности их решения. Я сошлюсь на проблему вечного движения. После безуспешных попыток конструирования вечного двигателя учёные стали исследовать соотношения, которые должны существовать между силами природы, в предположении, что такой двигатель невозможен. И эта обратная задача привела к открытию закона сохранения энергии, из которого и вытекает невозможность вечного движения в первоначальном понимании его смысла.

Это убеждение в разрешимости каждой математической проблемы является для нас мощным стимулом в работе. Мы слышим внутри себя постоянный призыв: вот проблема, ищи её решение. Ты можешь найти его с помощью чистого мышления, ибо в математике не существует ignorabimus».

В этом месте, пытаясь последовать совету Минковского и Гурвица и сократить свою речь, Гильберт перечислил только 10 проблем из полного списка, насчитывающего 23 проблемы. (Однако, так как позже эти проблемы стали известны под своими номерами в полном списке, мы приводим их в том же порядке.)

Первые три проблемы относятся к основаниям математики:

1. Доказать «континуум-гипотезу» Кантора: каждое ¹⁵ множество вещественных чисел находится во взаимно однозначном соответствии либо с множеством натуральных чисел, либо с множеством всех вещественных чисел (т.е. с континуумом).

2. Исследовать непротиворечивость аксиом арифметики.

6. Аксиоматизировать те физические науки, в которых важную роль играет математика.

«Мы до сих пор занимались только вопросами об основаниях математических наук. Действительно, занятия основами науки имеют особую привлекательность и изучение этих основ всегда принадлежит к наиболее почётным задачам исследователя. Вейерштрасс говорил: «Конечная цель, которую всегда нужно иметь в виду, состоит в том, чтобы достичь правильной точки зрения на основания... Но чтобы добиться какого-нибудь прогресса в науках, безусловно необходимо заниматься отдельными проблемами». В самом деле, для плодотворного исследования основ науки необходимо глубокое понимание её специальных теорий. Только тот строитель в состоянии заложить надёжный фундамент здания, который глубоко и во всех деталях понимает назначение этого здания».

Следующие четыре проблемы были взяты из арифметики и алгебры:

7. Доказать трансцендентность или, по крайней мере, иррациональность определённых чисел.

8. Доказать правильность чрезвычайно важного утверждения, высказанного Риманом: все нули определённой функции, известной как «дзета-функция», за исключением известных нулей, принадлежащих множеству отрицательных целых чисел, имеют вещественную часть, равную 1/2.

13. Доказать невозможность представления решения общего уравнения седьмой степени в виде суперпозиции функций от двух переменных.

16. Тщательно исследовать возможное положение различных ветвей, которые может иметь плоская алгебраическая кривая порядка n, когда число таковых максимально... а также аналогичный вопрос о числе, форме и положении компонент алгебраической поверхности в пространстве.

Последние три проблемы возникли из теории функций:

19. Выяснить аналитичность решений «регулярных» задач вариационного исчисления.

21. Показать, что всегда существует линейное дифференциальное уравнение типа Фукса, имеющее заданные особые точки и группу монодромии.

22. Обобщить теорему Пуанкаре, утверждающую, что любое алгебраическое соотношение между двумя переменными можно униформизовать с помощью автоморфных функций от одной переменной.

«Названные проблемы, — сказал своим слушателям Гильберт, — представляют собой только образцы проблем; но их достаточно, чтобы показать, как богата, многообразна и широка математическая наука уже сейчас; перед нами встаёт вопрос, ожидает ли математику когда-нибудь то же, что с другими науками происходит с давних пор, не распадётся ли она на отдельные частные науки, представители которых будут едва понимать друг друга и связь между которыми будет становиться всё меньше. Я не верю в это и не хочу этого. Математическая наука, на мой взгляд, представляет собой неделимое целое, организм, жизнеспособность которого обусловливается связностью его частей. Ведь при всём разнообразии математического знания мы всё же ясно видим сходство логических вспомогательных средств, связь математических идей и многочисленные аналогии в различных областях математики. Мы также замечаем, что чем дальше развивается математическая теория, тем гармоничнее и более цельно оформляется её сооружение и между разделёнными в прошлом областями открываются неожиданные связи. Так оказывается, что при развитии математики её единый характер не теряется, а становится всё более отчетливым.

Но, — спросим мы, — не становится ли при расширении математического знания в конце концов невозможным для отдельного исследователя охватить все его части? Отвечая на это, я хочу сослаться на то, что существо математической науки таково, что каждый действительный успех в ней идет рука об руку с нахождением более сильных вспомогательных средств и более простых методов, которые одновременно облегчают понимание более ранних теорий и устраняют старые, более сложные рассуждения. Поэтому отдельному исследователю, если он усвоит эти более сильные и простые вспомогательные средства и методы, удастся легче ориентироваться в различных областях математики, чем это возможно в каких-либо других науках.

Единый характер математики обусловлен внутренним существом этой науки, ибо математика — основа всего точного естествознания. А для того, чтобы в совершенстве выполнить это высокое назначение, пусть в грядущем столетии она обретёт гениальных мастеров и многочисленных, пылающих благородным рвением приверженцев!»

Примечания

1.

Коротким и ясным (нем.).

2.

Ныне г. Зеленоградск Калининградской области РСФСР.

3.

Доклад о числах (нем.). Оригинальное название работы «Теория полей алгебраических чисел».

4.

Винный погребок при ратуше (нем.).

5.

Арифметические исследования (лат.).

6.

Сокращённое название американского научного журнала Bulletin of American Mathematical Society.

7.

Здание, где читаются лекции (нем.).

8.

Чудо-дети (нем.).

9.

Да, госпожа С... (нем.).

10.

В том числе и на русский: «Основания геометрии», 1923 (1-е изд.).

11.

Для данного случая (лат.).

12.

Замечание относится к методу доказательства (состоящему в сглаживании резких пиков у функций минимизирующей последовательности). — Прим. ред.

13.

Политехническаяшкола и Высшая нормальная школа (фр.) — высшие учебные заведения Франции.

14.

Полный перевод этого доклада на русский язык воспроизведён в книге «Проблемы Гильберта», М., «Наука», 1969.

15.

Бесконечное.

XI НОВОЕ СТОЛЕТИЕ

Жарко и душно было в зале заседаний в Сорбонне, когда Гильберт заканчивал свой доклад о математических проблемах. Последовавшая после этого дискуссия была «несколько беспорядочной», как передавал корреспондент Американского математического общества.

«... Была высказана претензия, хотя, по-видимому, и без должных оснований, что в отношении уравнения седьмой степени было сделано больше (неким немецким математиком), чем автор доклада допускал. Более чёткое возражение к замечаниям господина Гильберта по поводу аксиом арифметики было предъявлено господином Пеано, который заявил, что система, обладающая желаемыми свойствами, была уже создана одним из его соотечественников...»

Главные новости в мире, как о них сообщалось в специальном выпуске «Нью-Йорк таймс», распространяемом на территории выставки, заключались в том, что Соединённые Штаты, Великобритания, Германия и Япония собирались воевать в Китае до победного конца, не рассчитывая более на военные силы России и Франции, которые были заняты на сибирской границе и в Индокитае. В Италии были беспорядки, вызванные недавним убийством короля. Королева Виктория готовилась обратиться с речью к парламенту. Уильяму Дженнингсу Бриану стало известно, что в ближайшей предвыборной кампании он снова должен будет представлять демократическую партию в борьбе с президентом Маккинли.

Однако в Сорбонне всем участникам продолжавшегося конгресса стало совершенно ясно, что список проблем, составленный Давидом Гильбертом для XX столетия, полностью захватил воображение всего математического мира. Его практический опыт давал основание надеяться, что эти проблемы удовлетворяют сформулированным в его выступлении критериям и что настанет время, когда они будут полностью решены. Его быстро растущая слава, уступавшая теперь лишь славе Пуанкаре, обещала всеобщее признание любому математику, который решит хотя бы одну из парижских проблем.

Сразу же после закрытия конгресса Гильберт отправился на короткий отдых в Раушен. Получив от него короткое письмецо, Минковский вспомнил «прекрасные времена», которые им приходилось проводить на побережье. «Мне приятно также сознавать — впрочем, я это понимал уже давно, — что от общения с тобой можно многое получить не только в области математики, но и в искусстве эпикурейской жизнерадостности».

Первый важный результат в связи с одной из проблем Гильберта был получен уже в том же 1900 году. Его собственный студент, 22-летний Макс Ден, показал (как и предполагал Гильберт), что правильный тетраэдр не может быть разложен на части, из которых можно было бы составить куб того же объема. Этот результат явился частичным решением третьей проблемы. На следующий год Ден дал окончательное решение. Тем самым он стал первым математиком, перешедшим в «почетный разряд», к которому позже стали причислять тех, кто решил или сделал вклад в решение одной из 23 парижских проблем Давида Гильберта.

После Парижа сам Гильберт продолжал заниматься геометрическими исследованиями, однако бoльшую часть времени посвящал анализу. Эта область математики существенно отличается от тех областей, в которых ему приходилось работать раньше. В алгебре и арифметике вычисления обычно затрагивают только конечное число величин и кончаются после конечного числа шагов. Анализ имеет дело с континуумом. При решении задач приходится доказывать, что некоторые бесконечные последовательности сходятся к определённому пределу. Став теперь ярым поборником аксиоматического метода, Гильберт думал, что в анализе он найдёт возможность продемонстрировать впечатляющую силу этого метода «объединять, упорядочивать и прояснять».

«Для меня представляет особый интерес, — заметил он позже, — заняться исследованием условий сходимости, позволяющих построить данную область анализа, положив в её основу ряд простейших фундаментальных утверждений, для доказательства которых требуется лишь специальное условие сходимости. Затем, используя лишь одно это условие, — без привлечения какого-либо другого условия сходимости — можно будет установить всю совокупность теорем, составляющую данную область анализа».

Это несколько напоминало то, что пытался сделать Риман из принципа Дирихле; Гильберт тоже думал, что ему удастся найти «один простой фундаментальный факт», необходимый ему в вариационном исчислении.

И вот однажды зимой 1900–1901 года один студент из Швеции принёс на семинар Гильберта недавно опубликованную работу по интегральным уравнениям, принадлежавшую его соотечественнику Ивару Фредгольму.

Интегральные уравнения — это функциональные уравнения специального типа, история которых тесно связана с задачами математической физики, в частности с проблемой колебания твёрдого тела. Теория таких уравнений развивалась очень медленно. Однако теперь Фредгольм дал красивое и оригинальное решение одного класса таких уравнений (позже названных его именем), которое открывало соблазнительную аналогию между интегральными уравнениями и алгебраическими линейными уравнениями.

Гильберт сразу же понял, что в этой работе Фредгольм оказался гораздо ближе к той унифицирующей точке зрения на анализ, которую он сам искал в вариационном исчислении. Он гордился своей способностью не связывать себя какой-либо определённой программой и видеть вещи такими, какие они есть, а не такими, какими ему хотелось бы их видеть. Теперь он без сожалений отбросил свои первоначальные планы и с впечатляющей энергией занялся областью интегральных уравнений. Так навсегда и осталось невыясненным (как заметил Блюменталь), удалось бы Гильберту внести в методы вариационного исчисления гибкость и мощь, способную преобразовать весь анализ. Теперь же Гильберт говорил со своими студентами только об интегральных уравнениях.

Именно в это время один молодой японец по имени Тейжи Такаги прибыл в Гёттинген на субсидию, выданную ему его страной. Ему суждено было стать одним из шести математиков, развивших идеи теории полей классов, намеченные Гильбертом в его последней работе по полям алгебраических чисел. Он уже был автором маленькой книги по Новой арифметике, очень простой по сравнению с недавней работой Гильберта по теории чисел, но намного опережавшей математический уровень его родной страны того времени. Теперь он предвкушал удовольствие поработать с автором Zahlbericht. Но когда Такаги приехал в Гёттинген, Гильберту нечего было ему сказать о теории чисел. Взамен этого в личных беседах и на лекциях он предлагал своим ученикам наброски некоторых идей, которые он со временем использует в своей общей теории интегральных уравнений.

Другим студентом, прибывшим в это время в Гёттинген, был Эрхард Шмидт. Он приехал туда из Берлина, чтобы «разведать» математическую обстановку в Гёттингене и сравнить её с тем, что делалось в столице под руководством грозного трио, состоявшего из Фукса, Г. А. Шварца и Фробениуса. Первый из них был тот самый Фукс, у которого Гильберт учился в Гейдельберге; Шварц, благодаря которому Клейн получил место в Гёттингене, два раза в месяц организовывал коллоквиум, пользовавшийся международной известностью; Фробениус, по слухам, читал самые совершенные лекции по математике в Германии, «единственным недостатком которых», по мнению одного студента, «было то, что в силу их совершенства в них не находилось места даже для намёка о существовании каких-либо нерешённых проблем». Тем не менее математики Гёттингена произвели такое впечатление на Шмидта, что он решил не возвращаться в Берлин.

Математический клуб Гёттингена, 1902 г.

Слева направо в первом ряду: Абрахам, Шиллинг, Гильберт, Клейн, Шварцшильд, г-жа Юнг, Диштель, Цермело; во втором ряду: Фанла, Хансен, К. Мюллер, Дони, Э. Шмидт, Иосие, Эпштейн, Флейшер, Ф. Бернштейн; в третьем ряду: Блюменталь, Гамель, Г. Мюллер

Хотя тема разговоров изменилась, еженедельные семинары-прогулки продолжались. Однако теперь тишину сельской местности часто нарушало пыхтенье моторного чудища. Нернст, друг Гильберта, купил один из новых легковых автомобилей; холмы, которые служили препятствием для других автолюбителей, для него не представляли проблемы. Для этого ему достаточно было повернуть кран на цилиндре с N₂0, закреплённом на приборном щите, и, впустив тем самым в горючую смесь веселящий газ, с триумфом овладеть любым холмом.

В зимнем семестре 1901–1902 года Гильберт читал курс по теории потенциала, основываясь на своих первых результатах по интегральным уравнениям. Из-за своей новизны его идеи не всегда воспринимались студентами. Не очень помогали и записки в Lesezimmer, которые готовил его ассистент Альбер Андре. Подчас Андре оставлял на полях карандашные пометки: «Со страницы такой-то по страницу такую-то за правильность не отвечаю». На праздновании рождества в Математическом клубе один подвыпивший слушатель лекций Гильберта по теории потенциала прочитал следующие слегка иронические стишки: «Der eine bleibt erst unverstandlich/Der Andrae macht es klar». (В них обыгрывается сходство между именем Андре и немецким словом «другой»: Один вначале затемняет, другой затем проясняет.)

Константин Каратеодори.

Весной в Гёттинген приехали несколько берлинских друзей Эрхарда Шмидта, которых ему удалось заразить своим энтузиазмом к местной математике. Одним из них был Константин Каратеодори, потомок влиятельной греческой семьи, который в 26 лет бросил многообещающую карьеру инженера и снова принялся за ученье с тем, чтобы посвятить себя занятиям чистой математикой. В его семье расценивали этот план как глупую романтику: математическую карьеру обычно не начинают в возрасте 26 лет. «Но я не мог избавиться от навязчивой идеи, что неограниченные занятия математикой наполнят смыслом мою жизнь».

К этому времени Гильберт стал настолько знаменит, насколько это вообще возможно для математика. Как заметил Отто Блюменталь, он принял этот успех «с некоторым наивным удовольствием, не впадая при этом в ложную скромность». Вереница побед, начатая двенадцать лет назад, решением проблемы Гордана, напоминала Блюменталю (ставшему к тому времени уже приват-доцентом) итальянскую кампанию Наполеона: работа, явившаяся вершиной теории инвариантов, — Zahlbericht и глубокая, плодотворная программа в теории полей классов — широко читаемая и оказавшая влияние на развитие математики небольшая книга по основаниям геометрии — спасение принципа Дирихле — важные теоремы в вариационном исчислении — парижские проблемы. Иностранные академии избрали Гильберта в свои члены. Германское правительство присвоило ему титул Geheimrat ¹, что-то вроде английского «сэра».

Один человек, пытавшийся в чём-то оказать Гильберту услугу и неоднократно обращавшийся к нему со словами «господин тайный советник», заметив его раздражение, озабоченно спросил: «Я вас чем-то беспокою, господин тайный советник?»

«Вы лично меня ничем не беспокоите, — отпарировал Гильберт, — меня беспокоит только ваше подобострастие».

Клейн, став тайным советником, всегда настаивал на обращении к нему с этим титулом. А какое обращение к себе предпочитал Гильберт?

«Гильберт? — отвечал один его бывший студент. — Ему было безразлично. Он был король. Он был Гильберт».

В то время ещё были живы его родители. Судья Гильберт долго не расставался с «подозрениями» относительно профессии сына и его успеха. Математика была тем, в чём посторонний вряд ли мог оценить достигнутый успех. Однако, по крайней мере, его должны были успокоить почести, оказываемые его сыну.

Приезжая в Гёттинген, Минковский всегда находился под впечатлением математической атмосферы, которая окружала его друга.

«Даже просто пребывание в таком воздухе. — писал он по возвращении в Цюрих, где он до сих пор не был счастлив, — вызывает всё возрастающее желание делать великие вещи... Я уже принялся за одну работу для Annalen». И всё же, отметив 23 января 1902 года своё сорокалетие, Гильберт не был абсолютно счастлив.

Хотя между ним и Клейном было «полное доверие и общность интересов» (его собственные слова), они не были близки друг с другом. После приезда Гильберта в Гёттинген Клейн всё больше и больше посвящал себя деятельности, не имевшей непосредственного отношения к математике.

Кроме преподавательских и административных обязанностей, он являлся главной действующей силой многочисленных проектов: плана 30-томной математической энциклопедии; только что организованной Международной школьной комиссии, которая ставила себе целью изучение развития педагогических методов «во всех цивилизованных странах», начиная с детских садов и кончая средней школой; попытки улучшить и расширить научное образование в немецких средних школах и соединить на университетском уровне техническую и математическую подготовку; лелеемых со времени поездки в Америку замыслов об оплодотворении технических и прикладных наук методами чистой математики.

Гильберт мало интересовался этими проектами Клейна.

Кроме того, с возрастом Клейн становился всё более величественным. Любимая шутка среди студентов была следующая: В Гёттингене есть два сорта математиков — первые делают то, что им нравится, а не то, что нравится Клейну; вторые делают то, что хочет Клейн, а не то, чего они хотят. Клейн не относится ни к тем, ни к другим. Значит, Клейн не математик.

Клейн интересовался своими студентами и тратил много времени на беседы с ними. Тем не менее он всегда оставался недосягаемым для них. Свои идеи он раздавал, по словам одного из его студентов, «с королевской радостью от своего собственного богатства» и «направлял своих учеников с твёрдой уверенностью именно к тому месту, которое больше всего соответствовало его индивидуальности». В своём кругу студенты называли его «великий Феликс». В Гёттингене говорили, что на обеде в доме Клейна студент находился в таком благоговении перед хозяином, что подчас отвечал на его вопросы стоя.

Обед у Клейнов с Паулем Горданом (крайний слева), Клейном (в центре) и Кёте Гильберт (крайняя справа)

Гильберт не чувствовал, однако, никакой личной опасности со стороны Клейна. Несколько лет назад, когда ему была предложена кафедра Софуса Ли в Лейпциге, он советовался с Минковским о целесообразности принятия решения покинуть Гёттинген. Минковский указал на то, что, быть может, если бы Гильберт был «пространственно разделён» с Клейном, «внешний мир» легко распознал бы, что именно он является в настоящее время величайшим математиком в Германии. Однако этот аргумент не подействовал. Гильберт отказался от места в Лейпциге.

Но теперь Гильберт всё больше сознавал, что в их взаимоотношениях с Клейном не хватает чего-то нужного для него и этого Клейн по своей природе никогда не смог бы и дать. Затем, спустя несколько месяцев после его сорокалетия, ему представилась другая возможность покинуть Гёттинген. Умер Лазарус Фукс, и Гильберту было сделано почётное предложение — кафедра Фукса в Берлине.

Когда новость о «вызове» Гильберта стала известна среди доцентов и старшекурсников, все были страшно расстроены. Многие из них приехали в Гёттинген специально из-за Гильберта. А некоторые, как, например, Эрхард Шмидт и его друзья, приехали из самого Берлина. Тем не менее казалось совершенно естественным, что Гильберт, ведущий немецкий математик, захочет получить место в столице. Хотя и не надеясь особо на возможность повлиять на его решение, они направили к нему домой трёх студентов во главе с Вальтером Литцманом, которым было поручено вручить Гильберту петицию с просьбой остаться в Гёттингене. Госпожа Гильберт угощала их пуншем в саду. Гильберт без комментариев выслушал то, что они должны были ему сказать.

Ушли они обескураженными. Срок времени, отпущенный ему для принятия решения, его частые поездки в Берлин, его необычайная нервозность на лекциях — всё заставляло их верить в то, что он собирается принять берлинское приглашение.

Однако на самом деле Гильберт пытался решить личную проблему тем же способом, которым он привык решать проблемы в математике. Он не хотел покидать Гёттинген. Как объяснял он Минковскому ещё во время Лейпцигского приглашения, жизнь в маленьком городке давала ему больше сил в работе, облегчала научные контакты и предоставляла больше возможностей для общения с природой, Он хорошо сознавал также преимущества, которые получал от административного гения Клейна. Он также находил смысл в том, чтобы ведущий немецкий математик оставался в университете Гаусса. Но он знал, что оставаться счастливым в Гёттингене можно было только в компании о коллегой, научные и личные связи с которым могли бы сравниться с теми, которые он имел в Кёнигсберге с Минковским. Решение этой проблемы было очевидным. Существовало лишь одно неписаное правило, когда приглашали в другой университет. Вместо того, чтобы пытаться улучшить своё собственное профессиональное положение, можно было стараться улучшить положение своего родного факультета или своей области науки. Нернст, которому недавно было предложено место в Мюнхене, получил за счет отказа от него самую лучшую физико-химическую лабораторию в Германии. Теперь Гильберт с одобрения и поддержки Клейна предложил Альтхофу учредить ещё одну должность профессора математики в Гёттингене и предложить её Минковскому.

До тех пор, пока новая должность не была утверждена, он не обнадёживал Минковского возможностью вернуться в Германию. Затем он устроил так, чтобы в день объявления решения Минковский приехал в Гёттинген для выступления с докладом на научном обществе.

Дипломатическое искусство, с которым он провёл эту смелую и в конечном счёте успешную операцию, видно и в том, что окончательную заслугу он всегда присваивал Альтхофу: «И снова Альтхоф был тем, кто пересадил Минковского на более подходящую для него почву. С беспрецедентной отвагой в истории управления прусскими университетами Альтхоф учредил у нас в Гёттингене новую должность профессора».

Когда члены Математического клуба услышали новость, «что Гильберт остаётся, а Минковский приезжает», они с восторгом организовали Festkommers. Последнее представляло собой официальную вечеринку с выпивкой и курением. Так было принято выражать уважение к профессору. Другой способ сделать это состоял в организации факельного шествия, представлявшего высшую честь, которая в редких случаях оказывалась профессору и то только по окончании долгой и заслуженной карьеры.

Венцом празднования была речь Клейна, в которой он представил великолепную и исчерпывающую картину научной и педагогической деятельности Гильберта и его влияния на будущее математики. Слышали, как по окончании этой речи Гильберт сказал: «Пожалуйста, подарите мне её запись».

Вернувшись в Цюрих, Минковский с радостью сообщал: «У меня самые прекрасные надежды на мою будущую жизнь и работу!»

XII ВТОРАЯ МОЛОДОСТЬ

С приездом Минковского в Гёттинген осенью 1902 года наконец-то кончилось одиночество Гильберта. «Звонок по телефону или несколько шагов вниз по улице и камешек, подброшенный перед маленьким угловым окном его кабинета, — и вот вам и он, всегда готовый к любым математическим или нематематическим предприятиям».

Вместо Клейна, Гильберт теперь проводил семинары с Минковским.

В воскресные дни оба друга вместе со своими жёнами выезжали с утра на загородные прогулки.

К этому времени Гильберты вышли из Реформированной Протестантской церкви, в которой они были крещены и обвенчаны. В Гёттингене говорили, что Франц при поступлении в школу не мог ответить на вопрос «Какую религию ты исповедуешь?». «Если ты не знаешь, кто ты такой, — говорил ему сын философа Эдмунда Гуссерля — еврей, недавно обращённый в христианство, — то ты, безусловно, еврей».

Позже в воскресные прогулки были вовлечены и дети обоих семейств. Чаще всего их местом служило курортное местечко Мариашпринг, где под открытым небом, под деревьями, была устроена танцплощадка. Здесь Гильберт отыскивал своё очередное «увлечение» — хорошенькую молодую супругу одного из своих коллег — и крутил её по танцевальной площадке к большому смущению маленьких дочерей Минковских, находивших это энергичное круженье чересчур старомодным. «Для него это было спортом!» Ещё более смущало их то, как после окончания музыки он закутывал свою партнершу в свой большой дождевой плащ и притворно обнимал и целовал её.

Частые вечеринки в доме Гильберта начали доставлять Гильберту больше удовольствия из-за одного только присутствия на них Минковского. Здесь тоже были танцы — скатывался ковер, доставался граммофон, который подарил знаменитому профессору математики один промышленник, командовал всем по-французски Гильберт. Стол всегда ломился от изобилия разнообразных яств Но главным всё же были разговоры. Тема возникала сама собой, кто-нибудь мог спросить Гильберта, что он думает о том-то и о том-то. Например, об астрологии. Что он думает об этом? Ни мгновения не колеблясь, он уверенно отвечал со своим ещё неиспорченным восточно-прусским акцентом, который придавал всему, что он ни говорил, забавный и запоминающийся оттенок: «Если вы соберёте 10 мудрейших людей всего мира и попросите их найти самую глупую вещь на свете, то ничего глупее астрологии они не найдут!» Могли гости обсуждать и процесс над Галилеем, и кто-нибудь мог осудить Галилея за его неспособность постоять за свои убеждения, тогда Гильберт мог возразить: «Но он же не был идиотом. Только идиот может считать, что научная истина требует мученичества. Быть может, так обстоит дело в религии, но научные результаты доказывают себя с течением времени». Минковский высказывал своё мнение не так часто, как Гильберт. Когда же он говорил, его замечание — часто в форме подходящей цитаты из «Фауста» — затрагивало существо дела, и Гильберт всегда к нему прислушивался. Но Гильберт был всегда решительней в выражении своих мнений. Какое достижение техники было бы самым важным? «Поймать муху на Луне». Почему? «Потому что это достижение потребовало бы преодоления таких вспомогательных технических трудностей, после которых были бы решены почти все материальные проблемы человечества». Какая самая важная математическая задача? «Проблема нулей дзета-функции, и не только в математике, но и вообще самая важная на свете проблема!»

Иногда за дверью мог остановиться и слушать разговор взрослых маленький сын Гильбертов Франц, который не допускался на эти вечеринки.

Герман Минковский.

В компании Минковский страдал от «Lampenfieber», по-русски — «боязнь сцены». Его до сих пор смущало внимание, направленное к нему со стороны даже совсем молодых людей. В Цюрихе его застенчивая, заикающаяся манера речи окончательно спугнула одного студента, которого звали Альберт Эйнштейн. Однако в Гёттингене (прозванном «храмом чистой мысли») студенты сразу же признали, что в лице Минковского они имели счастье слышать «настоящего математического поэта». Им казалось, что каждая произносимая им фраза впервые рождалась в его устах.

По крайней мере однажды это было так в буквальном смысле. На лекции по топологии Минковский коснулся теоремы о четырёх красках — знаменитой нерешённой проблемы в этой области математики. (Эта теорема утверждает, что четырёх красок всегда достаточно для раскраски любой карты так, чтобы никакие две соседние области не имели одинакового цвета.)

«Эта теорема не была до сих пор доказана лишь потому, что ею занимались только математики третьего сорта, — заявил Минковский с редким для него высокомерием. — Я уверен, что мне удастся её доказать».

Он начал доказывать её прямо на месте. К концу часа доказательство не было закончено. Оно было отложено до следующего занятия. Так продолжалось несколько недель. Наконец, одним дождливым утром Минковский вошёл в лекционный зал, сопровождаемый раскатами грома. Он повернулся к аудитории и с очень серьёзным выражением на круглом добром лице объявил: «Небеса разгневаны моим высокомерием. Моё доказательство теоремы о четырёх красках также неверно».

Затем он продолжил лекцию по топологии с того места, на котором он остановился несколькими неделями раньше. [Теорема о четырёх красках была доказана в 1976 г. См. подробности в книге С. Сингха "Великая теорема Ферма". — E.G.A.]

Тем временем Гильберт начал погружаться в интегральные уравнения, так же всецело отдаваясь этой области, как это было раньше с инвариантами или числовыми полями. Начало его исследований напоминало прежний подход Гильберта к нерешённым задачам. В первой работе, опубликованной в виде сообщения Гёттингенского научного общества, он предложил один простой и оригинальный вариант теории Фредгольма, который раскрывал её основную идею более отчётливо, чем работа самого Фредгольма. В ней также можно было найти намёки на его будущие свежие и плодотворные идеи. Обладая интуитивным пониманием связей, лежащих в основе различных частей математики, а также между математикой и физикой, Гильберт пришёл к выводу, что уравнения Фредгольма смогут приоткрыть завесу над целой серией ранее недоступных проблем анализа и математической физики. Теперь он поставил перед собой цель объединить на единообразной теоретической основе как можно больший круг вопросов, связанных с линейными задачами анализа.

Минковский снова занялся своей любимой теорией чисел. По словам Гильберта, его беспокоило, что многие математики едва ли представляют себе то, что он называл «особой атмосферой» теории чисел. В течение зимы 1903–1904 года он прочитал цикл довольно популярных лекций, позже изданных в виде отдельной книги. В этих лекциях Минковский продемонстрировал в легко усваиваемой форме созданные им методы и некоторые из его самых замечательных результатов. Гильберт, как и Минковский, был заинтересован в привлечении внимания к «проникновенным мелодиям этой величественной музыки» — метафора, принадлежащая Минковскому, — и, когда Ли Рид, один из его бывших американских студентов, написал на эту тему книгу, Гильберт дал о ней восторженный отзыв. Теория чисел служила «образцом для других наук..., неиссякаемым источником всей математической науки, щедрым стимулом к исследованиям во всех других областях ...». Происхождение теоретико-числовых проблем невозможно установить, они «вечны, как истинные произведения искусства». Благодаря Минковскому Германия снова стала мировым центром теории чисел. «Однако каждый поклонник теории чисел желает, чтобы она в равной степени принадлежала всем нациям и развивалась и распространялась за границей, особенно среди молодого поколения, которому принадлежит будущее».

В 1903 году в Гёттинген приехал Герман Вейль. Это был восемнадцатилетний мальчик из сельской местности, казавшийся молчаливым, но с живыми глазами и с большой долей уверенности в своих способностях. Этот университет он выбрал потому, что директор его гимназии приходился кузеном одному из здешних профессоров математики «по имени Давид Гильберт».

Много лет спустя Герман Вейль писал из Института перспективных исследований в Принстоне, штат Нью-Джерси: «По своей душевной простоте и в полном неведении я позволил себе записаться на курс по квадратуре круга и понятию числа, объявленный Гильбертом на этот семестр. Бoльшая его часть была выше моего понимания. Но двери нового мира уже распахнулись передо мною, и я недолго сидел у ног Гильберта, пока в моём молодом сердце не созрело окончательное решение всеми средствами стремиться прочесть и изучить всё, что написал этот человек»,

«Оптимизм Гильберта, его духовная страсть, непоколебимая вера в высшую ценность науки, твёрдая уверенность в способность разума находить простые и ясные ответы на простые и ясные вопросы» были неотразимы. Вейль слышал «мелодичную флейту гамельнского Дудочника в пестром костюме ² ... соблазняющего столь многих крыс следовать за ним в глубокую реку математики». Тем летом он отправился домой с экземпляром Zahlbericht под мышкой и проработал его в течение каникул, не имея никакой предварительной подготовки в этой области.

Этот молодой человек, кроме математики, имел склонность и к литературе. Он нашёл, что редкая манера мышления Гильберта прекрасно отражается в ярком литературном стиле этого математика: «Это напоминает неторопливую прогулку среди открытой солнечной местности, вы свободно оглядываетесь вокруг, демаркационные линии и путевые тропы указаны вам прежде, чем вы решитесь подняться в гору; затем дорога идет резко вверх, никаких препятствий, никаких обходов».

Летние месяцы, проведённые за изучением Zahlbericht, были, как всегда говорил Вейль, самыми счастливыми месяцами его жизни.

Макс Борн, приват-доцент в Геттинге.

В это же время, в первые годы после приезда Минковского в Гёттинген, там появился Макс Борн, сын хорошо известного исследователя в области медицины из Бреслау ³. Его друзья Эрнст Хеллингер и Отто Тёплиц, по совету которых он приехал, сообщили ему, что Гёттинген представляет в настоящее время «мекку немецких математиков».

Мачеха Борна была знакома с Минковским по Кёнигсбергу, и вскоре после приезда новый студент был приглашён на ленч к профессору и там представлен Густе Минковской и двум её маленьким дочерям. После ленча к ним зашли Гильберт и Кёте, и вся компания отправилась на прогулку к Die Plesse, разрушенному замку, смотрящему на долину реки Лейне и красночерепичные крыши Гёттингена.

Этот день Борн запомнил на всю жизнь.

«Беседа двух друзей была похожа на интеллектуальный фейерверк. Она была полна юмора и остроумия и в то же время большой серьёзности. Я сам был воспитан в атмосфере, привычной к интеллектуальным дискуссиям и критике традиционных ценностей жизни; друзья моего отца, большинство из которых были такими же, как и он, исследователями в области медицины, любили живую, свободную беседу; однако медики ближе к повседневной жизни и как человеческие индивидуальности примитивнее математиков, ум которых работает в сфере наивысшей абстракции. Во всяком случае, мне не доводилось слышать такую честную, независимую и свободную от чинопочитания критику всевозможных проявлений науки, искусства, политики».

В глазах Вейля, Борна и других студентов Гильберт и Минковский были «героями», совершающими великие подвиги, в то время как Клейн был «далеким богом», который правил за облаками. Последний всё больше и больше посвящал своё время и направлял свою энергию на реализацию своей мечты — превращения Гёттингена в центр научного мира. В канун нового столетия он привлёк экономических деятелей и научных специалистов к созданию так называемого «Гёттингенского союза развития прикладной математики и механики». В результате деятельности этой группы (известной в узких кругах как Гёттингенское общество) университет постепенно начал обрастать рядом научных и технических институтов — прообраз научно-технических комплексов, выросших позже вокруг различных университетов в Америке.

Иногда Клейн был даже несколько забавен своим серьёзным отношением к собственным многочисленным проектам. Говорили, что у него есть только две шутки — одна для весеннего, другая для осеннего семестра. Он не позволял себе удовольствия простых смертных. Каждый момент его времени был тщательно запланирован. Даже его дочь должна была назначать свидание для разговора со своим отцом.

Не пытаясь спорить, Гильберт и Минковский признали, что сами они никогда не были организованными. Однажды, когда Клейн полностью заполнил очень большую доску цифрами о немецких средних школах (он пытался также перестроить и народное образование) и обратился к коллегам с просьбой задавать вопросы, Минковский тихо спросил: «Не кажется ли вам, господин тайный советник, что среди этих цифр необычно большую долю составляют простые числа?» Другой раз, когда Клейн с заранее составленной повесткой дня в руке пытался превратить добровольные еженедельные прогулки профессоров математики в факультетское собрание, Гильберт просто отказался присоединиться к ним на следующий раз. Но в основном трое математиков, столь различных по характеру, работали вместе с редкой гармонией.

[Вспомнил тут одну историю про Клейна и его работу в комиссии по улучшению преподавания естественных наук в немецких школах. Однажды он присутствовал на уроке астрономии, где учащиеся рассказывали о гелиоцентрической теории Коперника, и, обращаясь к классу, попросил назвать годы жизни Коперника. Не получив ответа, Клейн упростил вопрос: «Назовите хотя бы век, когда жил Коперник» и опять не получил ответа. Тогда он предпринял третью попытку: «Коперник жил до Рождества Христова или после?». На что класс в едином порыве ответил: «Конечно, до!». По окончании урока Клейн, составляя свой отчёт о посещении, записал: «Помимо основных задач образования, которые решает школа, необходимо добиться, чтобы учащиеся, отвечая на этот вопрос, не употребляли слово "конечно"». — E.G.A.]

Карл Рунге.

В 1904 году, после того как освободилось место экстраординарного профессора прикладной математики, Клейн предложил Альтхофу установить в этой области должность полного профессора, первую такую должность по прикладной математике в Германии. Это новое место он предназначал для Карла Рунге, бывшего в то время в Ганновере. Рунге был не только выдающимся физиком-экспериментатором, известным своим измерением спектральных линий, но также и первоклассным математиком, чьё имя связано с полиномиальными приближениями аналитических функций.

Рунге уже около десяти лет знал и почитал Клейна, а недавно познакомился и с Гильбертом. «Гильберт — очаровательный человек, — писал он своей жене. — Его идеализм, дружеское расположение и скромная честность вызывают у всех большую симпатию к нему». Возможность сотрудничества с этими двумя одарёнными математиками была столь привлекательной для Рунге, чувствовавшего себя одиноким в Ганновере, что он отправился в Берлин для разговора с Альтхофом о новом назначении с чувством, что это слишком хорошо, чтобы быть правдой. «Однако, — как писала позже его дочь, — он не сознавал того факта, что к самым широким и обширным планам Клейна Альтхоф всегда питал больше симпатий, чем к личным планам кого бы то ни было». Новое место было его, если он только этого пожелает. Однако жалованье будет несколько меньше того, которое он получал в Ганновере.

«И ты не должен принимать во внимание финансовые соображения, — настойчиво писала ему жена, услышав новости. — Мы обойдемся, даже потеряв тысячу марок, и это не заденет ни меня, ни детей».

В начале зимнего семестра 1904–1905 года Рунге вошёл в педагогический состав факультета. Профессора математики, теперь составляющие квартет, взяли за обычай устраивать еженедельные прогулки по четвергам ровно в 3 часа дня. Клейн перестал готовить повестки дня. Прогулки превратились в приятную непринуждённую беседу, во время которой могло обсуждаться всё что угодно, включая факультетские дела. Как счастливо заметил Гильберт, «наука затрагивалась не очень редко».

Рунге обладал способностью к вычислениям, которые поражали даже его новых коллег. Однажды они пытались составить расписание одной конференции, планируемой за несколько лет вперед; при этом возникла необходимость узнать день пасхи. Так как определение этого дня — дело непростое, надо учитывать, например, такие вещи, как фаза Луны, математики принялись разыскивать календарь. Тогда Рунге, задумавшись на некоторый момент, объявил, что в том году пасха будет с такого-то по такой-то день.

Удивительными для математиков были также способности Рунге к технике. Когда братья Райт совершили свой первый полёт, он построил из клочков бумаги модель их аэроплана и, утяжелив её иголками, дал ей спланировать на землю. Таким способом он довольно точно оценил мощность мотора, детали которого составляли до сих пор тайну.

Ко времени приезда Рунге в Гёттинген научный состав факультета, тесно связанный с математиками, был также впечатляющим. Из физиков были Эдуард Рике и Вольдемар Фогт. Главой Института прикладной электротехники был Х. Т. Симон; Людвиг Прандтль возглавлял Институт прикладной механики, Эмиль Вихерт — Институт геофизики. Карл Шварцшильд был профессором астрономии.

Однако благотворная обстановка в Гёттингене была обязана не только обществу этих великих людей.

Отто Блюменталь, известный до конца своей жизни как «старейший ученик Гильберта», был очень близок к профессорам, хотя и был в то время лишь приват-доцентом. Это был добрый, общительный молодой человек, любивший пошутить, читавший и разговаривавший на многих языках, интересовавшийся литературой, историей и теологией в той же степени, как математикой и физикой. Еврей по происхождению, он со временем стал христианином и часто говорил «мы, протестанты».

Необычно тесное сотрудничество между доцентами и профессорами иллюстрируется тем фактом, что, когда Блюменталь и другой доцент, Эрнст Цермело, решили прочитать несколько пробных лекций по элементарной арифметике, Гильберт и Минковский, чтобы привлечь внимание к ним, регулярно стали их посещать.

Цермело был несколько старше Блюменталя, нервный, любящий уединение человек, который предпочитал виски любой компании. В то время, незадолго до экспедиции Пири, ему нравилось доказывать невозможность достижения Северного полюса. Он утверждал, что количество виски, требуемое для достижения некоторой широты, пропорционально тангенсу этой широты, тем самым оно стремится к бесконечности при приближении к полюсу. Когда приезжавшие в Гёттинген математики задавали ему вопрос о его фамилии, то он отвечал им: «Когда-то она звучала как Walzermelodie ⁴, но затем пришлось убрать первый и последний слоги».

Именно Цермело незадолго до этого указал Гильберту на досадный парадокс в теории множеств, на него же указал Готлобу Фреге молодой английский логик Бертран Рассел, причём как раз тогда, когда Фреге собрался послать в печать свой окончательный труд по основаниям арифметики. Этот парадокс — противоречие, полученное в результате рассуждений, основанных на правилах логики, принятых математиками и всеми людьми с времен Аристотеля, — имел дело с признаваемым всеми фактом, что некоторые множества, в отличие от других, являются элементами самих себя. Например, множество всех множеств, состоящих из более чем трёх элементов, принадлежит самому себе, так как оно содержит больше трёх элементов. С другой стороны, множество всех чисел не является элементом самого себя, так как оно не есть число. Теперь же Цермело и Рассел, независимо друг от друга, подняли вопрос о множестве всех множеств, не являющихся элементами самих себя. Так как элементами этого множества служат множества, которые не содержат себя в качестве своих элементов, то оно является элементом самого себя тогда и только тогда, когда оно не является элементом самого себя.

К 1904 году этот парадокс после его опубликования Расселом произвёл в математике, по мнению Гильберта, «эффект полной катастрофы». Один за другим выдающиеся специалисты в теории множеств — сам Фреге, а также Дедекинд, — признав поражение, бросили свои исследования в этой области. Нависла угроза над самыми простыми и важными дедуктивными методами, самыми обыкновенными и полезными понятиями; всему виною было то, что этот и другие подобные парадоксы возникли исключительно как следствие постоянно используемых в математике самых обычных дедуктивных методов. Даже Гильберту пришлось теперь признать, что, возможно, был прав Кронекер: идеи и методы классической логики на самом деле не соответствовали строгим требованиям теории множеств.

Раньше Гильберт верил, что сомнения Кронекера в законности теории множеств и некоторых частей анализа можно было устранить введением понятия совместности, или непротиворечивости. Это понятие должно было заменить критерий математической истины, основанный на явной конструкции исходя из множества целых чисел. Для этого потребовалось бы получить полное доказательство непротиворечивости арифметики вещественных чисел. До открытия парадоксов он полагал, что требуемое доказательство непротиворечивости можно было довольно просто получить подходящей модификацией известных методов рассуждений в теории иррациональных чисел. Однако после того, как в теории множеств были обнаружены парадоксы, с которыми была связана бoльшая часть его рассуждений, он понял, что ему придётся переменить свою точку зрения. В конце лета 1904 года, когда в Гейдельберге открылся третий международный конгресс математиков, Гильберт бросил на время интегральные уравнения с тем, чтобы поднять вопрос об основаниях математики.

По убеждению Кронекера, целое число лежит в основе арифметики и единственным критерием существования в математике должна служить конструкция, использующая конечное множество таких чисел. Гильберт и теперь, как прежде, резко противился такому ограничению математики и её методов. Как и Кантор, он твёрдо верил, что суть математики в её свободе, и видел в любом ограничении настоящую угрозу науке. Он был убеждён, что существует способ избавиться от парадоксов, не принося тех жертв, которые требовала точка зрения Кронекера. Однако предлагаемое им решение заставляло пойти ещё дальше, чем шёл Кронекер.

Гильберт настаивал теперь на том, что само понятие целого числа «может и должно» иметь обоснование.

«Арифметика часто рассматривается как часть логики, а традиционные фундаментальные логические понятия считаются, как правило, известными, если дело касается обоснования арифметики, — говорил он математикам, собравшимся в Гейдельберге. — Однако если внимательно посмотреть, то мы обнаружим, что в традиционных изложениях законов логики уже используются некоторые фундаментальные арифметические понятия, например понятие множества и даже, в некотором смысле, понятие самого числа. Тем самым мы оказываемся в порочном кругу, и именно поэтому, чтобы избавиться от парадоксов, нужно до некоторой степени одновременно развивать законы логики и арифметики».

Я убеждён, говорил им Гильберт, что на этом пути может быть найдено «строгое и вполне удовлетворительное обоснование» понятия числа — того «числа», частным случаем которого будут не тольконатуральные числа Кронекера и их отношения (рациональные дроби), но также иррациональные числа, против которых столь резко протестовал Кронекер, но без которых, по мнению Гильберта, «весь анализ был бы осуждён на бесплодие».

Именно в Гейдельберге Гильберт предложил, чтобы впервые в истории математики само доказательство стало объектом математического исследования.

Пуанкаре несколько раз неодобрительно комментировал эту идею. Французский математик был убеждён, что принцип полной, или математической, индукции свойствен интеллекту («на языке Кронекера, — как однажды Гильберт прокомментировал эту точку зрения Пуанкаре, — создан богом») и поэтому этот принцип нельзя доказать, не используя эту же полную индукцию.

Гильберт не взялся выполнять своё пожелание, высказанное в Гейдельберге. Вместо этого он снова принялся за свою теорию интегральных уравнений и одновременно, в компании с Минковским и по его предложению, начал изучать классическую физику.

Минковский был уже хорошо знаком с технической стороной в области физики; Гильберт не имел об этом почти никакого представления и был знаком только с основными положениями теории. Тем не менее он отнесся к этому проекту с энтузиазмом. Во второй раз с момента окончания учебы — первый был связан с Zahlbericht — он взял курс на «изучение литературы», Больше всего это произвело впечатление на Блюменталя, для которого уже сейчас стало делом жизни изучать характер и личность своего учителя. Он помнил случай в свои студенческие годы, когда при чтении литературы он, к своему страху, обнаружил, что красивейшая часть его диссертации уже опубликована в другой работе. Гильберт, как он помнил, лишь пожал плечами и сказал: «Зачем вам потребовалось знать так много литературы?»

Клейн с интересом следил за этими совместными занятиями физикой. В возрасте 17 лет он был ассистентом у Юлиуса Плюккера в Бонне. В то время он решил, что «после приобретения необходимых знаний в математике» он посвятит свою жизнь физике. Затем спустя два года Плюккер умер (аналогично тому, как в период жизни Минковского в Бонне умер Генрих Герц). Переезд в Гёттинген, где математики составляли значительно более энергичную группу, чем физики, сделал из Клейна математика, а не физика.

Занятия физикой продолжались. На Минковского сильное впечатление производили загадки электродинамики, связанные с недавними работами Х. А. Лоренца. Однако это не отвлекало Гильберта от его собственных занятий интегральными уравнениями. В 1904 году он послал второе сообщение научному обществу, в котором существенно развил идею Фредгольма. В своей классической работе Фредгольм открыл аналогию между интегральными уравнениями и линейными алгебраическими уравнениями. Гильберт пошёл теперь дальше и нашёл аналог приведения квадратичной формы от n переменных к главным осям. Используя связанную с этим комбинацию идей анализа, алгебры и геометрии, он развил свою теорию собственных функций и собственных значений — эта теория, как выяснилось позже, оказалась тесно связанной с физической теорией собственных колебаний.

Рихард Курант, студент в Геттингене.

Неспециалист лучше всего поймёт дух и значение этой работы в следующей её оценке, которую даст впоследствии один из студентов Гильберта.

«Важность научного достижения часто не ограничивается получением новых результатов вдобавок к уже имеющимся, — отметит Рихард Курант. — Не менее важным для прогресса науки может быть новое понимание, которое вносит порядок, ясность и простоту в уже существующие, но труднодоступные области и тем самым облегчает или даже впервые даёт возможность обозреть, понять и в совершенстве овладеть наукой как единым целым. Мы не должны забывать этой точки зрения в связи с работой Гильберта в области анализа... ибо [всё это] демонстрирует характерное для него стремление найти в решении новой проблемы такие методы, которые помогают преодолеть старые трудности, устанавливают новые связи между уже имеющимися результатами и сливают в единое русло многочисленные потоки индивидуальных исследований».

Именно в этот счастливый, творческий период жизни Гильберта он получил новое приглашение покинуть Гёттинген. Лео Кёнигсбергер оставит свою кафедру в Гейдельберге, если Гильберт согласится её принять.

Хотя Кёте одобряла эту перемену, Гильберт отказался от приглашения.

Однако он не преминул использовать возможность для переговоров о дальнейших выгодах для математики ценою своего отказа покинуть Гёттинген. На одно из его предложений Альтхоф возразил: «Но мы не имеем этого даже в Берлине!»

«Ja ⁵, — радостно заметил Гильберт, — но Берлин ведь не Гёттинген!»

XIII САМООТВЕРЖЕННАЯ ЖИЗНЬ В НАУКЕ

В начале двадцатого столетия студентам-математикам всего мира давался один и тот же совет: «Собирайте свои вещи и отправляйтесь в Гёттинген!»

Иногда казалось, что маленький городок целиком состоит из математиков. Но следует отметить, что были здесь и другие люди и для некоторых из них la grande affaire ⁶ было совсем другим. Один французский журналист, выбравший Гёттинген как лучшее место для наблюдения за немецкими студентами в естественной для них обстановке, больше всего был поражен тюрьмой на третьем этаже Большого зала университета. На Веендерштрассе он увидел не математиков, а молодых людей, которые «прогуливались как лорды», с яркими цветами студенческих общин дуэлянтов, украшавшими козырьки их фуражек, и с лицами, как правило, в повявках. «Они оставляют за собой, — сообщал он, — тошнотворный запах йода, которым насквозь пропитан весь Гёттинген». Однако математики предпочитали пересказывать, как на Веендерштрассе Минковский, увидев молодого человека, размышлявшего над явно серьёзной задачей, похлопал его по плечу и сказал: «Конечно, он должен сходиться» — и молодой человек ответил благодарной улыбкой.

Давно прошли те дни, когда Гильберт читал свои лекции по аналитическим функциям в присутствии одного лишь профессора Франклина. Теперь, чтобы послушать его лекции, в аудиторию набивалось иногда по нескольку сот человек, многие из которых могли найти место только на подоконнике. Ни состав, ни количество слушателей не производили впечатления на Гильберта. «Если бы сам император вошёл в зал, — говорил Гуго Штейнгауз, который приехал в это время в Гёттинген, — Гильберт бы не прореагировал».

Объяснялось ли это его положением ведущего математика Германии? «Нет, Гильберт был бы тем же, если бы он даже не имел ничего, кроме куска хлеба».

Борн стал теперь «личным» ассистентом Гильберта. В немецких университетах того времени, как правило, только профессора в экспериментальных науках имели ассистентов, помогавших им в лабораторной работе. Однако Клейн сразу же после того, как он взял в свои руки математику в Гёттингене, ухитрился раздобыть средства для оплачивания секретаря в Lesezimmer. Первым, кто получил эту должность, был Арнольд Зоммерфельд; естественно, что секретарь Lesezimmer стал ассистентом Клейна. Ассистент же Гильберта был до сих пор без оплаты.

По словам Борна, это была «довольно неопределённая» работа, «но бесценная благодаря тому, что я мог видеть и разговаривать с ним каждый день». По утрам Борн приходил в дом Гильберта, где он обычно уже заставал Минковского. Все вместе они обсуждали тему предстоящей лекции Гильберта, которая часто происходила в то же самое утро.

Гильберт не терпел математических лекций, которые насыщали студентов фактами, но не учили их, как ставить и решать задачи. Он часто говорил им, что «правильная постановка задачи — это уже половина её решения».

«Бoльшую часть часа он посвящал объяснению существа вопроса, — вспоминает Штейнгауз. — Следующее за тем формальное доказательство становилось таким естественным, что оставалось только удивляться, что мы не дошли до него сами». В обсуждениях с Минковским и Борном Гильберт интересовался только общими принципами, на которых он должен был построить свою лекцию. Он отказывался готовиться до такой степени, чтобы, как он презрительно говорил, «студенты могли легко составить прекрасные конспекты». Вместо этого он пытался вовлечь их в сам творческий процесс, осветить трудности и «указать на мост, ведущий к решению конкретных проблем». Детали изложения должны были прийти к нему позже, на кафедре.

«Это было прекрасное время для моего образования, — писал Борн об этих встречах с Гильбертом и Минковским, — не только в научных, но и житейских вопросах. Я обожал и любил их обоих, и они не давали мне повода чувствовать, как велика была разница в знаниях и опыте между ними и мною; они обращались со мною, как с младшим коллегой».

Когда Гильберту подходило время идти на лекцию, Минковский, возвращаясь домой, часто брал с собой Борна. Всего два квартала отделяли дом Гильберта от квартиры Минковского на Планкштрассе; однако часто, глубоко погрузившись в беседу, они «совершали длинную прогулку», прежде чем попадали домой. Маленькие девочки выбегали встречать своего папу; прибежавшая первой усаживалась ему на спину и въезжала в дом, ухватившись за его густые тёмные волосы и визжа от радости. В противоположность Гильберту, чьё дружелюбное отношение к молодёжи не распространялось на маленьких, Минковский понимал и обожал детей. Именно благодаря его поддержке и забавам удалось, наконец, заставить заговорить маленького Франца; его письма к Гильберту всегда содержали какое-нибудь послание Францу. Его собственные дети должны были помнить своего отца, который по нескольку минут в день уделял каждому в отдельности, чтобы они могли иметь возможность поговорить с ним. «Дядю Гильберта» они должны были помнить как человека, «не очень ладившего с детьми».

Готовясь к своим лекциям только в самых общих чертах, Гильберт, случалось, терпел фиаско. Иногда он не мог провести или неправильно проводил детали рассуждений. Тогда лекция прерывалась. Если присутствовал ассистент, то он мог прийти на помощь. «Студенты волнуются, господин профессор, что знак неверен». Но часто ни ассистент, ни слушатели не могли помочь. Тогда он пожимал плечами: «Да, мне надо было лучше подготовиться» — и распускал слушателей. Чаще же он пытался спасти лекцию. И тем не менее, по общему мнению, в Гёттингене не было педагога, даже близко стоящего к Гильберту! Слушателям его лекций математика представлялась «всё ещё в процессе создания», и большинство из них предпочитали их более совершенным, энциклопедическим и «законченным» лекциям Клейна.

Несколько неожиданно Гильберт проявил довольно значительный интерес к педагогике. Не будучи очень высокого мнения о способностях среднего студента, он считал, что ничего нельзя усвоить, пока не услышишь несколько раз. «Пять раз, Герман, пять раз!» — памятный совет, который он давал Вейлю, когда тот начинал свою педагогическую деятельность. «Вычисления проводи не выше, чем на уровне таблицы умножения» и «Начинай с простейших примеров» — другие его любимые заповеди. Сам он старался представлять важные идеи в особо наглядной форме, всегда подыскивая контрастные сравнения, делающие их более поразительными и запоминающимися.

Лекции по обыкновенным дифференциальным уравнениям начинались с того, что на доске выписывались два уравнения: y" = 0 и y" + y = 0. «Meine Herren, ⁷ — говорил он, — на них вы можете изучить всю теорию и даже понять разницу в задачах с начальными или с краевыми условиями».

«Предложение «Все девочки по имени Кёте красивы» не является всеобщим законом, — объяснял он перед другой аудиторией. — Действительно, оно зависит от выбранного имени, а последнее произвольно».

Разница между утверждением чистого существования и конкретным построением иллюстрировалась заявлением, всегда вызывавшим смех среди студентов: «Среди сидящих в этой аудитории существует один с наименьшим количеством волос».

Кроме своих собственных лекций, Гильберт регулярно вёл семинар с Минковским. В 1905 году после года изучения физики они решили посвятить свой семинар одной из её областей — электродинамике движущихся сред. Хотя первоначальная инициатива исходила от Минковского, Гильберт играл в нём активную роль и был полноправным партнёром, по мнению Борна, «часто проясняя и постоянно стремясь к ясности».

Для Борна и других студентов семинарские занятия представляли собой волнующие и побуждающие к мысли часы. Сокращение Фицджеральда, местное время по Лоренцу, эксперимент Майкельсона—Морли с интерференцией — всё это обсуждалось подробнейшим образом, и «мы узнавали совершенно фантастические утверждения из электродинамики».

Одним из тех совпадений, которые не так уж редко бывают в истории науки, было то, что именно в этот год похожие идеи появились в серии работ одного служащего бюро патентов в Берне по электродинамике и специальной теории относительности. «Но об этом, — говорил Борн, — в Гёттингене ещё ничего не было известно, а имя Эйнштейна ни разу не упоминалось на семинаре Гильберта — Минковского».

Борн, на которого произвели большое впечатление идеи, обсуждаемые на семинаре, решил взять из этой области тему для своей диссертации. Однако на другом семинаре он впал в немилость у Клейна, а в Гёттингене считалось аксиомой, что тем, к кому великий Феликс не благоволил, приходилось плохо. Поэтому, чтобы не подвергать себя риску на экзамене по геометрии у Клейна, Борн переключился на астрономию. Ему всё равно пришлось бы экзаменоваться по математике, но в этом случае экзаменатором был бы Гильберт.

Перед экзаменом Борн попросил у Гильберта совет по подготовке к вопросам по математике.

«В какой области вы чувствуете себя наименее подготовленным?» — спросил Гильберт.

«В теории идеалов».

Гильберт больше ничего не сказал, и Борн решил, что из этой области ему не будут задавать вопросов. Но в день экзамена все вопросы Гильберта относились к теории идеалов.

«Ja, ja, — говорил позже Гильберт, — мне было просто интересно узнать, что вы знаете о вещах, о которых вы ничего не знаете».

После 1905 года Минковский почти полностью переключился на электродинамику. Работа Эйнштейна стала известной в Гёттингене, и Минковский припомнил своего бывшего студента. «Ach, der Einstein, — разочарованно сказал он, — der schwanzte immer die Vorlesungen — dem hatte ich das gar nicht zugetraut». (Ax, этот Эйнштейн, всегда пропускавший лекции; я бы никогда не поверил, что он способен на такое!)

Гильберт продолжал свои исследования в области интегральных уравнений. Поддерживая тесную связь между этими исследованиями и своей педагогической деятельностью, он часто обсуждал свои результаты на лекциях и семинарах ещё до того, как они принимали законченный вид. Часто случалось, что прогресс в его работе был обязан такого рода сотрудничеству со своими студентами, которые, как он с удовольствием вспоминал позже, «постоянно оказывали помощь в нахождении более точных формулировок, а также иногда и в расширении области исследований». Например, в 1904 году он опубликовал свою теорию собственных функций и собственных значений. В самой важной части она была ещё слишком «тяжеловесной». Затем в 1905 году Эрхард Шмидт заложил в своей диссертации новые основы теории Гильберта, которым из-за их ясности и краткости было суждено сыграть важную роль. Именно в это время, в 1905 году, Венгерская Академия Наук поразила математический мир объявлением об учреждении внушительной премии в 10 000 золотых крон, предназначавшейся математику, чьи достижения за последние 25 лет внесли наибольший вклад в развитие математики. Эта премия стала известной как премия Бояи, названная в честь Яноша Бояи, венгерского математика, одного из создателей неевклидовой геометрии, и его отца Фаркаша Бояи, друга Гаусса со студенческих времён.

Академия назначила комитет в составе Юлиуса Кёнига, Густава Радоша, Гастона Дарбу и Феликса Клейна. Ему было поручено назвать лауреата; однако ещё до заседаний комитета любому математику в мире было ясно, что придётся выбирать только из двух людей. Окончательное решение было единогласным. Премия Бояи должна была быть вручена Анри Пуанкаре, чья математическая карьера началась в 1879 году, в то время, когда Гильберт был ещё учеником гимназии. Тем не менее также единогласно комитет решил, что в знак большого уважения к Давиду Гильберту в отчёте о своём выборе, представленном Академии, его математическая работа будет оценена наравне с работой Пуанкаре.

«Не золото, а почёт», — передавал Гильберту из Будапешта свои сожаления Клейн.

Позже, вернувшись в Гёттинген, Клейн объяснил Блюменталю, что решающим соображением, из-за которого премия досталась Пуанкаре, было то, что французский математик затронул своими достижениями «всю орбиту математической науки».

«Но Гильберт ещё охватит столь же обширную область, как и Пуанкаре!» — предрекал Клейн.

Это было благоприятным временем для пророчества. Гильберт создавал теперь то, чему суждено было стать венцом его занятий анализом — теорию бесконечно многих переменных, ставшую широко известной как теория «гильбертова пространства».

Обобщение алгебраической теории квадратичных форм от двух и трёх переменных на случай любого конечного числа переменных было популярным среди алгебраистов прошлого века; так как пара чисел представляет точку на плоскости, а тройка — в трёхмерном пространстве, то при увеличении числа переменных они сочли удобным перейти в «пространства» более высокой размерности. Как однажды заметил Э. Т. Белл, такое обобщение «почти тривиально для любого компетентного алгебраиста». Однако переход к бесконечному числу переменных требует уже рассмотрения вопросов сходимости, а эта аналитическая проблема «никому не представляется тривиальной». Следующее обобщение состоит в том, что можно, например, рассматривать пространство, точками которого являются непрерывные функции.

Из-за своей крайней общности проблема, которой он теперь занимался, казалась почти недоступной даже для Гильберта. Но он смело принялся за неё.

«Если мы не оробеем под влиянием таких соображений, то мы окажемся в положении Зигфрида, перед которым отступил огонь; манящей же наградой послужит прекрасное вознаграждение — единый методологический подход к алгебре и анализу!»

В удобном и ярком пространственном представлении многие аналитические соотношения могут быть выражены в знакомых терминах; кроме того, в геометрической формулировке бoльшая часть сложных и непонятных на аналитическом языке вещей становится интуитивно почти очевидной. Благодаря этому теория гильбертовых пространств — первоначально названная Гильбертом по техническим причинам «Спектральной теорией» — предлагала чрезвычайно соблазнительный язык для простого и непосредственного выражения очень абстрактных результатов. Хотя из неё следовали многие его собственные результаты и методы, причём более простым способом, не в этом заключалось её главное значение.

«Важнее всего, — писал позже Курант, — является упорядочивающее и проясняющее действие такой общей теории функций на всю методологию и идейное развитие аналитических исследований».

Одновременно с развитием этой очень абстрактной и сложной математической теории Гильберт учил математическому анализу студентов первого курса.

Его курс анализа 1906 года, хотя и обычный с точки зрения его педагогической техники на этом уровне, всё же отличался кое-чем от предыдущих и последующих курсов. Объяснялось это тем, что он читался в период большого лыжного сезона. Под влиянием Рунге, который просто не мог не быть первым спортсменом факультета, ибо его мать была англичанкой, Гильберт и некоторые из более молодых преподавателей решили учиться кататься на лыжах. Необходимые принадлежности были заказаны в Норвегии, так как ничего подобного в Германии ещё не выпускалось. Занятия, которыми руководил Рунге, происходили на небольшом склоне, чуть ниже популярной гостиницы Der Rohns.

«Да, ты знаешь, это очень приятно, но очень трудно», — признался Гильберт Минковскому на еженедельном собрании Математического клуба.

«Сегодня днём я совершенно неожиданно, совсем не подозревая этого, очутился в канаве. Обе мои лыжи повисли в воздухе, в то время как я лежал на спине. Одна из них соскочила и покатилась под гору. В результате мне пришлось снять вторую лыжу и вместе с ней спускаться по глубокому снегу. Ты знаешь, это не так просто».

«Да, — сказал Минковский, не принявший нового вида спорта, — но почему ты не пустил вторую лыжу вдогонку за первой? Ведь она оказалась бы рядом с ней». «О, Рунге никогда о таком не думал», — воскликнул Гильберт.

Между домом Гильберта и Auditorienhaus, где он читал лекции по анализу, был небольшой уклон, и когда было достаточно снега, Гильберт предпочитал идти на лекцию на лыжах. В такие дни он врывался в аудиторию в своих громадных норвежских лыжных ботинках с остриями на носках и пряжками на задниках и, запыхавшись, взбирался на кафедру, уже приступив к чтению лекции.

Он всё ещё сохранил привычку начинать лекцию с аккуратного напоминания материала прошлой лекции. Если на предыдущей требовалось 40 минут для изложения материала, то теперь он тратил на него 20 минут. Только закончив повторение, он приступал к новой теме.

«Прошлый раз мы узнали то-то и то-то. По-видимому, в новой ситуации это вряд ли применимо. С чего бы это? Почему старый метод не работает? В чем дело? Что мы можем сделать? Как нам преодолеть эту трудность?»

В таком духе он мог продолжать некоторое время. Кроме того, он мог затронуть идеи из других областей и упомянуть самые последние работы. Студенты бывали зачарованы мелькнувшими перед ними понятиями и областями математики, о которых при обычном ходе обучения они не знали бы ещё многие годы. Кроме того, в них зажигалось всё возрастающее желание познакомиться с современной наукой. Наконец, после того, как, казалось, уже не было никакой надежды, всплывало нужное понятие — «как мраморная статуя, высвеченная лучом света в тёмном парке».

«Это было замечательно, — говорит Пауль Эвальд, бывший слушателем курса 1906 года. — Когда оно наконец появлялось, у нас возникало чувство, будто мы на самом деле присутствовали при создании Гильбертом нового важного понятия».

К этому времени ассистенты Гильберта стали получать жалованье и иногда даже стало возможным организовывать специальный Ausarbeiter ⁸ для большого числа слушателей. В этот самый год Гильберту удалось добыть некоторые нематематические фонды для математики и Эвальд был нанят для Ausarbeiter с оплатой, как у «работника лесничества» в ближайшей деревне. В его обязанности входила подготовка чистой копии составленного им конспекта лекций Гильберта, который затем должен был быть одобрен ассистентом, должность которого теперь занимал друг Борна Хеллингер.

Даже в таких элементарных курсах, как анализ, часто случалось, что Гильберт путал некоторые вещи. Тогда Хеллингер, печально глядя в конспект Эвальда, говорил: «Да, он снова напутал, и нам придётся сесть и всё исправить». Когда записи, наконец, удовлетворяли Хеллингера, они направлялись в Lesezimmer, где ими могли пользоваться студенты.

Эвальд, ставший со временем известным физиком, всегда говорил, что почти весь нужный ему анализ он узнал из курса Гильберта и послелекционных занятий с Хеллингером.

В весенний семестр этого учебного года Гильберт купил велосипед, только недавно начавший входить в моду как средство передвижения в Гёттингене, и в возрасте почти 45 лет начал учиться кататься на нём.

Лыжи были временным увлечением, но велосипед, как и пешеходные прогулки, а также занятия садоводством стали постоянными спутниками его творческой жизни. До сих пор он предпочитал работать на воздухе. Теперь рядом с ним всегда был велосипед. Некоторое время он мог работать у большой доски, висевшей на соседской стене. Затем он внезапно останавливался, вскакивал на велосипед, делал восьмёрку вокруг двух круглых клумб с розами или какой-нибудь другой трюк. Покатавшись несколько минут, он бросал велосипед на землю и возвращался к доске. В другой раз он мог прервать свои занятия для того, чтобы немного походить по своей крытой дорожке, склонивши голову, с руками за спиной. Иногда он прекращал свою работу, чтобы подрезать дерево, немного покопать или прополоть сорняки. Постоянно приходивших в дом посетителей экономка направляла в сад со словами: «Если вы не увидите профессора, то поищите его на деревьях». Как правило, уже первое слово, которое произносил Гильберт, показывало, что несмотря на внешнее проявление, он был всецело поглощён решением какой-нибудь конкретной математической задачи. Он мог продолжить ход своей мысли, но теперь уже вслух, если, разумеется, посетитель не пришёл со своей собственной проблемой. Тогда с энтузиазмом и интересом он переходил на эту тему.

Рихард Курант, недавно присоединившийся к компании из Бреслау, включавшей Борна, Хеллингера и Тёплица, часто наблюдал за деятельностью Гильберта в саду с балкона своей комнаты, находившейся неподалеку. Ему казалось это «фантастической способностью сохранять равновесие между крайним сосредоточением и полнейшим отдыхом».

На следующий год Гильберт предоставил научному обществу свою теорию бесконечно многих переменных. Эрхард Шмидт, к тому времени приват-доцент в Берлине, опубликовал свой собственный, очень простой и красивый метод решения, который, как и его диссертация, развивал работу его учителя.

Таким образом, научная жизнь в Гёттингене продолжалась, оставляя о себе незабываемую память в сердцах тех, кто жил наукой, и оставаясь незамеченной для приезжавших журналистов.

XIV ПРОСТРАНСТВО, ВРЕМЯ И ЧИСЛО

Это было спокойное время. Гёттинген казался полузабытым царством прошлого. Государство Ганновер, частью которого он был, было разбито и аннексировано Пруссией в 1866 году; однако сорок лет спустя остатки ганноверской аристократии продолжали упорно сопротивляться господству победителя. Герб страны, взятой под свою опеку Георгом II, всё ещё держался на германском университете так же твёрдо, как и гортанный акцент в английском языке её бывшего повелителя. Дома, выстроившиеся по Принценштрассе, принадлежали герцогам и князьям ганноверским, правда, их титулы были большей частью английского, а не немецкого происхождения. Научное общество Гёттингена официально именовалось на английский манер как «die Konigliche Gesellschaft der Wissenschaften» — Королевское научное общество. Британский военный министр постоянно проводил свои летние месяцы в Гёттингене. Молодым людям, съехавшимся сюда со всех концов земли из-за своей любви к математике, казалось, что у них «всё ещё впереди». Эту точку зрения не всегда разделяли их старшие коллеги.

В 1908 году Гильберт и Минковский отметили четверть века своей дружбы. Гильберту было 46 лет, Минковскому 44.

В это юбилейное лето замечательное здоровье и естественный оптимизм Гильберта на время покинули его. Он стал очень нервным и подавленным.

По-видимому, этот упадок сил не был вызван каким-нибудь особенным обстоятельством. Некоторые, например Блюменталь, рассматривали это как следствие его безрассудного физического и умственного напряжения последних нескольких лет. Другие считали это обычным явлением для творческого работника.

«Почти каждый великий учёный, которого я знал, был подвержен таким глубоким депрессиям, — говорил Курант. — Безусловно, это было у Клейна, но также и у многих других. В жизни любой творческой личности бывают такие периоды, когда кажется, а бывает, что так и есть на самом деле, что ты теряешь свои способности. Это действует подобно шоку».

Во всяком случае, Гильберт подошёл к своей болезни с большой рассудительностью, решив сделать всё необходимое для того, чтобы выздороветь. Отдохнув несколько месяцев в санатории в горной местности Гарц, он снова, как обычно, начал с осени читать лекции.

В отличие от Гильберта, летом 1908 года Минковский был на вершине своей творческой активности. В сентябре он представил некоторые из своих новых результатов по электродинамике на ежегодном собрании Общества германских учёных и врачей в Кёльне. Названием его доклада было «Пространство и время».

«Воззрения на пространство и время, которые я хочу изложить перед вами, — начал он своим тихим, колеблющимся голосом, — возникли на экспериментально-физической основе, и в этом их сила. Их тенденция радикальна. Отныне пространство само по себе и время само по себе обречены на превращение в фикции, и лишь некое единение обоих сохранит объективную реальность».

Он часто говорил своим студентам в Гёттингене: «Эйнштейн излагает свою глубокую теорию с математической точки зрения неуклюже — я имею право так говорить, поскольку своё математическое образование он получил в Цюрихе у меня».

В своей специальной теории относительности Эйнштейн показал, что описание механических явлений с помощью часов и эталонов мер зависит от движения лаборатории, в которой производятся измерения. При этом он установил математические соотношения, связывающие различные описания одного и того же физического явления.

Доклад Минковского в Кёльне явился «великим моментом геометризации». За несколько минут Минковский внёс в теорию относительности свою собственную, простую и красивую математическую идею о пространстве-времени, дающую очень прозрачное математическое представление различных описаний заданного явления.

«Трёхмерная геометрия становится главной в четырёхмерной физике».

«Теперь вы знаете, — сказал он своим слушателям, — почему я заявил вначале, что пространство и время должны обратиться в фикции, уступив своё место единому миру».

Среди слушателей был Макс Борн, который снова начал проявлять интерес к теории относительности из-за недавних работ Эйнштейна. Минковскйй уговаривал Борна вернуться в Гёттинген и стать его сотрудником. Ему нужен был специалист со знанием оптики, как у Борна. Однако сначала он хотел, чтобы его бывший ученик более близко познакомился с его собственными новыми идеями в этой области. Он отослал Борна обратно в Бреслау, снабдив его своей последней работой по электродинамике.

В работе Минковского этот молодой человек нашёл уже готовым «весь математический арсенал теории относительности... в том виде, в каком с того времени его повседневно использует каждый физик-теоретик». Только к началу декабря он счёл возможным для себя вернуться в Гёттинген.

«Затем последовали несколько недель, в течение которых я видел Минковского и беседовал с ним каждый день. Это было счастливое время, полное научной активности, а также богатое опытом личного характера, началом истинной дружбы, насколько разница в возрасте и опыте позволяет употребить это слово».

Закончив обсуждение проблем теории относительности, они перешли к теории чисел. «Для Минковского, как и для Гильберта, теория чисел была самым удивительным созданием человеческого разума и духа, равным образом наука и величайшее из искусств».

Именно в это время, когда Минковский покинул теорию чисел ради электродинамики, Гильберт, оправившись после своего летнего упадка сил, увлёкся одной знаменитой проблемой в классической теории чисел. В 1770 году Эдвард Варинг, ничем другим особенно не прославившийся английский математик, утверждал, по-видимому, без всяких доказательств, что каждое целое число может быть представлено в виде суммы четырёх квадратов, девяти кубов, девятнадцати четвёртых степеней и так далее — в общем случае конечным числом любых n-х степеней. Приблизительно в это время в связи с другой теоремой было доказано, что каждое целое число представимо в виде суммы четырёх квадратов. Однако это не доказывало, что Варинг, оказавшись правым в случае квадратов, был прав и в других случаях. Не ясно даже было, что каждое целое число могло быть представлено некоторым конечным числом кубов, четвёртых степеней и так далее. Количество некоторых таких степеней, бoльших 2, могло неограниченно возрастать с ростом самих чисел. С 1770 года прогресс в направлении доказательства этого утверждения Варинга был незначительным. В последнее же время математики начали проявлять новый интерес к этой проблеме, надеясь на успешное применение к ней некоторых аналитических методов. В этом направлении работал Гурвиц, но так же, как и другие математики, пытавшиеся до него доказать теорему Варинга, он бросил свои попытки, признав поражение. Тем не менее работа Гурвица вызвала у Гильберта интерес к этой проблеме. На некоторое время он оставил свои интегральные уравнения. Гильберт начал с того места, на котором остановился Гурвиц, даже взяв за основу одно тождество, аналогичное тому, которое было установлено Гурвицем. В конце 1908 года, ровно через 138 лет после того, как Варинг впервые сформулировал свою гипотезу, Гильберт получил доказательство теоремы Варинга.

Как было типично для Гильберта, его доказательство скорее давало лишь существование, а не явную конструкцию нужного представления. Однако хотя в действительности в нём и не давалось количества необходимых n-х степеней, но, в отличие от его доказательства теоремы Гордана, в доказательстве теоремы Варинга содержался метод, позволявший, по крайней мере в принципе, получить в каждом отдельном случае оценку этого числа.

Это доказательство ни в коей мере нельзя было считать простым. На самом деле, как отмечал русский теоретико-числовик Хинчин, оно было «не только тяжеловесным в своём формальном оформлении, основанном на сложных аналитических теориях..., но также не обладало прозрачностью в идейном отношении».

Однако, учитывая длительную недоступность проблемы, это можно было считать замечательным достижением.

«Мне трудно выразить то восхищение, которое я испытывал от решения этой исторической проблемы, — писал Г. Г. Харди, когда позже вместе с Дж. И. Литлвудом они получили другое доказательство этой теоремы. — В поставленных перед собой границах оно представляло абсолютный и триумфальный успех... одну из вех в современной теории чисел».

Сам Гильберт испытывал огромную радость и гордость. «Он сражался с таким мастером высшей категории, каким был Гурвиц, — заметил Блюменталь, — и одержал победу его собственным оружием, причём в том самом месте, где Гурвиц не видел возможности успеха». Он с радостью думал о том, что сообщит этот результат в своём следующем письме к старому другу. Но прежде ему надо было изложить доказательство теоремы Варинга Минковскому и участникам их объединённого семинара, который должен был возобновиться с нового года.

Во время рождественских праздников Минковский отсутствовал в Гёттингене. Вернулся сюда он в среду 6 января. На следующий день, в четверг, четверо профессоров математики ровно в 3 часа вышли на свою еженедельную прогулку до Керотеля на Хайнберге. Несмотря на окружающие их снежные холмы и голые деревья, это была приятная прогулка. Холодный воздух был наполнен громкими радостными голосами и смехом. «С особой оживлённостью» Минковский рассказывал о своих последних результатах в электродинамике. Гильберт поразил всех сообщением о том, что на следующем занятии семинара он изложит доказательство теоремы Варинга.

В пятницу Минковский прочитал свою обычную лекцию. После этого он принимал докторский экзамен.

Затем в воскресенье днём, за обедом, он внезапно почувствовал сильный приступ аппендицита. Ночью было решено произвести трудную операцию по удалению разорвавшегося органа.

За понедельник состояние Минковского ухудшилось. Он был в сознании и вполне сознавал безнадёжность своего положения. На больничной койке он изучал корректуру одной из своих последних работ и решал, удастся ли довести ещё не оконченную часть работы до хорошего состояния.

Позже Гильберт вспоминал: «Он выражал сожаление по поводу своей судьбы, так как он ещё так много мог бы сделать; но он решил, что было бы хорошо выправить корректуру, чтобы облегчить понимание и чтение его последних работ по электродинамике». Он сказал, что, возможно, после его смерти будет легче преодолеть сопротивление его новым идеям.

«Даже на больничной койке, в ожидании смерти, он был расстроен тем обстоятельством, что не сможет присутствовать на следующем занятии семинара, на котором я должен был выступить с моим решением проблемы Варинга».

В полдень во вторник, 12 января 1909 года, Минковский выразил желание снова увидеть свою семью и Гильберта. Гильберт отправился сразу же, как только получил известие; однако, когда он добрался до больницы, Минковский уже скончался. Не достигнув сорока пяти лет, он ушёл «в полном расцвете своей жизненной энергии, в середине своего самого счастливого периода работы, на высоте своего научного творчества».

Позже, днём, Гильберт писал письмо Гурвицу. «Мой Дорогой Старый Друг, — начал он. — Теперь ты один, кого я могу так называть...»

Почерк, крупнее, чем обычно, становился всё более расплывчатым по мере продвижения этой короткой записки. Я намеревался, писал Гильберт, сообщить об «одной хорошей идее» для решения проблемы Варинга, взятой «из твоей прекрасной работы» в гёттингенских Nachrichten, «но вместо этого ты получаешь это печальное письмо». Подписался он «Твой Старый Друг». Затем, как будто чтобы убедить их обоих в том, что случилось, он повторил в постскриптуме все события в жизни Минковского за прошедшую неделю: возвращение из Берлина в среду, счастливую прогулку до Керотеля днём в четверг, лекцию в пятницу и приём докторского экзамена, приступ в воскресенье и операцию в ту же ночь.

«Даже врачи стояли вокруг постели со слезами на глазах».

Утром в среду было сделано сообщение студентам.

«Я был в аудитории, когда Гильберт сказал нам о смерти Минковского и когда он плакал, — вспоминает один его бывший студент. — Из-за высокого положения, которое занимал в те дни профессор, и разницы в положении между ним и студентами для нас было большим потрясением видеть, что Гильберт плачет, чем слышать, что умер Минковский».

В четверг днём не было математической прогулки. Вместо неё профессора математики провожали Минковского в последний путь. Снова, заметил Гильберт, было ровно три часа дня.

«Сильные математики были похожи на растерянных людей, — писал один студент родителям после похорон. — По всему было видно, что даже самому Клейну было трудно спокойно говорить. Гильберт и Рунге казались обезображенными, с глазами, красными от слёз».

Решение проблемы Варинга — «корректуры которого его уверенный глаз уже не пробегал» — было опубликовано вскоре после этого с надписью автора:

«В память о Германе Минковском».

XV ДРУЗЬЯ И УЧЕНИКИ

Никакие переговоры в министерстве в Берлине, как бы долго и с каким бы искусством они ни велись, не могли помочь восполнить ту дружбу и то стимулирующее научное влияние, которые получал Гильберт от Минковского. Но жизнь должна была продолжаться.

Душевное напряжение, с которым работал Гильберт, передается одним случаем, происшедшим во время лекции вскоре после смерти Минковского. Среди слушателей был молодой человек, который, несмотря на то что профессор был явно не в себе, не переставал прерывать его вопросами. Наконец Гильберт огрызнулся:

«Мы здесь не за тем, чтобы снабжать вас информацией».

«Но именно за это вам и платят, господин тайный советник!»

В последовавшем за этим молчании шокированной и смущённой аудитории Гильберт, явно потрясённый и рассерженный, ждал, пока обидчик покинет лекционный зал. Молодой человек упорно оставался на своём месте. Тогда сам профессор, побледнев, повернулся и вышел. «Такой случай никогда бы не произошёл, — говорит очевидец, — если бы Гильберт был в своём обычном состоянии».

Но большей частью Гильберту удавалось принимать эту потерю с тем же философским спокойствием, с каким встречал свою смерть его друг. Никаких новых приступов глубокой депрессии прошлого лета не наблюдалось.

Гильберт принял активное участие в выборе преемника Минковского. Вместе с Клейном они пришли к решению, что будут искать молодого человека, у которого все достижения ещё впереди. Тем самым они исключили Гурвица. Рассматривались кандидатуры многих молодых математиков. Наконец остановились на выборе между Оскаром Перроном и Эдмундом Ландау. Члены математического факультета тщательно обсудили заслуги обоих.

«О, Перрон — такой замечательный человек, — сказал наконец Клейн. — Его все любят. Ландау очень неприветлив, с очень тяжёлым характером. Но нам, представляющим здесь такой коллектив, лучше иметь трудного человека».

Эдмунд Ландау.

Это было окончательное решение.

В первую же весну после смерти Минковского 32-летний Ландау приехал в Гёттинген в качестве профессора математики.

Специальностью Ландау было приложение аналитических методов к теории чисел. Будучи приват-доцентом в Берлине, он уже доказал одну очень общую теорему о распределении простых идеалов в произвольных полях алгебраических чисел, аналогичную классической теореме о простых числах. Он сделал также важную работу по теории функций, получив такое неожиданное обобщение знаменитой теоремы Пикара, что вначале сам отказывался верить в его справедливость и отложил публикацию этого результата более чем на год.

Книга Ландау о распределении простых чисел, центральной проблеме в аналитической теории чисел, появилась в тот год, когда он приехал в Гёттинген. «В ней впервые, — писал Харди много лет спустя, — аналитическая теория чисел излагается не как собрание некоторых красивых разрозненных теорем, а как систематическая наука». Из «места охоты для отдельных отважных героев» она превратилась в одну из наиболее плодовитых областей математических исследований.

В то время большинство немецких профессоров являлись выходцами из крупной буржуазии и были весьма прилично устроены, Ландау же был просто очень богат. Когда его спрашивали, как найти его дом в Гёттингене, он отвечал: «Это самый лучший дом в городе».

Вскоре после его приезда в университет анекдоты о Ландау не уступали в своём числе анекдотам о Гильберте.

Один студент посоветовался с Ландау о качестве кусочка янтаря, по-немецки Bernstein. В ответ Ландау одновременно высказал своё мнение о достоинстве двух математиков Бернштейнов, находившихся в то время в Гёттингене. Он ответил «Феликс». Если бы он сказал «Сергей», то это бы значило, что янтарь наивысшего качества. (Это утверждение не было столь резким, как оно звучит. Феликс Бернштейн был очень хорошим математиком, известным своими работами в теории страхования и статистике; однако Сергей Бернштейн был одним из величайших русских математиков того времени.)

В отличие от Минковского, у Ландау не было интереса ни к геометрии, ни к математическойфизике и он абсолютно презирал прикладную математику.

Однажды Штейнгауз описал Ландау свой докторский экзамен. Его должен был экзаменовать астроном. Было видно, что на Ландау произвело большое впечатление то обстоятельство, что изучающий чистую математику мог успешно ответить на вопросы математика-прикладника. «Что же он спросил вас?» Польщённый интересом профессора к его делам, Штейнгауз объяснил, что астроном спросил его о дифференциальных уравнениях движения трёх небесных тел.

«Ах, так он знает это! — воскликнул Ландау. — Так он знает это».

Таким был Ландау.

Коллеги и студенты не любили его высокомерия и боялись его остроумия и безжалостной прямоты. Однако они отдавали дань уважения и были преданы ему за фантастическое трудолюбие и неожиданную беспристрастность в его привязанности к математике. «Большинство из нас подсознательно немного завидует успехам других, — однажды заметил Харди, — [но] Ландау, казалось, был начисто лишён таких недостойных эмоций».

Едва устроившись в Гёттингене, Ландау предложил молодому датчанину Гаральду Бору, решившему одну поставленную им проблему, чтобы тот приехал и стал его сотрудником.

Бор был необычным математиком. В 1908 году он входил в состав датской Олимпийской футбольной команды, занявшей второе место. По-видимому, он был единственным учёным в истории математики, о докторском экзамене которого сообщалось на спортивной странице газеты. В будущем он неразрывно соединил своё имя с так называемыми «почти периодическими функциями». Но он никогда не мог спокойно пройти мимо мяча, чтобы не поддеть его ногой.

Когда спустя несколько месяцев после смерти Минковского Бор приехал в Гёттинген, ему показалось, что среди молодых математиков этого города царит дух подлинного международного братства. Обмен иностранной валюты был настолько лёгким, насколько это возможно. Никто никогда не интересовался паспортом. Немецкие студенты, особенно более старшего возраста, заботились о молодых иностранных студентах «с трогательным вниманием».

«Великим стариком... был Феликс Клейн. Его импозантная и мощная фигура внушала всем, старым и молодым, громадное уважение и, можно сказать, почти благоговение... Но над всей жизнью Гёттингена сиял выдающийся гений Давида Гильберта, который как бы связывал нас всех воедино... Почти каждое произнесённое им слово, будь то о проблемах нашей науки или просто о жизни, казалось нам свежим и обогащающим».

Весной 1909 года Гильберт не послал ни одного сообщения по интегральным уравнениям в Гёттингенское научное общество. Вместе с Кёте они проводили много времени с Густой Минковской и маленькими девочками. Гильберт взял на себя общее редактирование работ Минковского и начал готовиться к мемориальному выступлению. Для этого он перечитал более девяноста писем, полученных им от Минковского, ещё со времени их университетской жизни. «Это всё равно что прожить всю жизнь заново, — писал он Гурвицу, — и я вижу, какую важную роль играл ты в этой жизни».

Почти одновременно со смертью Минковского появилась возможность приглашать в Гёттинген для личных научных контактов крупнейших специалистов, что было так необходимо для творчества самого Гильберта, имевшего раньше такой контакт в лице Минковского. Профессор математики из Дармштадта Пауль Вольфскель оставил по своему завещанию 100 000 марок премии за первое полное доказательство последней теоремы Ферма. До тех пор, пока этот приз не будет вручён, проценты с этой суммы должны были тратиться по усмотрению комитета при Гёттингенском научном обществе. Гильберт стал председателем этого комитета и в апреле того года, когда умер Минковский, ему удалось выделить 2500 марок для приглашения в Гёттинген Анри Пуанкаре.

С общественной и математической точки зрения ситуация была деликатной. Депрессия, изменившая всё направление карьеры Клейна, была вызвана его соперничеством с молодым Пуанкаре. Теперь ведущими мировыми математиками были Гильберт и Пуанкаре, но премия Бояи была присуждена именно последнему. Для многих обитателей Гёттингена присутствие французского математика было нежелательным напоминанием того, что математический мир представлял собой не сферу с центром в Гёттингене, а лишь эллипсоид.

Не улучшил ситуацию и выбор темы лекций Пуанкаре. Он решил говорить об интегральных уравнениях и теории относительности, вероятно, считая, что выбор этих областей, в которых ему принадлежали значительные достижения, будет интересен гёттингенским математикам. Однако иностранный математик, присутствовавший на лекциях, был удивлён тем холодком, с которым был встречен знаменитый гость. «Мы были удивлены, — объяснял один из гёттингенских доцентов, — что Пуанкаре приедет за тем, чтобы рассказывать нам об интегральных уравнениях!»

Тем не менее Гильберт всегда обращался в Пуанкаре «мой дорогой друг» и отзывался о нём в своих лекциях и статьях как о «самом блестящем математике его поколения». Он и Кёте устроили большой приём в честь французского математика и Клейна, чьё шестидесятилетие пришлось на время визита.

Минковский также испытывал высшее восхищение перед Пуанкаре, а одна из его маленьких дочерей, увидев великого человека на ступенях дома на Вильгельм Веберштрассе, сделала перед ним реверанс, который полагается маленькой девочке при виде короля.

«Какое счастье быть в наше время математиком! — говорил Гильберт, выступая с маленькой речью перед гостями. — Повсюду математика разрастается, пуская новые побеги. Всё более важное значение приобретают её приложения к естественным наукам и её связи с философией, благодаря чему она готовится занять своё прежнее центральное место!»

Однако в письме к Гурвицу, в котором он благодарил его за дружескую оценку своего доказательства теоремы Варинга, он писал, что она была «лучом света в темноте».

Первого мая он выступил с речью в память о Минковском на специальном собрании Гёттингенского научного общества.

Он с любовью рассказал о работе друга, перечислил его достижения и оценки, которые ему дали такие математики, как Эрмит и Дедекинд. «Несмотря на тот факт, что он был чрезвычайно скромен и нарочно держался на заднем плане, у него было внутреннее убеждение, что многие из принадлежащих ему работ переживут работы других современных авторов и получат в конце концов общее признание. Он ценил открытую им теорему о разрешимости линейных неравенств в целых числах, своё доказательство существования разветвлений в числовых полях и сведение кубического неравенства, выражающего свойство максимальности сферы, к квадратичному неравенству наравне с самыми лучшими достижениями великих классиков в области геометрической теории чисел».

За короткое время ему удалось совершить многое. «Каким трудолюбивым он должен был быть!» Его наука сопровождала его повсюду. «В любое время она интересовала его и нисколько не утомляла, будь он на экскурсии или во время летних каникул, в картинной галерее, в вагоне поезда или на тротуаре большого города».

С ученических лет, рассказывал Гильберт своим коллегам, Минковский был его самым лучшим и преданным другом.

«Наша наука, которую мы больше всего любили, связала нас вместе. Она казалась нам цветущим садом. В этом саду были протоптанные тропинки, по которым в часы досуга можно было прогуливаться, спокойно наслаждаясь окрестными видами, получая особое удовольствие, если это происходило в обществе подходящего собеседника. Однако нам также нравилось выискивать скрытые тропы и обнаруживать неожиданный пейзаж, приятный нашим взорам; и когда один из нас показывал его другому, мы наслаждались им вместе и радость наша была безграничной».

Гильберт сравнивал характер своего друга со звуком колокола; «такой ясный от счастья, получаемого от своей работы, и своего веселого нрава, такой полный в постоянстве и преданности, такой чистый в своих идеалистических устремлениях и восприятии жизни».

«Для меня он был даром божьим — таким, который редко выпадает на долю человека, — и я должен быть благодарен судьбе, что так долго владел им».

В ближайшие месяцы и годы Гильберт старался найти для себя подходящую компанию среди успевающих студентов и доцентов Гёттингена. Ему была совершенно ясна необходимость контакта с молодёжью для пользы своей собственной работы.

«Моё место — среди молодежи, — объявил он на одном научном собрании, — от неё ещё можно что-то получить».

Одним из его давнишних молодых друзей был Леонард Нельсон, доцент философии, бывший на 20 лет моложе Гильберта. Они познакомились несколько лет назад, когда Нельсон, получив докторскую степень в Берлине, пытался защитить хабилитацию в Гёттингене. Это был молодой человек, большой любитель споров на личные, философские и политические темы. Он навлёк на себя неприязнь Гуссерля, профессора философии, в результате чего его хабилитация была отклонена большинством философского факультета, к которому также относились и математики. Позже, когда Нельсон, получив плохие известия, расстроенный сидел в своей комнате, послышался стук в дверь. «И к моему удивлению, — писал он своим родителям, — я увидел Гильберта собственной персоной. Он пригласил меня к себе на ужин...» В следующем письме он сообщал, что «Гильберт ломает себе голову, как бы сделать, чтобы моя диссертация была принята». Как оказалось, даже Гильберту пришлось потратить на это несколько лет; но теперь Нельсон был доцентом и вместе с профессором их часто можно было увидеть «прогуливающимися вдоль стены» и глубоко погружёнными в обсуждение той области знаний, которая лежала на стыке логики, философии и математики.

Другим из молодых друзей Гильберта, также не математиком, был Теодор фон Карман, ассистент в Институте прикладной механики Прандтля. Фон Карман работал над проектом цеппелина, который правительство намеревалось испытывать при различных атмосферных условиях. Много лет спустя, когда он стал влиятельной фигурой в авиации и космических исследованиях в Соединённых Штатах, он отзывался о Гильберте как о «величайшем математике в истории науки... ибо он превратил теорию интегральных уравнений в орудие, позволившее учёным овладеть областями, в которых царила полная неразбериха».

После смерти Минковского Гильберт возобновил обычай отправляться с группой молодых людей на длительную прогулку после еженедельных собраний Математического клуба.

«Он не был молодым... но всё ещё был полон сил и юношеского задора, — казалось в то время 22-летнему Гаральду Бору, — [и] его большая оригинальность, полное отсутствие предрассудков и даже, можно сказать, условностей надолго делали каждую из встреч с ним целым событием».

Некоторые из бывших талантливых студентов в последние несколько лет начали делать первые шаги по лестнице академической карьеры.

По предложению Гильберта Макс Борн стал доверенным лицом госпожи Минковской в деле издания физических работ её мужа. Одну из них Борн должен был восстановить лишь по немногим оставшимся заметкам. Он также продолжил дело своего учителя своей собственной работой, посвящённой новому и строгому методу измерения электромагнитной энергии электрона. Доклад, представленный по этой работе, произвёл такое впечатление на Фогта, что тот предложил Борну место приват-доцента в Институте теоретической физики.

Приблизительно в это же время приват-доцентом стал также и Герман Вейль. Хотя он и проявил уже свои математические способности, он был всё ещё слишком скромен, чтобы стать полноправным «членом семьи» математиков. Тем более удивительным для всех было то, что вскоре он завоевал руку девушки, чьей руки добивались многие и чьё очарование было столь велико, что, когда её отец пригрозил забрать её из университета, петиция, просившая его не делать это, была подписана даже профессорами.

В это время началась также и дружба между Гильбертом и Рихардом Курантом.

Уже было ясно, что этот человек должен пойти далеко не только в математике. В возрасте 14 лет он сбежал из дома, зарабатывая себе на жизнь частными уроками, которые он давал ученицам женской школы. В конце концов он добился почти невозможного, поступив в университет, не имея даже диплома об окончании гимназии. В отличие от большинства студентов университета того времени, он должен был поддерживать своё существование, рассчитывая только на свои силы.

Однажды после лекции Гильберта Курант, к своему удивлению, был приглашён на чай к профессору. Когда он пришёл, то узнал, что Гильберты имели к нему просьбу. Школьные дела Франца Гильберта, ставшего уже подростком, были не совсем в порядке.

(«Способности к математике мой сын унаследовал от матери, всё остальное — от меня».)

Госпожа Гильберт полагала, что Францу, возможно, было бы лучше перейти в другую школу. Чтобы быть уверенным, что его туда примут, молодого Куранта попросили позаниматься с ним.

«Так получилось, что мне пришлось довольно много времени проводить с Францем Гильбертом. Он не то чтобы был несмышлёный или неталантливый мальчик. Это был восприимчивый ребёнок. Он подучился немного и был принят в новую известную загородную школу. Однако я всё время находился под впечатлением, что передо мной был мальчик, чья голова подобна фотопластинке, после проявления которой получается что-то прекрасное, но затем спустя некоторое время изображение затягивается вуалью, становится темнее и наконец и вовсе пропадает».

К этому времени «маленький Курант», как его любя называли, уже проникся глубоким чувством к широкой научной традиции Гёттингена. Он был вместе с тем склонен к драматическим эффектам. Когда в феврале 1910 года он получил докторскую степень, его не устроил традиционный поцелуй маленькой пастушке в фонтане на площади Ратхаус. Вместо этого двое его друзей наняли дрожки и, кружа по городу, возвещали жителям, что Рихард Курант является доктором философии summa cum laude ⁹!

В течение 1910 года Курант был ассистентом Гильберта.

В том же году впервые с 1906 года Гильберт послал в Гёттингенское научное общество сообщение по интегральным уравнениям, шестое и последнее.

«Можно без преувеличения сказать, что именно благодаря исследованиям Гильберта впервые выявилось истинное значение теории интегральных уравнений, — писал позже Курант. — Многие её связи с совершенно различными областями математики, разносторонность приложений, внутренняя гармония и простота её структуры, её объединяющая сила по отношению к ряду ранее разрозненных исследований впервые проявились в работе Гильберта».

Начиная с Фредгольма, математики всего мира, а особенно в Германии и Соединённых Штатах, вели исследования в области интегральных уравнений.

Однако настоящее безусловно принадлежало Гильберту.

Жизнь в Гёттингене продолжалась.

Примечания

1.

Тайный советник (нем.).

2.

Дудочник в пестром костюме — персонаж поэмы английского поэта Р. Браунинга (1812–1889) «Дудочник в пёстром костюме из Гамельна» («Pied Piper of Hamelin»), включённой в сборник «Драматические истории», опубликованный в 1845 году.

Поэма основана на старой легенде. Город Гамельн в Брауншвейге переполнен крысами, а городское правление не знает, как от них избавиться. Дудочник в пёстром костюме предлагает очистить город от крыс, за что ему обещано уплатить тысячу гиней. Он ходит по улицам города и играет на своей дудке, на зов которой собираются все крысы и следуют за ним. Собрав всех крыс, он ведёт их к реке, где они все тонут. Когда Дудочник требует у мэра вознаграждение, он получает отказ. После этого он снова идёт но улицам города, играя на дудочке, на зов которой собираются все дети города. Ведя их за собой, он приходит к горе Кёппенберг, где перед ними открывается пещера. Дети входят за ним в пещеру, и двери её быстро захлопываются. Аналогичная легенда используется также и в немецкой литературе, герой этой легенды — Крысолов.

3.

Ныне г. Вроцлав в Польше.

4.

Мелодия вальса (нем.).

5.

Да (нем.).

6.

Здесь: основное занятие (фр.).

7.

Господа (нем.).

8.

Обработка лекций (нем.).

9.

Совершенно заслуженно (лат.).

XVI ФИЗИКА

Осенью 1910 года Венгерская Академия наук объявила о присуждении второй премии Бояи «Давиду Гильберту, который глубиной мыслей, оригинальностью методов и строгой логикой доказательств уже оказал значительное влияние на прогресс математических наук».

Именно Пуанкаре, как секретарю комитета по премии, пришлось подготовить общий обзор работ Гильберта для представления Академии и дальнейшего опубликования.

Качествами, о которых он счёл нужным специально упомянуть, были разнообразие интересов, важность решаемых проблем, элегантность и простота методов, ясность изложения и забота об абсолютной строгости. Он высоко оценил удобочитаемость работ Гильберта. Кроме того, он отметил, что влияние работ Гильберта на прогресс математики не ограничивается лишь его личными исследованиями, но также обязано его педагогической деятельности, «помощь, которую он оказывает своим студентам, позволяет им в свою очередь использовать созданные их учителем методы и вносить вклад в нашу науку».

Подробно описав достижения Гильберта (в основном остановившись на его работе по основаниям геометрии), он попытался найти для них место среди достижений других математиков.

О доказательстве теоремы Гордана: «Невозможно лучше оценить прогресс, достигнутый господином Гильбертом, чем сравнить количество страниц, потраченных Горданом на своё доказательство, с теми строчками, в которые уложилось доказательство господина Гильберта».

О новом доказательстве трансцендентности чисел е и ?: «Способность упростить то, что на первый взгляд кажется очень сложным, является одной из характерных черт таланта господина Гильберта».

О работе по полям алгебраических чисел: «Введение идеалов Куммером и Дедекиндом принесло значительный прогресс: оно позволило обобщить и в то же время прояснить классические результаты Гаусса по квадратичным формам и их композициям. Работы господина Гильберта... представляют собой новый шаг вперёд, не менее важный, чем первый».

Об исследованиях по основаниям геометрии: «В истории геометрических идей можно выделить три эпохи: в первую учёным, среди которых мы можем прежде всего отметить Я. Бояи, удалось развить неевклидову геометрию; во вторую Гельмгольц и Ли открыли роль идеи движения и группы в геометрии; третья была начата работами господина Гильберта». Об обосновании принципа Дирихле: «Нет нужды подчёркивать важность открытий, вытекающих из этой специальной проблемы Дирихле, [и] мы не должны удивляться числу исследователей, находящихся сейчас на пути, указанном господином Гильбертом».

О доказательстве теоремы Варинга: «Мы не сомневаемся, что эти рассуждения... будучи полностью осознаны, найдут приложения к значительно более общим задачам, чем проблема Варинга».

О недавней работе по теории интегральных уравнений: «Это открытие господина Фредгольма, безусловно, одно из самых замечательных открытий нашего времени... Господину Гильберту принадлежат важные усовершенствования..., особенно привлекательными чертами которых являются простота, надёжность и общность».

Доклад Пуанкаре о премии Бояи появился в 1911 году в Acta Mathematica. В то время ещё никто не подозревал, что в нём подводился итог всему тому, что внёс Гильберт в конструктивную математику. На следующий год Гильберт, которому уже исполнилось пятьдесят лет, стал в глазах своих коллег физиком.

Недавняя работа по интегральным уравнениям (монография по которой была опубликована в 1912 году) привела его в пограничную область между математикой и физикой. В своей книге он рассмотрел с одной общей точки зрения различные теории. В результате ему удалось добиться значительно большей абстрактности, унификации, ясности и строгости, чем это было до него. Однако, с точки зрения физика, на практике это давало немногое. В большинстве случаев продолжали пользоваться старыми методами дифференциальных уравнений. Тем не менее во введении к своей книге по интегральным уравнениям Гильберт выразил радость но поводу существования раздела физики, где физические понятия естественным образом вели к интегральным уравнениям, которые представляли единственный аппарат для теоретической обработки экспериментальных данных. Этой областью была кинетическая теория газов, и опубликование весной 1912 года работы по основаниям этой теории отразило тот факт, что математик Гильберт обратил теперь своё внимание на физику.

Оглядываясь в прошлое, он представлял себе, что начало современной эры в физике пришлось на его доцентские дни, когда Герц установил существование электромагнитных волн, предсказанных Максвеллом. Затем, быстро сменяя друг друга, последовали открытия икс-лучей Рентгеном, радиоактивности супругами Кюри, электронов Дж. Дж. Томсоном. Макс Планк выдвинул квантовую теорию. Эйнштейн провозгласил специальную теорию относительности. За несколько лет произошло так много открытий, что их хватило бы на несколько веков. «И ни одно из них не уступало великолепию достижений прошлого», — ликовал Гильберт.

Однако, как математика, его беспокоило отсутствие порядка в триумфальных успехах физиков. И в этом он был не одинок. Вальтер Литцман, один из его бывших студентов, вспоминал: «Какое беспокойство охватывало нас, математиков, на лекциях по теоретической физике, когда то один, то другой принцип выдвигался перед нами без доказательства, после чего из него выводились различного сорта утверждения и следствия. Мы ощущали настойчивую потребность исследовать, совместны ли эти различные принципы друг с другом и в каких отношениях они находятся между собой».

Аналогичные вопросы изучались Гильбертом в связи с его работой по аксиоматике геометрии — вопросы полноты, независимости и непротиворечивости аксиом. Теперь ему казалось, что настало время для проекта, предложенного им в Париже в качестве шестой проблемы двадцатого столетия, — аксиоматизации физики и других наук, тесно связанных с математикой. Некоторые из фундаментальных физических явлений должны были быть приняты в качестве аксиом, из которых все остальные наблюдаемые явления можно было бы выводить на основе строгой математической дедукции, подобно тому как чётко и удовлетворительно выводились теоремы Евклида из его аксиом. Однако такой проект требовал математика для своего выполнения.

«Физика, — объявил Гильберт, — слишком сложна для физиков».

Хотя это замечание казалось довольно высокомерным, физики понимали, что он этим хотел сказать.

«Хотя это была только шутка, — сказал позже один Нобелевский лауреат, — таким образом он выразил нечто совершенно правильное: уважение к трудностям задач, поставленных в этой области чистого разума, которые могли быть оценены только тем, кто сам затрачивал на их преодоление все свои интеллектуальные способности».

В Париже Гильберт специально упомянул, что, по его мнению, исследования аксиом теории вероятностей должны сочетаться со строгим и обстоятельным развитием метода средних значений в математической физике и, в частности, в кинетической теории газов. Именно здесь он начал претворять в жизнь новые планы.

В основе кинетической теории газов лежит тот принцип, что в силу полной беспорядочности движения молекул в газе оно должно описываться статистически, а все эффекты, связанные с давлением, плотностью, температурой, должны предсказываться на основе средних движений. Однако эта теория не развивалась единым образом, её различные аспекты разрабатывались отдельно и без всякой связи между собой. Применяя аксиоматический метод и свою теорию интегральных уравнений, Гильберт сумел создать прекрасную по простоте общую систему и таким образом сделать из своей теории удобный и доступный математический аппарат. («Интересно заметить, — писал много лет спустя фон Карман, — что эта работа, созданная шестьдесят лет назад, в то время, когда космический полёт казался фантастической мечтой, является в настоящее время основой большинства наших инженерных расчётов о поведении искусственных спутников».) Значение его исследований в этой области состоит не столько в получении уже известных физических теорем, сколько в выявлении общей точки зрения на их структуру, условия и возможные области применения.

Но, несмотря на веру Гильберта в способность аксиоматического метода вносить порядок в беспорядочное, он понимал, что не сможет решить физических проблем с помощью одной лишь математики. Он должен быть в курсе современных исследований. Конечно, этого можно было достичь при помощи чтения и изучения опубликованных сообщений о новых открытиях. Однако такой способ не устраивал Гильберта. Вместо этого он обратился за помощью к своему старому другу Арнольду Зоммерфельду.

В то время в Мюнхене Зоммерфельд был центром самой активной группы молодых физиков Германии, Как было принято в немецких университетах, каждый профессор физики имел свой собственный «институт», со своим факультетом, своими доцентами, ассистентами и студентами. В Мюнхене самым большим и лучше всего оборудованным был институт Рентгена, профессора экспериментальной физики; самым маленьким был институт Зоммерфельда. Однако, когда Зоммерфельд прибыл в Мюнхен, он настоял на том, чтобы вдобавок к библиотеке и рабочим столам, обычным принадлежностям института теоретической физики, ему были предоставлены возможности для экспериментирования. Своим приездом он создал в институте редкую атмосферу товарищества. В то время как студенты Рентгена работали независимо друг от друга и «даже слишком частые контакты между комнатами не поощрялись», студенты Зоммерфельда нередко составляли ему компанию в катании на лыжах на близлежащих Альпах зимой и в прогулках по горам летом — «лазая вверх и вниз, не переставая говорить о физике». В будние дни в Мюнхене они собирались после ленча в ближайшем к университету кафе на «кекс и физику». Здесь формулы и диаграммы важных открытий часто записывались прямо на мраморных столиках, которые затем вытирались недовольной официанткой.

Гильберт обратился с просьбой к своему старому другу подобрать для него какого-нибудь молодого человека с тем, чтобы тот стал его специальным ассистентом по физике. Зоммерфельд предложил эту работу своему ученику Паулю Эвальду, который недавно закончил свою диссертацию о прохождении света через кристалл.

Когда весною 1912 года Эвальд вернулся в Гёттинген, его приветствовали как «учителя физики Гильберта». Именно так, по-видимому, и представлял себе эту должность Гильберт. Он сразу же указал Эвальду на те различные вопросы физики, с которыми он хотел бы познакомиться.

«Я помню, что одним из них был следующий вопрос. Существовала старая дискуссия о числе упругих констант в кристалле, идущая от основателей теории. Гильберт велел мне с этим познакомиться и сказать ему, кто прав. Для этого я пошёл в Lesezimmer и раздобыл все необходимые старые книги. Найдя их очень интересными, я понял, что у обеих точек зрения были веские аргументы. На самом деле, я не смог найти ни одного пробела ни у одной из сторон, этого же не смогли сделать как сами эти великие люди, так и все другие, занимавшиеся этой проблемой. Таким образом, мне пришлось вернуться и доложить обо всем Гильберту. Спустя несколько лет вся эта проблема, задерживавшая развитие физики кристаллов в течение более чем пятидесяти лет, была решена Максом Борном».

Согласно Эвальду, научную программу Гильберта того времени можно было кратко выразить словами: «Мы преобразовали математику, теперь очередь за физикой, а затем мы перейдём к химии». Химия того времени была «чем-то вроде кулинарии, преподаваемой в женской школе». Именно так её описывал Гильберт.

Теперь он намеревался перевести на удобоваримый математический язык физические теории одну за другой. От кинетической теории газов он перешёл к другой области, понятия которой также непосредственно подводили к интегральным уравнениям. Это была элементарная теория излучения. За следующие два года он опубликовал серию работ, в которых с помощью линейных интегральных уравнений получил основные результаты в этой теории, заложил для них аксиоматическую основу и доказал непротиворечивость своих аксиом. Подход к этой конкретной теории явился, по существу, моделью общего подхода к физике, который им был предложен в Париже.

Эвальд вспоминает, что лично он не испытывал особо «тёплого чувства» к проблеме излучения. Ему казалось, что Эрих Гекке, ассистент Гильберта по математике, в действительности гораздо лучше понимал суть затруднений Гильберта относительно различных обсуждаемых работ по физике, чем он сам; быть может, это объяснялось тем, что его мышление по своей сути было таким же математическим, как и у Гильберта.

Гекке стал впоследствии одним из выдающихся математиков своего времени, но он всегда вспоминал о днях своего ассистентства у Гильберта как о высшей точке своей карьеры. За свои труды он получал 50 марок в месяц, приблизительно 12,5 доллара на американские деньги того времени. Однажды Гильберт решил, что эта сумма недостаточна, и сказал Гекке, что в следующую поездку в Берлин он обсудит это дело с министром культуры. Однако после окончания приёма у министра, который имел решающее слово почти во всех университетских делах, Гильберт вспомнил, что он забыл о чём-то спросить. Без всяких церемоний он высунулся из окна кабинета и крикнул госпоже Гильберт, дожидавшейся его внизу в парке: «Кёте, Кёте! О чём я ещё хотел сказать?» — «Гекке, Давид, Гекке!» Гильберт втянул голову обратно, повернулся к ошеломлённому чиновнику и начал требовать удвоения жалованья Гекке, что и было достигнуто.

В мае 1912 года Зоммерфельд приехал в Гёттинген на средства комиссии по премии Вольфскеля, чтобы рассказать о недавних открытиях в физике. В этот раз он докладывал о недавних успехах Макса фон Лауэ и других в вопросах о прохождении рентгеновских лучей через кристалл. Это достижение вскрывало истинную природу рентгеновских лучей и открывало новый путь для их исследования. Когда Эвальд услышал об этом, он вспомнил про свой разговор с фон Лауэ незадолго перед приездом в Гёттинген. Фон Лауэ пошел проконсультироваться со старшим коллегой по поводу одного вопроса из своей диссертации, но спустя несколько минут нашёл его подозрительно рассеянным.

«Что случится, если допустить, что через кристалл проходят значительно более короткие волны?» — хотел узнать фон Лауэ.

«Всё содержится в этой формуле, — сказал Эвальд. — Пожалуйста, вы можете сами обдумать её, я выпишу её для вас. У меня, к сожалению, нет времени на это, так как надо в ближайшие два дня представить диссертацию и подготовиться к устному экзамену»,

Эвальд не вспоминал больше об этом событии, пока не услышал доклад Зоммерфельда об открытии фон Лауэ. Нельзя было придумать более драматического подтверждения точки зрения Гильберта о пользе непосредственных научных контактов! В тот же день Эвальд поспешил в свою комнату. В своей диссертации он нашёл все необходимые формулы, позволявшие проанализировать открытие фон Лауэ. Над этим он проработал всю ночь.

Однако в большей части семестра работа ассистентом Гильберта была лёгкой и не занимала много времени. Это давало Эвальду возможность понаблюдать за личностью Гильберта более близко, чем это ему удавалось в бытность свою студентом курса анализа 1906 года.

Однажды Отто Тёплиц, к тому времени уже приват-доцент, пришёл к Гильберту со статьей одного из участников его семинара.

«Большинство докторских диссертаций содержат половину идеи, — сказал он профессору. — Хорошие диссертации содержат одну идею. Эта же работа содержит две хорошие идеи!»

Однако существовала трудность. Автор этой работы Якоб Громмер не имел права претендовать на докторскую степень. Он так и не получил выпускного аттестата гимназии; в действительности он никогда и не посещал её, так как учился в талмудистской школе, готовясь стать раввином. По обычаю тех мест Восточной Европы, из которых он приехал, новый раввин должен был жениться на дочери старого раввина. Однако, когда невеста увидала уродливые руки и ноги Громмера, страдавшего акромегалией, она отказалась выйти за него замуж и тем самым положила конец его надеждам на жизнь раввина. Отвергнутый жених обратился тогда к математике.

Гильберт взялся за дело Громмера «со вспышкой решимости в глазах», как вспоминал Эвальд.

Если мне удастся раздобыть докторский диплом для этого молодого человека — литовца, еврея и не имеющего аттестата гимназии, то после этого можно будет сказать, что я действительно что-то сделал!»

(Нет нужды говорить, что в конце концов Громмер действительно получил свою степень доктора философии.)

Несмотря на свою любовь и восхищение Гильбертом, Эвальд находил его «немного похожим на остановившегося в своём развитии подростка». В тёплые дни Гильберт являлся на лекции в рубашке с короткими рукавами и открытым воротом — наряде, совершенно неподобающем для профессора тех времен. Он носился по улицам, как уличный разносчик, с букетами из своего сада для своих «пассий». Корзину с удобрениями он мог везти на руле своего велосипеда так, как будто это был подарок. На концерте или в ресторане, как бы элегантно он ни был одет, почувствовав сквозняк, он мог одолжить меховую горжетку или боа из перьев у одной из присутствующих дам. Некоторым, например Эвальду, казалось, что подобные поступки объяснялись его желанием шокировать граждан, более привыкших к условностям. Другие считали, что он делал, это потому, что считал это разумным, не беспокоясь, что это противоречило общепринятому поведению. В любом случае он всегда держался с таким естественным достоинством, что не вызывал ни у кого смеха.

Ему всё ещё нравилось танцевать, и он всегда предпочитал ежегодный бал у ректора банкету, устраиваемому каждый год этим официальным лицом для профессоров и их жён. Ему нравились симпатичные молоденькие дамочки, и он с радостью объяснял им математические идеи. «Но, моя девочка, — мог он сказать, — вы должны это понять».

Однажды он сочинил небольшое стихотворение для своего «обожаемого ангела», в котором выразил надежду, что некоторые из его фавориток получат приглашение на бал:

Написав эти куплеты на листочке бумаги, вырезанном в виде ангела, он незаметно оставил его в кабинете у ректора.

Девид Гильберт, 1912 г. - один из серии портретов профессоров, продававшихся в Геттингене как почтовые открытки.

Он любил забавляться, выдавая себя за этакого светского льва. В панаме, прикрывающей лысину, он мог заявить, что лучшим, по его мнению, летним отдыхом было бы путешествие с женой какого-нибудь из своих коллег. Тем не менее, по словам Дьёрдя Пойа, бывшего в то время студентом в Гёттингене, каждый раз он «выглядел таким невинным».

Реакцию Кёте Гильберт на многочисленных «пассий» её мужа отражает следующий анекдот о праздновании пятидесятилетия Гильберта. Приветствуя профессора, несколько его студентов сочинили так называемый «любовный алфавит». На каждую букву в нём были куплеты об одном из увлечений Гильберта. На «I» —

Когда дошли до «K», то никто не мог придумать ни одного из увлечений Гильберта на эту букву. Тогда Кёте Гильберт сказала: «Ну хотя бы сейчас вы могли бы один раз вспомнить обо мне». В восторге молодые люди сразу же сочинили следующие куплеты:

«Без Кёте, — говорил Эвальд, — Гильберт бы совсем пропал». Курант добавляет: «Без неё он не мог бы прожить ту жизнь, которую он вёл».

Именно в это лето — в лето пятидесятого года жизни Гильберта — умер Анри Пуанкаре. Ему было 56 лет, и 33 года из них он продуктивно работал почти во всех областях математики. За год до смерти он попросил редактора одного математического журнала принять неоконченную статью, посвящённую проблеме, имеющей, по его мнению, важнейшее значение:

«В моём возрасте я могу оказаться неспособным к её решению, тогда как полученные результаты, по-видимому, могут вывести исследователей на новую и неожиданную дорогу и кажутся мне многообещающими, несмотря на то что они много раз вели меня по ложному пути и мне пришлось отказаться от того, чтобы жертвовать на них своё время».

Это служило горьким напоминанием его современникам, что времени оставалось мало. Многие из них почувствовали страх смерти, хорошо выраженный в одной из речей, посвященных работам Пуанкаре, ведущим итальянским математиком Вито Вольтерра:

«Среди многих причин стремления человека к жизни существует одна, из-за которой это стремление приобретает величественную сторону. Она совсем непохожа на те, которые объясняются страхом смерти. Приходит момент, когда в голове учёного рождаются новые идеи. Он видит их плодотворность и полезность, но знает, что они ещё настолько неопределённы, что предстоит ещё много работы, прежде чем публика сможет понять их и дать им справедливую оценку. Если же он осознает, что смерть может внезапно уничтожить весь этот мир великих идей и, быть может, должны пройти многие годы для того, чтобы они вновь были открыты, то мы сможем понять желание жить, которое внезапно должно захватить его, и счастье работы должно быть смешано со страхом перед возможностью прекратить её навсегда».

Со смертью Пуанкаре вопрос о величайшем современном математике больше не стоял — но тот уже по уши погрузился в физику.

После того как Эвальд покинул Гёттинген, Зоммерфельд прислал Гильберту нового ассистента по физике, Альфреда Ланде. В своих лекциях Гильберт перешёл от теории излучения к молекулярной теории вещества. Следующий семестр он собирался посвятить теории электрона. Его подход в этих областях напоминал его прежнюю трактовку кинетической теории газов и теории излучения, однако он никогда не был опубликован.

К этому времени он выработал более эффективный метод использования своего ассистента по физике. На первой же их встрече он вручил Ланде пачку различных оттисков недавно опубликованных работ по физике и поручил ему прочитать их.

«Всевозможные вопросы физики твёрдых тел, спектрального анализа, физики жидкости, тепла и электричества, всё, что ни попадало к нему, я должен был изучать и, найдя что-либо интересное, докладывать ему об этом».

Каждое утро Ланде приходил в дом на Вильгельм Веберштрассе и объяснял Гильберту суть статей, которые, по его мнению, были интересными.

«Это было поистине началом всей моей научной карьеры. Без Гильберта я бы, наверное, никогда не прочитал всех этих статей и уж наверняка не проработал бы их. Когда вам надо кому-нибудь что-либо объяснить, для этого надо сначала самому это понять по-настоящему и суметь это выразить вслух».

На что это было похоже — учить Гильберта физике?

«Да, иногда он был совсем нелёгким учеником и мне приходилось повторять ему по нескольку раз, прежде чем это до него доходило. Он всегда старался повторить то, что я ему сказал, однако в более упорядоченном виде, проще и понятнее. Иногда сразу же после нашей встречи у него должна была состояться лекция на ту тему, которую мы до этого обсуждали. Я помню, как часто мне приходилось сопровождать его по дороге от его дома на Вильгельм Веберштрассе до Auditоrienhaus, объясняя ему кое-что в последние минуты. После этого на лекции он мог попытаться высказать то, что я ему говорил, но своим способом, присущим математику, который часто совсем непохож на способ физика».

В свободное время Ланде изучал книгу Гильберта по интегральным уравнениям — «замечательную книгу». По вечерам он ходил на вечеринки и танцевал с профессорскими дочками. Он обнаружил, что его положение в обществе намного улучшилось из-за того, что он был ассистентом Гильберта по физике. Только одна сторона этой работы была неприятной. На вечерах у Гильберта в его обязанности как ассистента входило выбирать и менять граммофонные пластинки. Это было чёрной работой, о которой он спустя пятьдесят лет всё ещё вспоминал с отвращением. Гильберт, продолжавший получать в качестве подарков от одного промышленника последние модели граммофонов, имел в то время всего несколько пластинок с записями классической музыки, в остальном предпочитая последние эстрадные «Schlagers» ¹. Ланде было трудно найти пластинку, которую ему бы самому захотелось послушать. Вдобавок ко всему Гильберт любил громкую музыку. В то время громкость определялась размером иглы, и Гильберт настаивал, чтобы игла была большой. Однажды он отправился на концерт Карузо с большими надеждами. Однако его ждало разочарование. «Карузо поёт на маленькой игле», — сказал он.

В 1913 году Пауль Шеррер приехал в Гёттинген в качестве студента. В спокойной с внешней стороны обстановке он нашёл «интеллектуальную жизнь, ни с чем не сравнимую по своей интенсивности». Это было то время, когда квантовая теория света наконец-то была принята всерьёз, «хотя её никак не удавалось согласовать с волновой теорией». В этом же году Нильс Бор, старший брат Гаральда, выдвинул планетарную теорию атома и «многие прилагали большие усилия, чтобы убедиться в реальности электронных орбит Бора в атоме, несмотря на все колебания, которые испытывал физик в принятии гипотезы о невозможности излучения электрона на своей стационарной орбите вокруг атомного ядра».

Нильс Бор, как и его младший брат Гаральд, был частым гостем в Гёттингене. Его обитателям Гаральд казался L'Allegro ²; Нильс же Il Penseroso ³. Однако их отец, профессор медицины, чрезвычайно гордившийся своими сыновьями, оценивал их по-другому: «Гаральд — серебро, — говорил он с любовью, — но Нильс, Нильс — чистое золото».

Гильберт с радостью пользовался возможностью непринуждённой беседы с Нильсом Бором. Рассказывать другим о своих собственных открытиях и осмысливать чужие идеи было жизненной необходимостью для Гильберта. Именно сейчас, когда математическая наука охватила такую обширную область человеческого знания и находилась в таком состоянии быстрого и интенсивного прогресса, ему казалось, что не следуетожидать от учёного, чтобы тот довольствовался лишь чтением научных работ. Современные работы из-за абстрактности их стиля нуждались, по его мнению, в дополнительном «ярком выражении духа и жизненной силы». Как было бы полезно, думал он, собрать на неделю ведущих физиков с тем, чтобы они прочитали лекции и обменялись мнениями!

Это было задолго до времён фондов и субсидий, но — поскольку последняя теорема Ферма была всё ещё не доказана — проценты от завещания Дармштадтского профессора математики были под рукою. В 1910 году деньги были использованы на приглашение в Гёттинген Х. А. Лоренца, который рассказывал про относительность и теорию излучения. В 1911 году пришлось обойтись без приглашения лекторов с тем, чтобы присудить премию в 5000 марок Цермело «за его достижения в теории множеств и для оказания помощи в его полном выздоровлении». В 1912 году Зоммерфельд прочитал несколько лекций о недавних достижениях в физике. Теперь, весною 1913 года, Гильберт организовал недельную Вольфскельскую конференцию по кинетической теории вещества.

«Ни у кого из участников не могло исчезнуть из памяти впечатление от этого собрания выдающихся учёных, свободно обсуждавших проблемы своей науки, — писал позже Ф. В. Леви. — Председательствовал Гильберт... Со временем почти все молодые люди, заполнившие зал, были отмечены собственными заслугами... Прозаический лекционный зал с чёрной железной печкой у одной из стен был местом сбора кронпринцев и королей науки».

Во время Газовой недели, как её все сразу окрестили, Гильберт встретился с Петером Дебаем, молодым профессором физики из Голландии, который был первым ассистентом Зоммерфельда в Мюнхене. Дебай произвёл большое впечатление на Гильберта, и тот задумал подыскать для него подходящее место в Гёттингене. Он предложил Вольфскельской комиссии, чтобы на следующий год проценты с премии были потрачены на приглашение в Гёттинген во время летнего семестра профессоров математических наук. Летом 1914 года в Гёттингене впервые появились профессора из Дармштадта: одним из них был бывший студент Гильберта Альфред Хаар, ныне профессор в Клаузенбурге; другим был Петер Дебай.

(Когда спрашивали Гильберта, почему он не доказывал последнюю теорему Ферма с тем, чтобы получить премию Вольфскеля, он отвечал: «Для чего мне убивать гусыню, приносящую золотые яйца?»)

В это же лето появилась надежда, что наконец-то мечта Клейна об отдельном здании — институте — для математиков станет совсем реальной. Участок был выделен, фонды установлены, план строительства составлен.

Именно в это лето в Сараеве австрийский эрцгерцог Фердинанд был убит неизвестным сербским студентом.

XVII ВОЙНА

Первого августа в Гёттингене начались длительные каникулы. Австро-Венгрия уже объявила войну Сербии. Французская армия была мобилизована. Немцы начали оккупацию Бельгии. К концу августа целая дюжина стран оказалась вовлечённой в войну.

Гильберт считал войну бессмысленной и прямо об этом заявил.

Из Соединённых Штатов приходили письма от его бывших студентов, содержавшие уверения в их постоянной любви и уважении.

Враг, ужасаясь «жестокости гуннов» и затрудняясь совместить германское «варварство» со всеми признанными немецкими достижениями в искусстве и науке, счёл удобным разделить Германию на две части — милитаристскую Германию кайзера и культурную Германию Гёте, Бетховена и Канта. Германия ответила декларацией группы её самых знаменитых учёных и деятелей искусств, в которой заверялось, что они, как и весь немецкий народ, твёрдо поддерживают кайзера. Обращённая «к культурному миру», декларация перечисляла «все клеветнические измышления врага» и, начинаясь с утверждения: «Это неправда, что Германия начала войну», категорически отрицала все обвинения.

Авторы декларации считали, что математики, какими бы великими они ни были, как правило, пользуются известностью только в среде математиков. Однако международная репутация Клейна и Гильберта была такова, что их обоих попросили поставить свои подписи.

Клейн всегда был настроен очень патриотично — в 1870 году он поспешил из Парижа домой, чтобы добровольно вступить в армию. Теперь он разрешил использовать своё имя, не вдаваясь в смысл утверждений декларации. Гильберт, напротив, просмотрел список утверждений, из которых каждое начиналось словами «Это неправда, что...». Так как у него не было уверенности, что все они соответствовали истине, он отказался поставить свою подпись.

15 октября 1914 года германское правительство опубликовало декларацию к культурному миру. Среди подписавших были такие знаменитые учёные, как Эрлих, Фишер, Нернст, Планк, Рентген, Вассерман, Вин. Подозрительно отсутствовало одно имя — имя Эйнштейна, находившегося в это время в Институте кайзера Вильгельма в Берлине. Согласно его другу и биографу Филиппу Франку, только то, что Эйнштейн стал швейцарским гражданином, спасло его от обвинения в предательстве. Гильберт не имел такого объяснения. Его отказ дать свою подпись был тем более непростительным, что он был не просто немец, а пруссак. Когда в ноябре возобновился учебный год, многие отвернулись от него, как будто он был на самом деле изменником.

Однако большинство коллег-математиков Гильберта сочувствовали его поступку; даже Клейн вскоре пожалел о своём излишнем патриотизме, заставившем его подписать документ, не убедившись прежде в справедливости содержащихся в нём утверждений. В действительности декларация не принесла ожидаемого результата. Культурный мир был шокирован тем, что уважаемые люди поставили свои подписи под такими утверждениями, как «Это неправда, что Германия нарушила нейтралитет Бельгии». Клейн был исключён из Парижской Академии; Гильберту было разрешено остаться её членом.

Несмотря на войну, в Гёттингене продолжались дневные математические прогулки по четвергам. Участников теперь стало больше, чем в дни Минковского. Присоединились к прогулкам Ландау и Людвиг Прандтль, профессор прикладной механики. Ещё одним участником был Каратеодори, который вернулся, чтобы вдохнуть новые силы в Клейна, после того как старик перенёс в 1911 году новый упадок сил. Состоятельный, хорошо воспитанный грек, чьим семейным девизом было «Никакое усилие не бывает слишком большим», стал математиком в традиционном гёттингенском стиле. Физик Петер Дебай, столь поразивший Гильберта во время Вольфскельской конференции, также стал к тому времени постоянным членом факультета.

Почти все молодые люди, студенты или доценты, покинули или должны были покинуть Гёттинген. Lesezimmer, всё время переполненная перед войной, теперь стала почти пустой. Таких понятий, как отсрочка по учёбе, не существовало. Умственные способности, хорошие оценки, рекомендательные письма от профессоров, многообещающие таланты — ничто не имело значения. Только несколько молодых людей не были призваны. Одним из них был ассистент Гильберта Ланде, которому вначале была дана отсрочка из-за зрения.

Францу Гильберту был 21 год, когда началась война, но в армию его не взяли. Долгое время Гильберт ещё возлагал надежды на своего сына. Был период, когда тот учился у садовника в Гёттингене. «Но ничего ещё нельзя сказать, — говорил Гильберт Эвальду, бывшему в то время его ассистентом. — Я сам был таким в юности, немного dammelig ⁴». Немного погодя для Франца нашли работу в книжном магазине во Франкфурте. Получалось у него далеко не блестяще. Всё яснее становилось, что он был не совсем здоровым мальчиком. Госпожа Гильберт очень беспокоилась за него и получала о нём регулярные известия от своих друзей во Франкфурте.

Однажды, перед войной, когда Курант был у Гильбертов, она получила сообщение, что её сын не появился на работе в этот день и никто не знает, где он. Курант, который вскоре должен был ехать в Берлин, вызвался вместо этого ехать с госпожой Гильберт во Франкфурт помочь отыскать Франца. Пока они сидели в ожидании поезда и разговаривали с Гильбертом, снаружи возникла большая суматоха и внезапно все увидели Франца, покрытого грязью и очень возбуждённого. В какой-то деревушке он вышел из поезда и пришёл домой пешком. Франц объявил, что пришёл спасти их от преследующих их злых духов.

«Вся эта сцена ещё жива в моей памяти, — вспоминает сегодня Курант. — Гильберт сказал Францу: «Ах ты, глупый мальчик, ничего такого нет — духов и дьяволов не существует». Это ещё более возбудило Франца. Было много взаимных окриков. Франц продолжал разглагольствовать о невидимых созданиях, хотевших причинить нам зло. Гильберт не переставал стучать кулаком по столу и повторять: «Нет духов». Это была очень странная сцена. Немедленно надо было что-то предпринимать. Поэтому я позвонил профессору психиатрии, который приехал и сделал Францу маленькую успокоительную инъекцию. Затем мы отвезли его на такси в клинику для душевнобольных неподалеку от университета, куда он сразу же был принят».

Когда они выходили из клиники, было уже утро. Курант и Гильберт решили немного пройтись.

«С этого времени, — спокойно сказал Гильберт, — я должен считать, что у меня нет сына».

«Это было сказано очень грустно, но решительно».

Трагедия Франца Гильберта взволновала математиков и студентов Гёттингена. Чтобы объяснить, каким образом два таких замечательных и одарённых человека смогли породить такого несчастного отпрыска, начали говорить, что Гильберты были кузенами. Это было неправдой, на самом деле они были сводными двоюродными братом и сестрой.

Отношение мужа к Францу причиняло Кёте Гильберт большое горе. В отличие от него, она не могла считать, что у неё нет больше сына; молодые математики сразу же поняли, что они расположат к себе госпожу Гильберт, если скажут хорошее слово о Франце. В течение военного времени она, однако, старалась, чтобы ни личная, ни общая трагедия не мешали её мужу заниматься наукой. Под её искусным руководством в доме на Вильгельм Веберштрассе поддерживалась атмосфера дружбы, комфорта и порядка, необходимая для работы Гильберта.

Несмотря на плохое здоровье, Клейну также удавалось продолжать то, что Гильберт называл «математическими предприятиями». Война положила конец многим занятиям старика — таким, как Международная школьная комиссия, другие же были урезаны. Несколько лет назад он отказался от предложения написать историю математики XIX века: «Я слишком стар. Здесь нужен молодой человек, который мог бы посвятить несколько лет этой работе. Нет, всё, на что я способен, — это прочитать несколько лекций о великих событиях; но сейчас я так занят, что даже к ним не смогу подготовиться».

Война дала ему необходимое время.

Лекции о математике XIX века, которые читались в столовой его дома, представлялись позже Куранту, помогавшему подготовить их к изданию, «совершенным сладостным плодом мудрости преклонного возраста Клейна». Сам Курант никогда их не слышал. Он был на фронте.

У Гильберта, всё ещё погружённого в физику, оставалось всего несколько студентов, большинство из которых были иностранцами. С приездом Дебая, летом 1914 года, он решительно настроился на изучение структуры вещества и не видел никакой причины, почему война должна была помешать его планам. Он попросил Дебая организовать семинар по этой теме. Каждое занятие Гильберт открывал сам с одним и тем же полуюмористическим вопросом: «Теперь, meine Herren ⁵, скажите мне, что же такое атом».

Шеррер, в то время очень близко работавший с Дебаем и бывший участником этого семинара, позже вспоминал Гильберта как, «бесспорно, самого интеллектуального человека среди всех, с кем мне доводилось иметь дело».

Теперь Гильберт интересовался главным образом фундаментальными проблемами физики и их математической интерпретацией. Иногда на семинаре он отклонял вопрос, замечая: «Это чисто математическая проблема». В другой раз он говорил: «Для этой проблемы физики располагают величайшей вычислительной машиной — природой». Согласно Дебаю, по мнению Гильберта, уравнения Максвелла не давали ключа к проблеме структуры вещества — в то время единственной элементарной частицей был электрон — и надо было искать уравнения, из которых бы следовало существование такой частицы.

На ежедневных встречах Ланде излагал Гильберту «в очищенном для математиков виде» квантовую механику случайных событий, которая находилась в то время всё ещё в довольно примитивном состоянии. Затем в декабре 1914 года Ланде, всё ещё не призванный, решил записаться добровольцем в Красный Крест. Когда Гильберт услышал, что его ассистент собирается его покинуть, он был чрезвычайно рассержен. Для Ланде его реакция была новым примером его крайнего эгоцентризма:

«Он думал только о математике, и, так как после смерти Пуанкаре его считали самым великим современным математиком, он полагал, что свобода каждого должна принадлежать ему, будь то его собственная жена или кто-либо другой. Из-за моей физики он выжал из меня всё. Только благодаря ей я что-то для него значил».

(Однако для Зоммерфельда, учителя Ланде, «наивный и властный эгоизм» Гильберта был всегда «эгоизмом в интересах его миссии, но никогда не ради его собственной личности».)

В канун рождества Ланде покинул Гёттинген. В Красном Кресте он был около двух лет. Затем он был призван, «так как к тому времени они готовы были взять любого».

В Гёттингене тем немногим студентам, которые посещали еженедельный семинар Гильберта—Дебая, казалось, что под их пальцами бился «живой пульс» физической науки. С большим интересом следили за работой Эйнштейна, который продвигался к своей общей теории относительности. Не упускались из внимания и работы других, пытавшихся достичь той же цели. Гильберт был особенно восхищён идеями Густава Ми из Грейфсвальда, который пытался создать теорию материи на основах принципа относительности. В своих собственных исследованиях ему удалось соединить программу Ми в чистой теории поля с эйнштейновской теорией тяготения. Одновременно с тем, как Эйнштейн пытался довольно окольным путём найти зависимость между 10 коэффициентами своей дифференциальной формы, определяющей тяготение, Гильберт независимо решил эту проблему с помощью другого, более прямого метода.

Оба учёных пришли к цели почти одновременно. В то время, когда западный фронт окопался на зиму, Эйнштейн представил в Берлинскую Академию свои две работы «Об общей теории относительности» от 11 и 25 ноября. Гильберт же представил Королевскому научному обществу в Гёттингене свою первую заметку «Основания физикш> от 20 ноября 1915 года.

Это было замечательное совпадение, напоминавшее работу Минковского по специальной теории относительности и электродинамике в их совместном семинаре 1905 года. По мнению Борна, ещё более замечательным было то, что оно привело не к полемике о приоритете, а к серии дружеских встреч и писем.

Гильберт охотно признавал и часто об этом говорил на лекциях, что великая идея принадлежит Эйнштейну.

«Любой мальчик на улицах Гёттингена понимает в четырёхмерной геометрии больше, чем Эйнштейн, — однажды заметил он. — И тем не менее именно Эйнштейн, а не математики, сделал эту работу»,

Как-то в другой раз на своей публичной лекции он задал вопрос: «Знаете ли вы, почему Эйнштейн высказал самые оригинальные и глубокие в наше время вещи о пространстве и времени? Потому что он ничего не знал о философии и математике времени и пространства!».

Каждый человек, однако, принадлежит своей собственной науке. Сначала Эйнштейн верил, что для формулировок фундаментальных законов физики сойдут самые примитивные математические средства. Должно было пройти много времени, прежде чем он понял, что в действительности всё было наоборот. Затем оказалось, что именно Минковский, лекции которого он счёл неинтересными, создал математическое понятие пространства—времени, давшее возможность ему самому сформулировать общую теорию относительности.

«Гёттингенская публика, — однажды с недовольством заметил Эйнштейн, — иногда поражает меня тем, что она не столько хочет кому-нибудь помочь что-то ясно сформулировать, сколько стремится показать нам, физикам, насколько они умнее нас».

Для Гильберта красота теории Эйнштейна состояла в её большой геометрической абстракции; когда в 1915 году пришло время для присуждения третьей премии Бояи, он рекомендовал присудить её Эйнштейну «за высокий математический дух, стоящий за всеми его достижениями».

Клейн также внёс вклад в развитие теории относительности. На него большое впечатление произвели работы Гильберта по основаниям физики. Почти в семидесятилетнем возрасте он решил, что можно прояснить фундаментальные законы теории относительности с помощью старых идей своей Эрлангенской программы. Используя свои знания инфинитезимальных преобразований, ему удалось добиться значительного сокращения вычислений Гильберта.

Война продолжалась.

В то время как решалась судьба Вердена, в Гёттинген приехала одна молодая женщина. Это была дочь математика Макса Нётера, учившаяся у его друга Гордана, бывшего одно время «королём инвариантов», а теперь уже покойного. Ей уже принадлежало шесть опубликованных работ, и, кроме того, время от времени она читала курс своего отца, заменяя его во время болезни. Теперь её отец ушёл на пенсию, мать недавно умерла, а брат Фриц — бывший ранее студентом математики в Гёттингене — ушёл на фронт. Настало время перемен, и она решила воспользоваться этим.

Эмми Нётер

Эмми Нётер имела мало общего с легендарной «математичкой» Софьей Ковалевской, очаровавшей даже Вейерштрасса своим умом и молодым обаянием. Она была совсем лишена женственности как во внешности, так и в своих манерах. Даже сегодня первое, что вспоминают знавшие её мужчины, — это: «У неё был громкий и неприятный голос», «Она выглядела, как энергичная и очень близорукая прачка», «Её одежда всегда была мешковатой». Все они с восторгом цитируют деликатное замечание Германа Вейля, что «грации не стояли у её колыбели». Однако Эмми Нётер суждено было оказать гораздо более важное влияние на математику, чем очаровательной Софье. Даже в то время она уже обладала солидными знаниями некоторых предметов, необходимых Гильберту и Клейну для их работы в теории относительности. Оба они решили, что она должна остаться в Гёттингене. Однако несмотря на то, что Гёттинген был первым университетом в Германии, присудившим докторскую степень женщине, получить хабилитацию для неё было нелёгким делом. В голосовании о приёме хабилитации должен был принимать участие весь философский факультет, включавший, помимо представителей естественных наук и математики, также философов, филологов и историков. Особое противодействие исходило от нематематической части факультета.

Их формальное возражение сводилось к следующему: «Как можно допустить, чтобы женщина стала приват-доцентом? Став таковым, она сможет затем стать профессором и членом университетского сената. Разве можно допустить, чтобы женщина входила в сенат?» Неформальное возражение было таким: «Что подумают наши солдаты, когда, вернувшись в университет, они увидят, что им придётся учиться, сидя у ног женщины?»

Гильберту эти рассуждения напоминали те, которые он слышал, когда пытался пробить перед этими же членами факультета диссертацию Громмера. «Если студенты без диплома гимназии будут всегда писать такие же диссертации, как Громмер, — сказал он тогда, — то нужно будет издать закон, запрещающий устраивать выпускные экзамены». Теперь с той же прямотой он ответил на их формальные возражения против доцентуры Эмми Нётер: «Meine Herren, я не вижу, почему пол кандидата должен быть причиной против присуждения ему звания приват-доцента. В конце концов, ведь сенат — не бани».

Когда, несмотря на такое возражение, ему всё же не удалось добиться присуждения хабилитации Эмми Нётер, он по-своему решил проблему сохранения её в Гёттингене. Лекции будут объявлены под именем профессора Гильберта, а читать их будет госпожа Нётер.

Война продолжалась.

Хотя немецкие подводные лодки топили каждый четвёртый корабль, выходивший из портов Англии, тем не менее блокада, предпринятая Англией, начала чувствоваться в Германии. Пища была чрезвычайно скудной. 1916 год был отмечен самым большим голодом за время войны — «репной зимой», как его прозвали жители. Гильберт старался как можно чаще ездить в Швейцарию. Раньше ему казалось, что университеты Германии пренебрегали его старым другом Гурвицем в пользу лиц, часто «даже недостойных держать перед ним свечу». Теперь, в спокойствии Цюриха, он начинал думать, что, быть может, это было к лучшему; слабый здоровьем Гурвиц не выдержал бы лишений военного времени в Германии.

Со своей наивной напористостью в отношении своих нужд, а также с помощью своей абсолютно незаменимой жены Гильберту удалось — иногда к удивлению своих друзей и коллег — на всё военное время удержать домашний комфорт, необходимый для его работы.

Продукты были проблемой. Он считал, что мясо и яйца были абсолютно необходимы для того, чтобы его мозги наилучшим образом функционировали для математики. Он всегда с большим презрением относился к идеям вегетарианцев. «Если бы они добились своего, то нам пришлось бы уволить на пенсию весь рогатый скот». Его сад снабжал его фруктами и овощами. Достать мясо было труднее. Однажды ректор университета собрал всех профессоров в Большом зале.

«Ах, я хотел бы знать, что будет в этот раз!» — с предвкушением сказал Гильберт своему соседу. Прошлый раз, когда созывали подобное собрание, среди профессоров распределяли несколько гусей, полученных университетом от одного крестьянина. — «Может быть, теперь мы получим свинью».

Ректор начал свою речь. У него были большие новости. «Наш главнокомандующий, его величество кайзер, только что объявил нашему врагу неограниченную подводную войну!».

В то время как большинство профессоров хлопали и приветствовали это заявление, Гильберт с отвращением повернулся к своему соседу: «А я думал, что мы получим свинью! — сказал он. — Но вы видите, каков германский народ. Он не хочет свинины. Он хочет неограниченную подводную войну».

Отсутствие контакта с иностранными математиками сильно расстраивало Гильберта. Незадолго до войны Бертран Рассел и А. Н. Уайтхед опубликовали свои Principia Mathematica. Гильберт был уверен, что сочетание математики, философии и логики, представленное Расселом, должно сыграть большую роль в науке. Так как он не мог пригласить самого Рассела в Гёттинген, он занялся улучшением дел своего друга философа Леонарда Нельсона.

Нельсон был также поклонником аксиоматического метода. Его философские труды относились к двум главным проблемам: заложению научных основ философии и систематическому развитию философской этики и «философии права». Он всё ещё находился в сильной оппозиции к профессору философии Гуссерлю. Архив Гильберта содержит чрезвычайно объёмистый раздел под названием «Дело Нельсона» — записи его усилий в получении для Нельсона должности ассистент-профессора.

Нельсон (получивший в конце концов, но уже после войны должность ассистент-профессора) позже посвятил Гильберту три тома своих Лекций по основам этики — «попытка добыть для державной области точной науки новую провинцию».

Весной 1917 года Соединённые Штаты, наконец, вступили в войну против Германии.

В этот же год до Гёттингена дошли известия о смерти Гастона Дарбу. Гильберт восхищался Дарбу не только за его математические труды, но также и за то влияние, которое тот оказал на математику во Франции как человек и как учитель. Он немедленно подготовил мемориальную статью для Nachrichten. Когда она вышла из печати, разгневанная толпа студентов собралась перед домом Гильберта и потребовала, чтобы автор немедленно отрёкся от своей статьи, посвящённой памяти «вражеского математика», а все копии были уничтожены. Гильберт отказался. Больше того, он пошёл к ректору университета и, пригрозив отставкой, потребовал официального извинения за поведение студентов. Извинение немедленно последовало. Статья, посвящённая памяти Дарбу, — одна из четырёх подобных статей, написанных Гильбертом за всю свою научную жизнь, — осталась в печати. (Другие статьи были посвящены Вейерштрассу, Минковскому и Гурвицу.)

В начале 1918 года, после того как в Кремле появилась новая власть, Германия заключила сепаратный мир с Украиной. Благодаря этому молодой украинец Александр Островский, бывший в течение войны в гражданском плену в Марбурге, смог приехать в Гёттинген. Во время своего вынужденного пребывания в Марбурге Островский тщательно изучил труды Гильберта и Клейна. По приезде в Гёттинген он нанёс традиционные визиты знаменитым математикам, что было «не только правом, но и долгом».

Клейна он нашёл очень дружелюбным. «Он говорил со мною о разных вещах и был очень удивлён, что я так много знаю о его работе». Гильберт был вежлив, но холоден. «Я полагаю, что он всегда был немного недоверчив к людям, которых он видел в первый раз».

В начале весеннего семестра Германия и её основные союзники начали большое наступление. Одно время казалось, что победа для Германии совсем близка.

Друзья Клейна недавно уговорили его издать собрание своих трудов. Вначале он отказался, сославшись на то, что он не может этого сделать без помощи кого-нибудь из молодых математиков, знакомых с современной точкой зрения. После встречи с Островским он почувствовал, что нашёл такого человека, и занялся этим проектом.

Клейн всегда обладал великим даром интуиции. «В молодости, — писал однажды Каратеодори, — он мог, глядя на самые трудные проблемы, угадать их решение». Однако у него никогда не хватало терпения провести логически совершенное доказательство теорем, в справедливости которых он был убеждён. «Он не хотел признавать, что осуществление такого доказательства можно было возвысить до ранга искусства, а правильное владение таким искусством составляет истинную сущность математики».

Эта черта Клейна делала работу Островского чрезвычайно трудной.

«Теперь довольно часто случалось, что нам приходилось обсуждать некоторые результаты его работ, которые он приводил, по моему мнению, без должных доказательств. В этих случаях я пытался получить от него эти доказательства. Спрашивал: «Да, но как с тем-то и тем-то? В этом месте мне непонятно». Он объяснял. Я всё равно не понимал. Наконец, я спрашивал: «Господин тайный советник, можно мне задавать вопросы?» Теперь задача состояла в том, чтобы придумать как можно более чёткие вопросы. В такие моменты он чувствовал себя лично оскорблённым, как будто кто-то пытался пригвоздить его к стенке. Иногда случалось, что он вставал и, чтобы успокоиться, отходил на некоторое время к окну. Он никогда не вёл себя неприятно, но для того, чтобы сдерживать себя, ему приходилось затрачивать много усилий».

За эти месяцы Островскому приходилось часто встречаться с Гильбертом. Ему доставляло невыразимое удовольствие непосредственно наблюдать человека, математические работы которого он столь тщательно изучал. Особенно на него производило впечатление то, как Гильберту удалось решить проблему, «как человеку исключительных качеств устроить свою жизнь среди людей, обладающих ими в меньшей степени».

«Эта проблема, безусловно, встала перед ним очень давно... и, по-видимому, он оценил все её трудности. Он был большим другом Минковского, а тот был сияющей звездой — студентом университета, завоевавшим Большой приз Парижской Академии! Люди должны были восхищаться Минковским, но в то же время в таком маленьком университете, как Кёнигсбергский, многие из них должны были его и не любить. Минковский был, конечно, евреем, и даже евреем не немецкого происхождения. В это время, я думаю, Гильберт сделал свои первые наблюдения над проблемой о совместной жизни высшего существа с низшими. Эта проблема возникает довольно часто, но я бы сказал, что большинство людей не решают её вовремя. Им не удается осознать существования такой проблемы, и, кроме того, им надо преодолевать некоторые имеющиеся у них комплексы. По моему мнению, Гильберт очень хорошо избежал этих трудностей».

К лету ситуация на фронте резко изменилась. В июле германская армия начала отступать. Новости об истинном состоянии военных дел стали теперь распространяться даже за Рейн. Поэт Рихард Демель опубликовал обращение к старикам и детям принять участие в последней битве с врагом. Кёте Кольвиц, подруга детства Гильберта, а теперь великая и очень известная художница (потерявшая одного из своих сыновей в Бельгии), ответила волнующим открытым письмом:

«Уже достаточно смертей! Пусть никто больше не погибнет! Отвечая Рихарду Демелю, я хочу, чтобы вспомнили слова более великого поэта:

Нельзя дать погибнуть семенам».

Спустя почти четыре года после декларации «к культурному миру» новый канцлер попросил перемирия. Рано утром 9 ноября 1918 года кайзер пересёк границу с Голландией.

XVIII ОСНОВАНИЯ МАТЕМАТИКИ

Заметно более серьёзные, не с такими бравыми, как от дуэлей, шрамами на лице, с пустым рукавом или брючиной, молодые люди стали возвращаться из окопов в аудитории.

Математика представлялась им «свежей, как май».

Пока их не было, Эйнштейн изменил понятие пространства, времени и материи и создал необходимость в совершенно новой геометрии. В трёх статьях, вместе не занимавших и 17 страниц, молодой голландец Брауэр высказал сомнение в том, что законы классической логики имеют абсолютную истинность, не зависящую от того, к чему они применяются, и предложил решительную программу, призванную покончить с «кризисом оснований», вызванным открытием в начале столетия парадоксов в теории множеств.

Герман Вейль, талантливый ученик Гильберта, вернувшись из Цюриха, где он служил в швейцарской армии, увлёкся новыми идеями. Перед войной он познакомился с Эйнштейном. Теперь он прочитал серию блестящих лекций об идеях Эйнштейна и издал их в виде книги Пространство, время и материя, ставшей научным бестселлером. Его друзьям казалось, что Вейль «мог испытывать упоение, разрешая себе увлекаться или просто метаться между противоположными течениями, обуревавшими тот период». «Кризис оснований» был для него неотразим. В 1918 году он внёс собственный вклад в этот вопрос, опубликовав работу о логических основаниях континуума. Он тщательно изучал также интуиционизм — так была названа новая программа Брауэра.

Гильберта раздражало увлечение его бывшего ученика идеями Брауэра, который будил в нём воспоминание о Кронекере. К концу войны Брауэр был несколькими годами старше Вейля и на 20 лет моложе Гильберта. Он уже внёс значительный вклад в математику. В 1911 году, доказав топологическую инвариантность размерности евклидова пространства, он открыл новую эру в топологии. Его работы по теории множеств были, по мнению многих, самыми глубокими после работ Кантора. Но так же, как до него Кронекер, он был готов отказаться от большей части своих математических достижений ради своих философских идей.

Для Брауэра ни язык, ни логика не были неотъемлемо связаны с математикой, в основе которой, по его мнению, лежала интуиция, делавшая её выводы и понятия непосредственно ясными. Вейлю казалось, что Брауэр «открыл нам глаза и заставил нас увидеть, насколько общепринятая математика зашла дальше таких утверждений, справедливость и реальный смысл которых основан на очевидности».

Брауэр, например, отказался принимать логический принцип исключённого третьего, хотя со времен Аристотеля математики без колебаний принимали, что для любого утверждения A существуют только две возможности — либо A, либо не A. Брауэр теперь настаивал на том, что существует третья возможность — другими словами, среднее, которое нельзя исключить.

Его рассуждение было следующим.

Пусть A есть утверждение: «В множестве S существует элемент со свойством P». Если S конечно, то в принципе можно перебрать все элементы этого множества и определить, что или в S существует элемент со свойством P, или любой элемент из S этим свойством не обладает. Тем самым для конечных множеств Брауэр допускал принцип исключённого третьего. Он отказывался его принимать для бесконечных множеств, так как для таких множеств S мы не можем, даже в принципе, перебрать все элементы множества. Если в процессе перебора мы находим элемент со свойством P, то первая альтернатива выполняется, но если мы не можем найти такого элемента, то про вторую альтернативу ещё ничего нельзя сказать, так как мы не провели перебор до конца.

Из-за того, что в математике теоремы часто доказываются приведением отрицания теоремы к противоречию, третья возможность, указанная Брауэром, должна была бросить тень на многие из общепринятых математических утверждений.

«Изъять из математики принцип исключённого третьего, — говорил Гильберт, — всё равно что... запретить боксёру пользоваться кулаками».

Возможные потери, по-видимому, не волновали Вейля. «За программой Брауэра будущее», — убеждал он своих друзей в Цюрихе.

«Герман, это математика без пиджака», — говорил ему Дьёрдь Пойа, считая, что он пытается её несколько оголить.

Вейль тотчас же предложил Пойа заключить пари о будущем двух конкретных утверждений, которые были бы исключены из математики, если бы идеи Брауэра восторжествовали. В последнем Вейль не сомневался, причём считал, что это произойдёт в течение ближайших 20 лет. Выигравший должен был определиться в 1938 году в зависимости от того, согласится ли Пойа признать, что два следующих предложения:

* каждое (непустое) ограниченное множество вещественных чисел имеет точную верхнюю грань,

* каждое неограниченное подмножество вещественных чисел содержит счётное подмножество,

— являются, на самом деле, полностью неопределёнными и «спрашивать, справедливы они или ложны, — это всё равно что спрашивать то же самое об основных идеях философии Гегеля». Если к 1938 году Пойа и Вейль не придут к единому мнению о положении дел в математике, то решающее мнение будет определено большинством среди профессоров математики Швейцарского федерального института и университетов Цюриха, Берлина и Гёттингена. Проигравший должен будет опубликовать условия пари и официально признать своё поражение в Jahresbericht ⁶ Германского математического общества.

Сам Гильберт никогда не прочитал и строчки из работ Брауэра. Он всё больше избегал чтения статей, предпочитая получать информацию из лекций и бесед. Вейль был приглашен в Гёттинген, чтобы выступить перед Математическим клубом об интуиционизме.

Надо помнить, что на конгрессе в Гейдельберге, вскоре после открытия Расселом и Цермело фундаментальных парадоксов теории множеств, Гильберт набросал математико-логическую программу, предназначенную, по его мнению, «раз и навсегда» уничтожить все сомнения в надёжности оснований математики и методов математических рассуждений. Погрузившись в последующие за этим годы сначала в интегральные уравнения, а затем в физику, он, казалось, забросил этот проект. И действительно, незадолго до войны Блюменталь, прогуливаясь с Гильбертом и вспоминая конгресс в Гейдельберге, заметил, что, по-видимому, так ничего и не вышло из его идеи «теории доказательств». Гильберт оставил это замечание без комментариев, в то время как (вспоминал позже Блюменталь) госпожа Гильберт улыбнулась.

После этого конгресса в изучении оснований математики произошло несколько важных сдвигов. Цермело доказал теорему о полной упорядочиваемости и создал свою систему аксиом теории множеств. Рассел и Уайтхед опубликовали свои Principia Мathematica. Однако сам Гильберт не возвращался к основаниям математики, по крайней мере публично, до 1917 года.

Весной того года во время визита в Цюрих он пригласил двух молодых людей из окружения Гурвица составить ему компанию в прогулке. Одним из них был друг Вейля Пойа. Другим был замкнутый, застенчивый и несколько нервный молодой человек по имени Пауль Бернайс. К удивлению Пойа и Бернайса, темой разговора во время прогулки к вершине горы Цюрихберг была не математика, а философия. Никто из них не был специалистом в этой области. Правда, Бернайс немного изучал философию, будучи студентом в Гёттингене, и был близок к Леонарду Нельсону. Его первая публикация появилась в философском журнале Нельсона. Так что теперь, несмотря на свою сдержанность, он мог сказать намного больше, чем обычно говорливый Пойа. В конце этой прогулки Гильберт пригласил Бернайса приехать в Гёттинген в качестве его ассистента. Бернайс принял это предложение.

В сентябре того года Гильберт вернулся в Цюрих, чтобы прочесть лекцию перед Швейцарским математическим обществом. Прошло около недели после третьей годовщины начала войны, и его первые слова были очень актуальны:

«Как в жизни наций условия процветания отдельной страны требуют хороших отношений со своими соседями и в их интересах, чтобы порядок господствовал не только в каждой отдельной стране, но и в отношениях между ними, так и в жизни науки имеет место то же самое».

Доклад был посвящён излюбленной теме — важности роли математики в науке — и мог бы быть озаглавлен «Во хвалу аксиоматическому методу».

«Я верю, — твёрдо сказал Гильберт, — что любая научная мысль, достигшая уровня включения её в некоторую теорию, попадает под влияние мощи аксиоматического метода и тем самым и математики».

Однако в том же выступлении он затронул некоторые вопросы, которые впервые после 1904 года открыли широкой аудитории его непрекращавшийся интерес к проблемам оснований своей науки:

Проблема принципиальной разрешимости любого математического вопроса.

Проблема отыскания критерия простоты математического доказательства.

Проблема соотношения между содержательным и формальным в математике.

Проблема разрешимости математического вопроса с помощью конечной процедуры.

Гильберт отметил, что для исследования этих вопросов необходимо вначале проанализировать понятие математического доказательства.

Однако лично он всё ещё не был готов заняться проблемой кризиса оснований математики. Дома у него оставались собственные как личные, так и профессиональные проблемы.

Франц выписался из больницы. Университетские связи позволяли подыскивать ему кое-какие несложные работы, однако и на них он не мог долго продержаться; это вынуждало госпожу Гильберт забирать своего сына домой, что нарушало спокойствие в доме на Вильгельм Веберштрассе.

«Гильберту это доставляло много страданий, так как он не мог работать в подобной атмосфере, — говорит Курант. — Это отражалось на нём довольно губительно. Он нуждался в лёгкой обеспеченной жизни. Его жена, разумеется, не хотела да и просто не могла отказываться от своего единственного сына. Это являлось причиной некоторых трений между мужем и женой. Но Гильберт был достаточно разумным, чтобы не допускать перерастания этого в настоящую опасность».

Гёттингенское научное общество было распущено. Lesezimmer имела большие пробелы в своём собрании. Почти все немецкие издатели научной литературы прекратили свою деятельность. Строительство Математического института было прекращено. В 1919 году Клейну исполнилось 70 лет, Гильберт приближался к 60 годам. Каратеодори переехал из Гёттингена в Берлин, где он снова оказался в компании своего старого друга Эрхарда Шмидта. Петер Дебай принял предложение из Швейцарии. Марка неуклонно падала. Еда была скудной, жилищные условия плохие. Гильберт жаловался Бернайсу, что его жалованье теперь стоит меньше, чем в то время, когда он был приват-доцентом в Кёнигсберге. Будущее выглядело мрачным.

Летом 1919 года Гильберт, проводя каникулы в Швейцарии, дал понять, что он, «быть может, отнесётся с вниманием», «не будет решительно против» и, «может быть, будет даже склонен принять» место в Берне. В нормальных условиях Берн не имел никаких шансов переманить Гильберта из Гёттингена, но тогдашние условия не были нормальными. Берн увидел возможность добавить к своему факультету самого знаменитого математика в мире; нарушая закон кантона, согласно которому все вакантные места должны объявляться в печати, университет делал настойчивое предложение великому немецкому математику.

Теперь ясно, что Гильберт не имел истинного намерения принять предложение. К концу своей карьеры он даже не включил его в список полученных им предложений. Он явно хотел использовать его только как средство при переговорах для улучшения положения «математики» у себя в Гёттингене.

В основном его личные желания были очень скромными. Курант вспоминает, как на праздновании своего пятидесятилетия, в зените славы и авторитета, Гильберт сказал: «С этого момента, я думаю, могу позволить себе роскошь путешествовать в вагоне первого класса».

Предложение из Берна, по-видимому, дало желаемый эффект. В августе 1919 года Гильберт вел переговоры с новым министром науки, искусства и народного образования о приглашении иностранных профессоров в Гёттинген. Его первоначальная просьба в выделении для этой цели 5000 марок была повышена до суммы в 10 000 марок, а учитывая всё возрастающую инфляцию, «быть может, нам потребуется, по крайней мере, 15 000 марок».

Именно в ту осень, 18 ноября 1919 года, умер Гурвиц. Со студенческих времен Гильберт не скрывал своего восхищения перед Гурвицем и его математическими способностями. Однажды в разговоре с Островским он упомянул, что, по его мнению, существует два сорта математиков — те, кто энергично бился и решал стоящие задачи, и те, кто этого не делал.

«Я был удивлён, какое твёрдое на этот счёт у него было мнение, сколь немногих он считал действительно хорошими математиками, а до остальных ему просто не было дела. Я был также поражён тем, что он решился сказать такую вещь мне. Это было почти единственным случаем, когда он не вёл себя, как «мудрец». Высказывая такие утверждения вслух, он заставлял других задавать себе вопрос, к какой группе он их относил. Однако не вызывало никаких сомнений, к какой группе он относил Гурвица. В тот раз он упомянул одну работу Гурвица, которая, сказал он, полностью поглотила его собственную работу. Никто не сказал бы этого о работе Гильберта. Но он это сказал».

Во второй раз Гильберту пришлось выступить перед Гёттингенским научным обществом с речью, посвящённой памяти своего покойного друга молодости. За восемь с половиной лет он и Гурвиц на своих ежедневных прогулках в Кёнигсберге исследовали «каждый уголок» математики. Гурвиц, рассказывал он теперь своим коллегам, был «гармонически развитой и философски настроенной личностью, он был всегда готов признать и оценить достижения других, и для него каждый научный результат являлся источником искренней радости». Гильберт успокаивал себя тем, что, потеряв передсмертью сознание, Гурвиц был избавлен от необходимости прощаться со своей семьей. Это было его последним желанием.

После смерти Гурвица разнёсся слух, что Гильберту была предложена его кафедра в Цюрихе. Группа студентов направилась к нему с поэтической петицией, призывавшей его остаться в Гёттингене: «Hilbert, gehen Sie nicht nach Zurich/Leben da ist auch recht «schwurich». (Гильберт, не уезжайте в Цюрих, жизнь там также тяжела.) Однако из Швейцарии не последовало никаких предложений.

Относительная значимость различных научных интересов Гильберта в этот период видна по его ассистентам, Бернайсу — по математике и Адольфу Крацеру — по физике. Раз в неделю перед лекциями оба они приходили в дом Гильберта. В то время как его интересы начали перемещаться из физики обратно в математику, начали меняться и роли ассистентов.

«Летом 1920 года он занимался в основном проблемами атомной механики, — говорит Крацер. — Его целью всё ещё была аксиоматизация. Вопросы задавались мне. Казалось, что говорил в основном я, а Бернайс слушал. Однако к зиме 1920–1921 года его интересы начали меняться. Теперь его главной целью была формализация оснований математики на логической основе, и Бернайс говорил, в то время как я слушал».

Хотя в своих исследованиях Гильберт двигался к наиболее абстрактному и формальному пониманию математики, в это время он прочитал серию лекций по геометрии, основанных на абсолютно наглядной интуитивной точке зрения. Они были явно предназначены для популяризации математики среди молодых людей, вернувшихся в университет после войны.

«Ведь это правда, — признавал он, — что математика, вообще говоря, не является популярным предметом»,

Причину отсутствия её популярности он видел «в разделяемом всеми предрассудке, что математика представляет... дальнейшее развитие прекрасного искусства арифметики, жонглирования числами...». Он думал, что ему удастся сделать более увлекательным этот предмет, который он так страстно любил, заставив своих слушателей «проникнуть в суть математики, не взваливая на себя тяжесть утомительного процесса обучения». Взамен он предлагал «неторопливую прогулку в большом саду геометрии, где каждый сможет собрать себе букет по вкусу».

В следующее лето Гильберт прочёл курс лекций по теории относительности, входивший в специальный цикл, рассчитанный на все факультеты университета. В них он продемонстрировал, по словам Борна, «что только тот, для кого логическая структура трудной и сложной теории была абсолютно ясной, сможет успешно изложить её широкой аудитории».

Ему нравились эти экскурсы в популяризацию, и в течение двадцатых годов он часто выступал с такими лекциями на различные темы.

Однако теперь Гильберта всё более тревожил тот рост влияния, которое оказывал на молодых математиков подход Брауэра к математике. Для Гильберта программа интуиционизма представляла абсолютно определённую и реальную угрозу математике. Многие из теорем классической математики можно было установить и интуиционистскими методами, более сложным и длинным путём, чем обычно. От многого же, включая теоремы существования, основную часть анализа, канторовскую теорию бесконечных множеств, пришлось бы отказаться.

«Экзистенциальные» идеи проникали в мышление Гильберта не только в математике, но и в повседневной жизни. Это иллюстрируется одним случаем, свидетелем которого был в своё время Хельмут Хассе. Общество германских учёных и врачей собралось на свою первую послевоенную встречу в Лейпциге. По вечерам в Burgkeller было много вопросов типа «Как там профессор К. из А., он ещё жив?». 24-летний Хассе сидел вместе с другими молодыми математиками за столиком, стоявшим неподалеку от стола Гильберта и его компании.

«Я слышал, как он задал в точности такой же вопрос одному венгерскому математику о другом венгерском математике. Тот начал отвечать. «Да, он преподаёт в — и занимается теорией —, несколько лет назад он женился, у него трое детей, старшему...» Однако после первых же слов Гильберт начал перебивать: «Да, но...» Когда, наконец, ему удалось остановить поток информации, он продолжил: «Да, но всё это меня не интересует. Я только спрашивал: Существует, ли он ещё?».

Согласно Брауэру, утверждение, что некоторый объект, обладающий данным свойством, существует, означает, что известен метод, позволяющий, по крайней мере в принципе, найти или построить такой объект; только в этом случае можно считать доказанным существование объекта.

Тем самым Брауэр не принял бы найденного молодым Гильбертом доказательства существования конечного базиса системы инвариантов, не принял бы также и многое другое.

Естественно, что Гильберт был с этим не согласен.

«... Доказательства чистого существования были самыми важными вехами в историческом развитии нашей науки», — утверждал он.

То, что Вейль склонялся к точке зрения Брауэра, очень огорчало Гильберта.

В 1919 году Вейль опубликовал некоторые из своих собственных «давно наболевших» мыслей об основаниях математики. Затем в 1920 году он прочитал несколько лекций о программе Брауэра. На одной из них он заявил: «Я отказываюсь от своих собственных попыток и присоединяюсь к Брауэру». Его никогда не называли «брауэровским бульдогом», но он мог бы им быть. В 1921 году Вейль продолжал использовать свои литературные способности для ещё большей популяризации идей Брауэра.

Для Гильберта это было уже слишком.

На одном собрании в Гамбурге в 1922 году он во весь голос заявил о защите математики.

Положение дел, вызванное открытием парадоксов теории множеств, было недопустимым, согласился он. Однако «заслуженные математики высокого класса, Вейль и Брауэр, ищут решение проблемы на ложных путях».

Вейль услышал в голосе своего старого учителя «гнев и решимость».

«То, что делают Вейль и Брауэр, есть не что иное, как возрождение идей Кронекера! Они стремятся спасти математику, выбрасывая за борт всё. что причиняет беспокойство... Они крошат и рубят науку. Если бы мы приняли такую реформу, которую они предлагают, то подверглись бы риску потерять бoльшую часть наших самых ценных сокровищ».

Далее приведён список сокровищ, которые были бы потеряны, если бы была принята программа интуиционизма:

* Общее понятие иррационального числа.

* Функция. «Даже теоретико-числовая функция».

* Трансфинитные числа Кантора.

* Теорема о существовании наименьшего числа в бесконечном множестве целых чисел.

* Логический принцип исключённого третьего.

Гильберт отказывался причинять такое «увечье» математике. Ему казалось, что он видел путь, на котором он смог бы восстановить элементарную математическую объективность, к которой стремились Брауэр и Вейль, не теряя при этом ничего из сокровищ, приносимых в жертву их программе. Это была, по существу, та «теория доказательства», набросок которой он дал в 1904 году в Гейдельберге. В характерном для него стиле, этот подход был прямой атакой проблемы. Как вынужден был позже признать сам Вейль, Гильберт показал тогда «совершенно новый подход к вопросам оснований и понятию истины в математике».

Интуиционизм выступал против того, что «бoльшая часть математики идёт дальше тех утверждений, которые претендуют на истинный смысл». Гильберт ответил на это возражение тем, что, по словам Вейля, избавился совсем от смысла.

Он предложил превратить математику в формализованную систему, объекты которой — математические теоремы и их доказательства — выражаются на языке символической логики в виде предложений, имеющих только логическую, а не смысловую структуру. Эти объекты должны были быть выбраны так, чтобы адекватно представлять данную математическую теорию, т.е. охватывать совокупность всех её теорем. Непротиворечивость этой формальной системы — т.е. математики — будет устанавливаться с помощью методов, которые Гильберт называл финитными. Под «финитностью» понималось то, что «рассматриваемые рассуждения, утверждения или определения должны находиться в рамках непосредственного обращения с объектом, отличаться явной практичностью используемых методов и, в соответствии с этим, их можно было бы эффективно контролировать».

Таким способом, используя методы, ограниченность которых вполне устраивала бы Брауэра и Вейля, Гильберт надеялся, что сможет преодолеть новый кризис оснований математики и избавиться от вопросов оснований математики раз и навсегда.

В год своего шестидесятилетия он выступил в защиту целостности классической математики, основываясь на том, что его бывший студент должен будет назвать «радикальной переинтерпретацией её содержания с полным сохранением её инвентаря».

Дух Кронекера, казалось, витал перед ним в программе интуиционистов, а та энергия, с которой он набросился на неё (как Вейль сразу же отметил), резко противоречила той уверенности, с которой он предрекал её окончательное поражение:

«Я уверен, что насколько у Кронекера было мало шансов упразднить иррациональные числа... настолько же маловероятен успех Вейля и Брауэра. Брауэр не представляет собой революцию, как это считает Вейль, — только повторение попытки организовать Putsch ⁷, в своё время ещё более сильно бушевавший, а сейчас, при вооружённом и окрепшем государстве, с самого начала обречённый на неудачу!»

XIX НОВЫЙ ПОРЯДОК

23 января 1922 года Гильберту исполнилось 60 лет.

Последний январский номер Naturwissenschaften, немецкого эквивалента британского научного еженедельника Nature, был посвящён этому юбилею. На первой странице была помещена фотография Гильберта, сидящего в плетёном кресле с широкими подлокотниками. Годы не очень его изменили, правда, время ещё больше подчеркнуло интеллект и сосредоточенность в его лице. К старости его внешность производила большее впечатление, чем в молодости.

Празднование шестидесятилетия Гильберта. Слева направо в первом ряду: Рихард Курант, Франц Гильберт, г-жа Курант (Нина Рунге), Герта Шпонер (позднее г-жа Франк), г-жа Гротриан; во втором ряду: г-жа Эссле (позднее г-жа Шпрингер), г-жа Ландау, г-жа Гильберт, Давид Гильберт, г-жа Гофман, г-жа Минковская; в третьем ряду: Фердинанд Шпрингер, Феликс Бернштейн (позади г-жи Ландау), г-жа Прандтль, Эдмунд Ландау, г-жа Франк, Фанни Минковская (в конце ряда); в четвертом ряду: Эрнст Хеллингер, Вальтер Гротриан (позади г-жи Гофман); в пятом ряду: Петер Дебай, Теодор фон Карман (позади Ландау), г-жа Вейль, Пауль Бернайс, Леонард Нельсон, «Клерхен» (вторая от конца ряда)

Выпуск открывался очерком научной жизни и личности Гильберта, написанным Отто Блюменталем. Будучи «старейшим учеником» Гильберта, Блюменталь почти четверть века тщательно наблюдал за своим «Father-Doctor». Жизненный путь Гильберта, казалось, теперь окончательно выкристаллизовался. Начало его научной карьеры было связано с конкретными задачами. Затем, начиная с работ по основаниям геометрии, аксиоматический метод столь прочно завладел им, что, наряду с проблемами, стал определяющим для всей его жизни. Блюменталю теперь казалось, что самым поразительным аспектом жизни Гильберта был замечательный неуклонно возрастающий прогресс. Решив одну проблему, он тотчас же брался за другую. Быть может, у кого-нибудь, не так близко знавшего его, создавалось впечатление, что он был прирождённым математиком, логической машиной, предназначенной решать задачи, существом чистой мысли.

«Однако я думаю, что Гильберт хотел бы, чтобы к нему относились по-другому, — писал Блюменталь. — Чем больше я знаю его и узнаю о нём, тем больше он представляется мне мудрым человеком, который, с тех пор как впервые осознал свою силу, твёрдым курсом неуклонно двигается к некой высшей цели, единому взгляду на жизнь, по крайней мере в специфической области точных наук».

Были и другие статьи его бывших учеников, посвящённые пяти главным областям, в которых работал Гильберт, — алгебре, геометрии, анализу, математической физике и философии математики. (Статья под названием «Гильберт и женщины» готовилась Курантом и его другом Фердинандом Шпрингером, но, как вспоминает Курант, «мы не закончили её к сроку».)

Состоялся также и юбилейный банкет, на котором 73-летний Клейн, прикованный теперь уже к креслу на колесах, подарил досточтимому профессору копию Vortrag, с которым молодой доктор Гильберт выступил в 1885 году на семинаре Клейна в Лейпциге.

Это празднование отмечало, в некотором смысле, расставание со старым порядком в Гёттингене. После войны в качестве ассистент-профессора в университет вернулся Рихард Курант. После ухода Каратеодори Курант стал полным профессором и преемником кафедры Феликса Клейна.

Курант представлял собой полную противоположность старому Юпитеру. Маленького, с лицом гнома, с тихим голосом, его никак нельзя было сравнить с «олимпийцем». Студенты скорее помнили, «как он мог представлять картину абсолютной беспомощности и нерешительности, как мог неслышно ворчать, вмешиваться или руководить без всякого вмешательства, чтобы в конце концов заслужить неизменное признание и расположение всех своих сотрудников».

Для германских профессоров Курант был необычайно демократичным. Даже его книги часто представляли собой труд целого коллектива. Известные «корректурные фестивали» регулярно происходили за длинным столом с участием всех его ассистентов. В разное время среди них были Вилли Феллер, Курт Фридрихс, Ганс Леви, Отто Нейгебауэр, Франц Реллих.

«Красные чернила, клей и личный темперамент присутствовали в изобилии», — вспоминает Отто Нейгебауэр, занимавший важный и влиятельный пост «главного ассистента». Куранту, безусловно, было нелегко защищать свою позицию и добиваться согласованного решения при столкновении одновременно высказываемых и часто сильно расходящихся индивидуальных мнений о доказательствах, стиле, формулировках, чертежах и многих других деталях. По окончании такого собрания ему приходилось запихивать в свой портфель верстку или даже последние гранки, которые можно было только описать как римановы поверхности высокого рода; требовалась абсолютно твёрдая уверенность в справедливости теоремы об униформизации, чтобы поверить, что эти гранки смогут когда-нибудь быть отображены на schlicht ⁸ страницы.

Однако, как и Клейн, Курант был воспитан в широких физико-математических традициях Гёттингена. Истинной сутью его работ стало (как представлялось это Нейгебауэру) «постоянное продолжение и дальнейшее распространение идей Римана, Клейна и Гильберта, а также настойчивость в демонстрировании фундаментального единства всех математических дисциплин».

Когда Курант сменил Клейна, студенты, изучавшие математику и теоретическую физику, всё ещё приходили на занятия в единственное аудиторное здание университета, трехэтажный Auditorienhaus, расположенный на пересечении Веендерштрассе со стеной старого города. Третий этаж этого здания оставался центром математической жизни: общая комната, где раз в неделю собирался Математический клуб, — Lesezimmer, с открытым доступом к математическим книгам и журналам, который ввел Клейн, — комната математических моделей, в которой собирались студенты перед лекцией в главной аудитории. Большой кабинет, отделанный деревом, содержал весь административный аппарат математики Гёттингена — марки и канцелярские принадлежности. Именно здесь Курант предпринял свой первый революционный шаг. Он обратился к министру культуры с просьбой о разрешении изменить на бумагах штемпель «Университет Гёттингена» на «Математический институт университета Гёттингена». По окончании положенного срока он получил разрешение на эту реформу.

«Они не знают, во что это им обойдётся», — спокойно сказал глава нового института.

Так в Гёттингене начался новый порядок.

Проблема публикаций, столь важная для прогресса науки, уже была решена Курантом. Во время войны была установлена личная связь между гёттингенскими математиками и издателем Фердинандом Шпрингером. После войны (как позже описывал это Гильберт) «под натиском самого Клейна и моим активным влиянием доктор Шпрингер предоставил свою энергию и решимость в распоряжение математики». Курант и Шпрингер стали близкими друзьями. В результате их объединенных усилий издание научных трудов в Германии стало приобретать нормальный вид.

Кроме Куранта, был ещё один прежний ученик, которого Клейн и Гильберт хотели вернуть в Гёттинген. То был Герман Вейль. В 1922 году — в том самом году, когда Гильберт выступил в Гамбурге с полемикой против интуиционистов, — Вейлю было направлено приглашение.

Как и Куранту, Вейлю шел четвёртый десяток. Благодаря популярности его книги по теории относительности, за пять лет выдержавшей пять изданий, и его активному участию в дискуссии по основаниям он был, наверное, самым известным из математиков своего поколения. Однако и помимо этого за ним уже числились впечатляющие важные достижения в математике и математической физике. В тот момент он находился в расцвете своих творческих сил. Он извергал колоссальный поток статей, и не только по своей основной тематике, но и по любому другому математическому вопросу, заинтересовавшему его. А его интересовала не только математика. В круг его интересов входили философия, искусство, литература. Вейль верил, что проблемы науки не могут быть отделены от философских проблем; он также был уверен, что математика, как и изящное искусство, музыка и литература, была творческой деятельностью человечества. Он любил писать и писал хорошо. Говорили, что ни одна из математических работ этого века не выражает так живо личность своего автора. «Выразительность и форма имеют для меня, быть может, большее значение, чем само знание», — сказал он однажды. И в другой раз: «В своей работе я всегда пытался объединить истину с прекрасным; и когда мне приходилось выбирать одно из двух, я, как правило, выбирал прекрасное».

Вейль уважал и любил Клейна и Гильберта. Он был привязан к традициям Гёттингена. Тем не менее он не сразу согласился возвратиться в свой старый университет. Даже в последний момент он заставил свою жену бродить и бродить вокруг их дома в Цюрихе, продолжая обсуждать своё решение. Почти уже в полночь он решил, что примет предложение из Гёттингена. Поспешив, чтобы отправить телеграмму с согласием, он вернулся несколькими часами позже, отослав отказ.

«Я не мог заставить себя, — объяснял он, — променять спокойную жизнь в Цюрихе на неопределённость послевоенной Германии».

И действительно, жизнь в Германии была неопределённой. За поражением последовал период неистовых беспорядков. Наконец, народ избрал национальное собрание, которое собралось в Веймаре и выработало конституцию республики. Однако новое правительство подвергалось постоянным нападкам. Монархисты хотели восстановить империю. Коммунисты стремились поставить эксперимент в русском стиле. Национал-социалисты требовали диктатуры, перевооружения Германии и разрыва Версальского договора. «Немцы будут привыкать к политике так же, как пещерный человек привыкал к мылу и воде», — заметил Гильберт.

Именно в это смутное время Курант стал воплощать в реальность старую мечту Клейна о великом Математическом институте в Гёттингене.

Марка продолжала неуклонно падать. В 1922 году новое правительство начало издавать бумажные деньги, чтобы покрыть свои нужды; инфляция была в самом разгаре. Цена одного тома Annalen составляла в 1920 году 64 марки, а к началу 1922 года она удвоилась. К концу этого года она равнялась 400 маркам. К 1923 году она достигла 800 марок, к концу года 28 000 марок. Деньги, вносимые студентами в начале семестра за обучение, к концу семестра, когда университет выплачивал их приват-доцентам, фактически обесценивались. Премия Вольфскеля в 100 000 марок вскоре стала не более чем несколькими клочками бумаги (однако в 1921 году прибыли с этой премии ещё позволили пригласить Нильса Бора, который выступил с несколькими лекциями — «Фестивальная неделя Бора»).

Курант, чтобы подчеркнуть свой клейнианский интерес как к прикладной, так и к чистой математике, снабдил свой новый институт одним из первых настольных электрических арифмометров. Рассчитанный на обращение с 19 разрядами, он как раз годился для расчётов с быстро падавшей в стоимости валютой. Жалованье и цены выражались некоторыми основными числами, которые затем умножались на быстро возрастающий коэффициент c(t). В результате получалась стоимость в марках на данный момент времени t. Жалованье стало теперь выписываться каждую неделю на основе текущего значения коэффициента c(t), который конфиденциально сообщался правительством. Курант предложил университету воспользоваться своим арифмометром в обмен на право получения этой информации о c(t) за несколько часов до её официального опубликования в газетах. Благодаря этому простому методу он существенно увеличил покупательную способность денежных средств, отпущенных на математику. Эти сэкономленные деньги использовались в основном для ликвидации пробелов, создавшихся в Lesezimmer во время войны. Как и для Клейна, Lesezimmer была для Куранта центром, вокруг которого вращалась математика в Гёттингене.

Что значила Lesezimmer для студентов, описал Б. Л. ван дер Варден, который по рекомендации Брауэра приехал в Гёттинген после окончания университета в Амстердаме. Ван дер Варден был одарённым молодым человеком. Его отец, учитель средней школы, однажды забрал его математические учебники, считая, что ребёнок вместе с другими ребятами должен играть на улице. Однако ему пришлось возвратить книги сыну, когда он обнаружил, что тот изобрёл свою собственную тригонометрию, заменив традиционные названия и понятия своими собственными.

В Гёттингене ван дер Варден проводил своё основное время в Lesezimmer. В Голландии ничего подобного не было. Сегодня он вспоминает, как его постоянный компаньон по завтракам и прогулкам Хельмут Кнезер «начинал обычно заводить разговор на некоторую тему и отпускать какие-нибудь замечания, которых я совсем не мог понять. Тогда я ему говорил, что хотел бы узнать об этом. Где это можно найти? Он тотчас же мне сообщал названия некоторых книг, которые я мог найти в Lesezimmer. Через день или два я уже мог отвечать на его вопросы, а также делать собственные важные замечания; таким образом я узнавал всё больше и больше». Бывало, когда ван дер Варден искал книгу «автора на А», он находил по соседству ещё более интересную и полезную книгу «автора на Б». «Таким способом я узнавал за недели и месяцы больше, чем многие студенты за годы и годы».

В 1923 году благодаря введению новой денежной единицы — Rentenmark — инфляция внезапно прекратилась.

Хотя Гильберт и заметил скептически, что «нельзя решить проблему, поменяв название независимой переменной», однако же стабильность условий была во многом восстановлена.

Снова со всех концов света в Гёттинген стали прибывать студенты.

Благодаря Ландау в 1920 году университет стал центром большой активности в области теории чисел, как говорили, «началом эры в арифметике, сравнимой с эрой, открытой Гауссом в 1801 году». По-видимому, самый большой интерес вызывали две проблемы. Первой была гипотеза Римана о нулях дзета-функции, восьмая из парижских проблем Гильберта. Другой была задача определения точных значений для количества n-х степеней в теореме Варинга; работа над проблемой началась с доказательства Гильбертом этой теоремы в 1909 году. Гипотеза Варинга оказалась, по мнению историков математики, «одной из тех проблем, которые открыли эпоху в математике».

Гаральд Бор и Г. Г. Харди были частыми гостями в Гёттингене. Как правило, они заезжали сюда по дороге из Дании или Англии, куда они направлялись для встречи друг с другом. Когда Харди покидал Бора, возвращаясь домой через неспокойный пролив Северного моря, он всегда отправлял ему открытку с извещением: «У меня есть доказательство гипотезы Римана!». Харди говорил, что Бог, с которым у него были личные счёты, не позволит ему умереть с такой славой.

В связи с гипотезой Римана, быть может, стоит привести один анекдот про Гильберта, хотя в его достоверности нет полной уверенности. Согласно этому анекдоту, у Гильберта был студент, принесший ему однажды работу с попыткой доказательства гипотезы Римана. Гильберт тщательно изучил работу и был сильно поражён глубиною рассуждений; однако, к сожалению, он нашёл ошибку в доказательстве, которую и сам не смог исправить. На следующий год этот студент умер. Гильберт попросил скорбящих родителей разрешения выступить с речью на похоронах. Когда под дождём родственники и друзья покойного стояли со слезами на глазах над могилой, вперёд вышел Гильберт. Он начал свою речь, сказав, что смерть такого одарённого молодого человека является настоящей трагедией, ведь у него были все возможности показать, на что он способен. Однако, продолжал он, несмотря на то, что его доказательство гипотезы Римана содержало ошибку, ещё остается возможность, что когда-нибудь доказательство знаменитой проблемы будет получено на путях, намеченных покойным. «Действительно, — с энтузиазмом продолжил он, стоя под дождём над могилой умершего студента, — рассмотрим функцию комплексной переменной...»

В этот период в Гёттинген приехал робкий мальчик большого роста, которому предстояло стать выдающимся специалистом в теории чисел — Минковским нового поколения в этой области математики. Он отказался от службы в армии и был помещён в психиатрическую лечебницу, расположенную рядом с клиникой, владельцем которой был отец Ландау. Таким образом Карл Людвиг Зигель, бедный, но чрезвычайно одарённый, познакомился с гёттингенским профессором. Для Зигеля Ландау был совершенно непохожим на избалованного херувима, каким приблизительно в это же время он казался Норберту Винеру.

«Если бы не Ландау, — просто сказал Зигель, — я мог бы умереть».

Однако, когда в 1919 году Зигель приехал студентом в Гёттинген, он работал почти в полной изоляции. «Я очень стремился показать, на что я способен». У него не было личных контактов с Гильбертом, но он на всю жизнь запомнил одну его лекцию по теории чисел, которую он слышал в то время. Гильберт хотел привести своим слушателям характерные примеры теоретико-числовых проблем, представляющихся на первый взгляд совсем простыми, но решение которых оказывается невероятно трудным. Он упомянул в качестве такого типа проблем гипотезу Римана, теорему Ферма и проблему трансцендентности числа 2^v2 (составляющую седьмую из его парижских проблем). Затем он продолжил, сказав, что недавно обнаружился большой прогресс, связанный с гипотезой Римана, и он очень надеется, что сам доживёт до её доказательства. Проблема Ферма стоит уже давно и явно требует совершенно новых методов для своего решения, — быть может, самому молодому слушателю в аудитории удастся дожить до её решения. Что же касается числа 2^v2, то ни один из присутствующих на лекции не доживёт до доказательства его трансцендентности!

Две первые из упомянутых Гильбертом проблем не решены до сих пор. [Популярный рассказ о том, как была доказана теорема Ферма, можно найти в книге Саймона Сингха «Великая теорема Ферма» — E.G.A.] Однако десять лет спустя один молодой русский математик по фамилии Гельфонд установил трансцендентность числа 2^v(–2). Основываясь на его работе, К. Л. Зигель вскоре доказал требуемую трансцендентность числа 2^v2.

Зигель написал Гильберту об этом доказательстве. Он напомнил ему слова, сказанные на лекции в 1920 году, и подчеркнул, что важнейшим моментом здесь была работа Гельфонда. Гильберта часто критиковали за то, что «он ведёт себя так, как будто всё сделано в Гёттингене». Теперь он с крайним восторгом ответил на письмо Зигеля, даже не упомянув о достижении молодого русского математика. Он хотел опубликовать только решение Зигеля. Но тот отказался, уверенный, что Гельфонд сам, в конце концов, решит и эту проблему тоже. Гильберт сразу потерял всякий интерес к этому делу.

После семестра, проведённого в Гамбурге с Гекке, который был там профессором, Зигель вернулся в Гёттинген в качестве ассистента Куранта и позже стал приват-доцентом. Получаемый им заработок был столь малым, что Курант, чтобы иметь себе компаньона в велосипедных прогулках, должен был устроить ему дополнительную стипендию, на которую тот смог купить себе велосипед.

Куранту доставляло удовольствие знакомить Клейна и Гильберта с одарёнными молодыми людьми. Именно благодаря ему Зигель впервые вошёл в личный контакт со знаменитыми математиками Гёттингена. Из-за послевоенной нехватки жилья он некоторое время жил в доме Клейна. Но даже живя с ним под одной крышей, он чувствовал дистанцию, обычную для каждого, кто общался с Клейном. Он постоянно боялся, что «скажет что-нибудь не то». Позже он был приглашён Курантом поплавать в той части реки Лейне, которая была отгорожена для факультета. Он встретил Гильберта в маленьком сарайчике, в котором профессора переодевались в купальные костюмы. Курант представил его Гильберту, объяснив, что молодой Зигель недавно нашёл новое доказательство одной теоремы Гекке, связанной с гипотезой Римана. Гильберт встретил это с большим энтузиазмом. «Ему всегда нравилось внушать молодым людям, что они далеко пойдут». В купальне Зигель не чувствовал с Гильбертом того стеснения, которое он испытывал в доме Клейна.

Вскоре после этой встречи с Гильбертом Курант попросил Зигеля прорецензировать одну работу для Annalen, одним из главных редакторов которого всё ещё был Гильберт. Молодой человек нашёл работу неточной во многих местах, и даже там, где было всё верно, её методы были слишком сложными. Он доложил Гильберту, что, по его мнению, работа не годилась к публикации.

«Нет, нет, я должен её опубликовать! — настаивал Гильберт. — В 1910 году этот человек был членом комитета, присудившего мне премию Бояи, и теперь я просто не могу отказаться опубликовать его работу! Возьмите её и исправьте всё, что должно быть исправлено. Но я должен её опубликовать!»

Работа появилась в исправленном варианте в Annalen. Спустя несколько месяцев, когда Зигель считал, что Гильберт забыл об этом деле, в его комнаты была доставлена посылка. В ней он нашёл два тома собрания трудов Минковского с надписью: «С дружескими мыслями от издателя».

Один из самых продуктивных математических кругов и послевоенном Гёттингене концентрировался вокруг Эмми Нётер. Должность приват-доцента, которой она добивалась, была наконец получена в 1919 году. Это была всё ещё самая низкая ступенька в университетской карьере, не должность, а просто привилегия. Однако Эмми Нётер была в восторге от этого назначения. За тринадцать лет, прошедшие с тех пор, как она держала свой докторский экзамен перед Горданом, она прошла большой путь. Уже были получены важные результаты о дифференциальных инвариантах, которые, по мнению советского математика Павла Александрова, были достаточны, чтобы составить ей репутацию первоклассного математика, и представляли собой «едва ли меньший вклад в математическую науку, чем знаменитые исследования Ковалевской». Сама же она всегда считала эти работы стоящими в стороне от её главного научного пути — построения аксиоматической основы самой общей теория идеалов. Истоками этой последней работы послужили ранние алгебраические труды Гильберта, однако в руках Нётер аксиоматический метод перестал быть «лишь методом логического прояснения и углубления оснований [чем он был для Гильберта], а стал мощным орудием конкретных математических исследований». Портрет Гордана всё ещё висел над её столом в Гёттингене, но, хотя в годы своей молодости она и находилась под столь сильным его влиянием, что в конце своей диссертации привела список полной системы инвариантов для заданной тернарной квартики, содержащий более трехсот форм в символической записи (работа юности, о которой она позже отзывалась как о Formelgestrupp! — джунглях формул), в следующее десятилетие ей было предназначено сделать «теологию» Гильберта похожей на математику.

В 1922 году она стала «nicht beamteter ausserordentlicher Professor» (неофициальный экстраординарный, или ассистент-профессор). Никаких обязанностей с этой должностью не связывалось, как не связывалось с ней и никакого жалованья. Считалось, что экстраординарный профессор стоит намного ниже по рангу, чем ординарный профессор. Единственным объяснением названия этой должности служит одно гёттингенское изречение: «Экстраординарный профессор не знает ничего ординарного, а ординарный профессор не знает ничего экстраординарного». Однако к этому времени инфляция настолько снизила способности студентов платить за обучение, что для того, чтобы не дать приват-доцентам умереть с голоду, университету пришлось выплачивать им небольшие суммы за чтение лекций по их специальности. Такой «Lehrauftrag» по алгебре был присуждён и Эмми Нётер. Это было её первым и единственным жалованьем, когда-либо полученным в Гёттингене.

В целом ни она сама, ни её работа не получили признания на родине. Она даже так и не была выбрана в члены Гёттингенского научного общества. «Настало время выбирать в это общество действительно стоящих людей, — заметил однажды Гильберт на одном заседании. — Да, и сколько же мы выбрали таких людей за последние годы?». Он внимательно оглядел аудиторию. «Только нуль, — наконец сказал он, — только нуль!»

Один голландец, придя первый раз на одну из лекций Эмми Нётер, вспоминает её приветствие: «А, ещё один иностранец! У меня одни иностранцы!». Однако среди пришедших к ней иностранцев были такие люди, как ван дер Варден из Голландии, Артин из Австрии, Александров из России.

Именно Александров окрестил её «der Noether» (der — определённый артикль, который в немецком языке ставится перед существительными мужского рода). Однако позже он сказал: «Женственность её психики проявлялась в том мягком и тонком лиризме, который лежал в основе широко разветвлённых, но никогда не поверхностных отношений, связывавших её с людьми, с её делом, с интересами всего человечества ⁹».

Она не была хорошим лектором, и количество её слушателей колебалось, как правило, от пяти до десяти человек. Хотя однажды, придя в назначенный час, она нашла более сотни студентов, ожидавших её. «Вы, должно быть, ошиблись аудиторией», — сказала она им. Однако студенты устроили традиционное шумное шарканье ног, которое вместо аплодисментов начинало и оканчивало каждое занятие в университете. Тогда она прошла вперёд и прочитала свою лекцию такой необыкновенно большой аудитории. Когда она кончила, один из её постоянных студентов, находившийся в зале, передал ей записку. «Гости, — сообщал он, — поняли лекцию так же хорошо, как и любой из ваших постоянных слушателей».

Действительно, педагогическими талантами она не обладала. Её мысли были открыты только тем, кто стремился к ним всей душой. Её педагогический подход, как и её мышление, был целиком концептуальным. Немецкие буквы, которые она писала на доске, заменяли целые понятия. Ван дер Вардену казалось, что «её трогательные усилия прояснить эти понятия, даже если перед этим она всё выразила словами... имели противоположный эффект». Однако из всех представителей нового поколения в Гёттингене Эмми Нётер суждено было оказать наибольшее влияние на развитие математики.

В то время как различные круги математической активности расходились от Куранта, Ландау и Эмми Нётер, группа исключительно одарённых молодых физиков собиралась вокруг Макса Борна, который (как и Куранту, ему шёл четвёртый десяток) после войны стал профессором теоретической физики. С самого начала Борн задался целью организовать в Гёттингене физический институт, аналогичный институту Зоммерфельда в Мюнхене. Когда такая возможность появилась, он устроил переход своего лучшего друга Джеймса Франка в Гёттинген в качестве профессора экспериментальной физики. Это живо напоминало то, как в 1902 году Гильберт устраивал приглашение в университет для своего друга Минковского. Но и до приезда Франка в 1922 году в Гёттингене начали собираться первые из замечательной плеяды студентов, осевших там в двадцатых годах. Первыми ассистентами Борна стали Вольфганг Паули и Вернер Гейзенберг.

После войны немецкие математики были оторваны от больших международных съездов; но теперь вновь казалось, что в Гёттингене постоянно работает международный конгресс.

XX БЕСКОНЕЧНОСТЬ!

Главным событием математической недели в Гёттингене в двадцатых годах было регулярное заседание Математического клуба.

Этот клуб был абсолютно неофициальной организацией, не имевшей ни служащих, ни постоянных членов, ни денежных средств. Любой интересующийся мог прийти на собрание, хотя уровень математики в Гёттингене был таков, что оно было всегда «предприятием самого высокого класса». Иногда докладчиком был какой-нибудь выдающийся гость, рассказывающий о недавней работе, своей собственной или своего ученика. Чаще же он принадлежал к гёттингенскому кругу — был профессором, доцентом или студентом.

Способные молодые люди, впервые увидевшие на этих заседаниях Гильберта в действии, поражались его медлительности в понимании идей, которые они «схватывали на лету». Он часто не понимал того, что хотел сказать докладчик. Тот мог попытаться объяснить. Другие также могли помочь ему в этом. Наконец, казалось, что все присутствующие пытаются помочь Гильберту понять.

«То, что мне удалось что-то сделать в математике, — однажды сказал Гильберт Гаральду Бору, — объясняется, на самом деле, тем, что я всегда находил всё очень сложным. Когда я читаю или когда мне что-то рассказывают, мне почти всегда это кажется очень трудным и практически невозможным понять. Тогда я не могу не задать себе вопрос, а не может ли это быть проще. И в некоторых случаях, — добавил он со своей всё ещё простодушной улыбкой, — оказывалось, что это действительно намного проще».

Некоторых молодых людей раздражало, что драгоценное время тратилось на вопросы Гильберта; других же очаровывало зрелище процесса мышления Гильберта.

«Он не мог моментально схватывать и не воспринимал сложных вещей в науке. Этим даром он не обладал, — объяснял Курант. — Ему нужно было докапываться до сути вещей».

Доклады самого Гильберта в Математическом клубе всё ещё служили высоким образцом простоты и ясности. Его главным правилом для докладчика было «только изюминки из кекса». Если вычисления были сложными, он мог прервать докладчика словами: «Мы здесь не для того, чтобы проверять правильность выбранного знака». Если объяснение казалось ему слишком очевидным, то он мог сделать замечание докладчику: «Мы не в tertia» (tertia — уровень гимназии, рассчитанный на учащихся от 12 до 14 лет). Грубость, с которой он мог обрушиться на того, кто не соответствовал его стандартам, была хорошо известна. Ряд важных математиков Европы и Америки опасались прочесть доклад в Математическом клубе Гёттингена. Теперь Островскому иногда казалось, что Гильберт был излишне груб с докладчиками — как будто он перестал относиться с вниманием к проблеме жизни высшего существа в окружении существ более низкого уровня.

Один молодой скандинавский математик, в наши дни высокоуважаемый профессор, приехал в Гёттинген, чтобы рассказать о своей работе, по мнению Островского, «очень важной, красивой и очень трудной». Гильберт слушал и, когда докладчик кончил, задал только один вопрос: «И на что она годится?»

В другом случае он прервал докладчика словами: «Мой дорогой коллега, я очень боюсь, что вы не знаете, что такое дифференциальное уравнение». Ошеломлённый и взволнованный докладчик сразу же повернулся и покинул собрание, направясь в соседнюю комнату, которой была Lesezimmer. Все набросились на Гильберта: «Право же вы не должны были так поступать». «Но он действительно не знает, что такое дифференциальное уравнение, — настаивал Гильберт. — И теперь вы сами видите, что он пошёл в Lesezimmer, чтобы ознакомиться с этим».

Однажды докладчиком был молодой Норберт Винер. Значение, которое он придавал этому докладу в Гёттингене, отражается тем фактом, что много лет спустя он посвятил этому более двенадцати страниц своей автобиографии. После доклада Винера в Математическом клубе, как обычно, все направились к Der Rohns, где состоялся ужин. Там во время ужина Гильберт в свободной манере начал распространяться о выступлениях, которые ему довелось выслушать за годы жизни в Гёттингене.

«Доклады, с которыми выступают в наши дни, намного хуже, чем это было раньше. В моё время сделать доклад было искусством. Люди долго готовились к тому, что они хотели сказать, и их выступления были хорошими. Теперь же молодые люди больше не в состоянии сделать хорошего доклада. Особенно с этим плохо у нас, в Гёттингене. Мне кажется, что самые плохие доклады в мире делаются в Гёттингене. В этом году они были особенно плохи. Были, — впрочем, нет, я совсем не слышал хороших докладов. Недавно это было совсем плохо. Но сегодня было исключение — ».

Молодой «экс-вундеркинд» («Ex-Prodigy» — так называлась первая книга мемуаров Винера; она вышла на русском языке в 2001 году в издательстве «РХД» — E.G.A.) из Америки приготовился выслушать комплимент.

«Сегодняшний доклад, — заключил Гильберт, — был самым плохим из всех, когда-либо слышанных здесь».

Несмотря на это замечание (которое не было упомянуто в автобиографии), Винер продолжал смотреть на Гильберта как на «математика, каким я хотел бы стать, сочетавшего необычайную силу абстракции с житейским чувством физической реальности».

В начале двадцатых годов в Гёттингене ещё чувствовалось присутствие Клейна, напоминая скорее солнце на закате, а не полуденное. Издание собрания его трудов было завершено, каждая статья в нём сопровождалась подробными примечаниями, показывающими её исторические истоки, — история математики XIX века и его собственная научная биография. Куранту казалось, что Клейн чувствовал, что его жизнь была также завершена. Он продолжал заниматься своими проектами, например изданием своих лекций по истории математики XIX столетия, подготовленных за время войны, «сознавая однако, что закончить это дело предстоит уже другим».

Когда какой-нибудь молодой математик не сразу же брался развивать его идеи, Клейн гнал его со словами: «Я старик. У меня нет времени ждать».

Весной 1925 года молодой Норберт Винер отправился с визитом к Клейну.

«Великий человек сидел в кресле за столом, с пледом на коленях. Он... нёс на себе венец мудреца, а произносимые им имена великих математиков прошлого века превращались из отвлечённых авторов таких-то и таких-то работ в живые человеческие существа. Над самим Клейном время, казалось, больше не было властно — вокруг него всё дышало вечностью».

Двадцатые годы были «прекрасными годами» для современной физики, которая почти магическимитемпами развивалась внутри треугольника, вершинами которого были Кембридж, Копенгаген и Гёттинген. Двадцатилетний Вернер Гейзенберг, всё ещё в шортах цвета хаки — форме Молодежного движения, — приехал в Гёттинген в 1921 году из Мюнхена. Он вспоминает, что был «очень потрясён» числом молодых физиков, занимавшихся одной конкретной проблемой, которая интересовала тогда Гильберта, — «проблемой, которая далеко превышала мои собственные познания в математике и физике». Гильберт вернулся в последние годы к своим идеям военного времени, относящимся к теории относительности. Некоторое время, вспоминал Вейль, в его кругу возлагались большие надежды на единую теорию поля. Однако в целом в физике того периода скорее чувствовался дух, а не сама личность Гильберта.

Начиная с 1922 года Гильберт перестал быть физиком. Семинаром по строению вещества, который они основали с Дебаем во время войны, теперь руководили Борн и Франк. В различные периоды двадцатых годов его участниками были Гейзенберг, Вольфганг Паули, Роберт Оппенгеймер, К. Т. Комптон, Паскуаль Йордан, Поль Дирак, Лайнус Полинг, Фриц Хутерманс, П. М. С. Блакетт и другие. Гильберт появлялся редко.

Его собственные достижения в физике были разочаровывающими, «ни в коей мере не сравнимыми, — как позже резюмировал Вейль, — с математическими достижениями в любой из периодов его научной карьеры». Аксиоматизация физики, бывшая его целью с тех пор, как он впервые начал совместные исследования с Минковским, всё время ускользала от него.

Вейлю, который сам внёс весомый вклад в математическую физику, казалось, что «пестрота экспериментальных фактов, которые приходится принимать во внимание физику, многообразна, их увеличение происходит слишком быстро, а их значение и относительный вес слишком изменчивы, чтобы аксиоматический метод смог найти здесь себе достаточно твёрдую опору; разве что это возможно в каких-либо прочно установившихся областях нашего физического знания. Люди, подобные Эйнштейну или Нильсу Бору, прокладывают свой путь в темноте к таким понятиям, как общая относительность или структура атома. При этом они основываются на опыте и интуиции, которые отличны от тех, которыми пользуются математики, хотя, без сомнения, и здесь математика является важным ингредиентом».

Действительный вклад Гильберта в физику состоял в тех математических методах, которые были созданы в его работах по интегральным уравнениям, и в той объединяющей роли, которую они сыграли. Когда в конце 1924 года Курант опубликовал первый том своих Методов математической физики, он поставил перед заглавием наряду со своим также и имя Гильберта. Это решение, писал Курант в предисловии, объяснялось тем, что в этой книге была использована масса материала из работ и лекций Гильберта, а также надеждой, что она выражала дух Гильберта, «оказавшего такое решающее влияние на математические исследования и образование».

«Тот факт, что на титульном листе имя Гильберта стоит рядом с именем Куранта, есть не просто акт посвящения, — отмечал Эвальд в своей рецензии на эту книгу в Naturwissenschaften. — Духом Гильберта веет со всех страниц — тем стихийным духом, который страстно желает полностью овладеть простыми и ясными истинами, оставляя в стороне тривиальности, и с мастерской ясностью устанавливает связи между высшими сферами знания, — духом, наполнившим научным энтузиазмом поколения исследователей».

«Курант–Гильберт», как немедленно стала называться эта книга, представляла огромный шаг вперёд по сравнению с предыдущей классической литературой по прикладной математике. Фактически ничего подобного до её появления не существовало. В прошлом физики-теоретики в основном получали свои математические знания из работы Рэлея и других физиков. Теперь они приветствовали «Куранта–Гильберта».

Гильберт продолжал держать ассистента, информировавшего его о последних достижениях в физике. Начиная с 1922 года эту обязанность исполнял Лотар Нордгейм, который, как и другие ассистенты по физике, был подобран для Гильберта Зоммерфельдом.

По мнению Нордгейма, в то время Гильберт ещё питал надежду достигнуть своей цели — аксиоматизации физики. Однако своему ассистенту он уже не казался легендарным «великим мыслителем». Он был уже не тот. Казалось, что он живёт в основном в прошлом, с трудом воспринимая перемены, со многими предубеждениями, с более выраженными чертами эгоизма. «Он не мог представить себе бoльшую честь для молодого человека, чем быть его ассистентом». Нордгейм же предпочёл бы место в институте Борна. Работая теперь с Гильбертом в его доме, он остро чувствовал себя вне основного течения физики.

Однако, несмотря на эти признаки явно раннего увядания, Гильберт продолжал поддерживать свои близкие контакты с молодежью.

В то время как Нордгейм регулярно приходил в дом Гильберта, другой молодой человек также был частым его посетителем. Это был Джон фон Нейман, работавший в Берлине вместе с Эрхардом Шмидтом, бывшим учеником Гильберта, который в начале века столь значительно продвинул работу Гильберта по интегральным уравнениям. Этот молодой человек был, по крайней мере в одном отношении, прямой противоположностью Гильберту. В то время как Гильберт был «тугодум», фон Нейман, по словам Нордгейма, обладал «самым быстрым мозгом, который я когда-либо встречал». Он часто выражал мнение, что математические способности начинают падать после 26 лет, но что некоторая повседневная интуиция, накопленная с опытом, позволяет компенсировать эту постепенную потерю. (В течение своей собственной жизни он медленно повышал этот предельный возраст.)

В 1924 году фон Нейману было 21 год, в это время он глубоко интересовался подходом Гильберта к физике и его идеями в теории доказательств. Оба математика, отличаясь по возрасту более чем на сорок лет, проводили вместе долгие часы в саду или в кабинете Гильберта.

Однако настоящим сотрудником Гильберта был в те дни Бернайс. Некоторым казалось, что Гильберт даже эксплуатировал своего ассистента по логике. Бернайс не был молодым студентом, а был сложившимся математиком, в возрасте далеко за тридцать. Будучи ассистентом Гильберта, он получал жалованье, и, кроме того, сразу же после приезда в Гёттинген он защитил хабилитацию и получал плату от студентов, посещавших его лекции. На эти деньги он мог существовать, но, разумеется, не мог позволить себе жениться.

Гильберт очень противился женитьбе молодых учёных. Он считал, что женитьба будет им помехой для выполнения своего долга перед наукой. Позже, когда женился Вильгельм Аккерман, с которым они вместе писали книгу, Гильберт был очень рассержен. Он и далее отказался помогать чем-либо Аккерману для достижения карьеры, и из-за этого молодой талантливый логик так и не получил места в университете и должен был пойти работать учителем в среднюю школу. Когда несколько позже Гильберт услышал, что у Аккерманов должен был вскоре появиться ребёнок, он очень обрадовался.

«О, это чудесно! — сказал он. — Это замечательная новость для меня. Потому что если этот человек столь безумен, что женился и даже заводит ребёнка, то это полностью освобождает меня от обязанностей чем-либо помочь такому сумасшедшему».

Помимо подготовки к собственным лекциям, Бернайс помогал Гильберту готовиться к его лекциям, сопровождал его на них и часто доканчивал занятия со студентами. Кроме того, ему приходилось руководить учениками Гильберта, работавшими над докторскими диссертациями, изучать и перерабатывать литературу, необходимую для их работы, и посвящать много времени написанию будущей совместной с Гильбертом книги, которая должна была получить название Основы математики. В Бернайсе Гильберт нашёл человека с такими же интересами к основаниям математики, как и у него. Он не испытывал угрызений совести, когда его ассистент трудился так же много, как и он, «Гений есть трудолюбие», — любил говорить он своим студентам, цитируя Лихтенберга. Сам он был, как позже вспоминал Вейль, «необычайно трудолюбив». Временами они начинали довольно горячо спорить по поводу оснований. Бернайс объяснял эмоциональную окраску этих споров твёрдой «оппозицией», которую занимал Гильберт в своих отношениях к математике.

«Для программы Гильберта, — рассказывал он, — важное значение имел опыт раннего этапа его научной деятельности, а на самом деле даже его студенческих лет. Он проявлялся в его противоборстве стремлениям Кронекера ограничить математические методы и, в частности, теорию множеств. Под влиянием обнаруженных парадоксов теории множеств Гильберт одно время думал, что, быть может, Кронекер был прав. Но вскоре он изменил своё мнение. Теперь его целью стало, можно сказать, воевать против Кронекера его же собственным оружием — средствами конечности, основываясь на изменённом содержании понятия математики...»

«Вдобавок, были ещё две противоречащие друг другу причины, обе игравшие важную роль в манере мышления Гильберта. С одной стороны, он был уверен в жизнеспособности существующей математики; с другой стороны, его философское отношение было очень скептическим».

Примером могло служить отношение Гильберта к вопросу о разрешимости любой конкретной математической проблемы. В Париже в решительных тонах аксиомы он говорил о разрешимости любой проблемы — «уверенность, которую разделяет каждый математик, но которую до сих пор никто не подтвердил доказательством». Он верил, что, по крайней мере, в математике «не существует ignorabimus». Кроме того, в Цюрихе он включил в список эпистемологических вопросов, нуждавшихся, по его мнению, в исследовании, вопрос о принципиальной разрешимости каждой математической задачи. «Целью Гильберта, — объясняет Бернайс, — было объединить все эти противоположные тенденции, что он надеялся сделать с помощью формализации математики».

Случалось, что в их общей работе возникали разногласия, однако, как признавал Бернайс, как бы ни был Гильберт горяч в спорах, они никогда не принимали личный характер.

После окончания работы Гильберт и Бернайс часто спорили о политике. Гильберту нравилось выражать свои взгляды в крайне парадоксальной форме.

Считаясь в основном консервативным, он удивил всех своим предложением наградить Кёте Кольвиц, известную своими крайне левыми взглядами, Звездой ордена «Заслуги за мир». Кольвиц стала к тому времени одной из величайших художниц за всю историю искусства. («Я никогда не видел таких рисунков, принадлежащих руке женщины», — говорил скульптор Константин Менье.) В искусстве она выражала своё сочувствие страданиям человечества.

«Конечно, на то, что она рисует, страшно смотреть, — сказал Гильберт своим друзьям, награждённым Звездой. — Но когда в Кёнигсберге мы часто танцевали в дни молодости, она была одной из первых девушек, танцевавших без корсета».

Несмотря на свою консервативную основу, Гильберт был всегда либерален в том отношении, что никогда не считал себя привязанным к какой-нибудь определённой политической доктрине. В спорах со своим ассистентом он часто критиковал «либералов» за то, что они видят вещи такими, какими они хотят их видеть, а не такими, какие они есть на самом деле.

«Иногда случается, — говорил он, — что кругозор человека становится всё уже и уже, и, когда его радиус стремится к нулю, он сводится к одной точке. Тогда она становится его точкой зрения».

Он любил напоминать своему молодому ассистенту: «Человечество никогда не меняется».

Музыка часто вносила мир в их споры на политические или логические темы. Бернайс любил музыку и в Цюрихе играл в «четыре руки» с Гурвицем. Он был поражён, насколько за эти годы повысились музыкальная культура и восприятие Гильберта. Этим он был обязан своей любви к граммофону, последние модели которого до сих пор регулярно доставлялись ему всё тем же промышленником. Теперь он присоединился к компании профессоров, которые вместе со своими жёнами регулярно посещали концерты в Гёттингене, а в случае особых музыкальных событий вместе ездили в Лейпциг или Ганновер.

Иногда казалось, что из всех видов искусства Гильберта интересует только музыка. Всё же он увлекался литературой и, как говорил Курант, «хотел быть в курсе дела». Он высоко ценил Гёте и Гомера, а в романах требовал больше действия. Одна из его «пассий» однажды взялась за его литературное образование. Она начала с того, что дала ему один исторический роман о гражданских войнах в Швейцарии, описывающий довольно кровавые события. Гильберт его быстро прочитал. «Если мне дают читать книгу, — сказал он, — то в ней действительно должно что-то случаться. Описывать состояние души и смену настроений — это я могу и сам!»

Существует один анекдот, в большой степени проливающий свет как на его отношение к литературе, так и его чувства к математике. Некий математик стал романистом. «Почему он занялся этим? — изумлялись в Гёттингене. — Как может человек, бывший математиком, писать романы?» — «Но это же совсем просто, — сказал Гильберт. — Для математики у него недоставало воображения, в то время как его вполне хватило на романы».

Собственное математическое воображение Гильберта было в то время направлено на теорию доказательства. В 1917 году в Цюрихе он объявил одну общую идею и цели этой теории, не упомянув про её методы. «И действительно, — позже заметил Бернайс, — современные математические методы не подходили для этой теории». В первом сообщении на эту тему (атака на Брауэра и Вейля в Гамбурге в 1922 году) Гильберт высказал мысль, что математика могла бы восстановить первоначальную объективность на основе формализации своих утверждений и доказательств, которые, будучи записанными на языке символической логики, должны были браться за непосредственные объекты изучения. В том же году в Лейпциге он добавил дальнейшие разъяснения, сводившие эту проблему к доказательству непротиворечивости формализованной арифметики — задаче, которую он поставил перед новым столетием в 1900 году в Париже.

«Таким образом, казалось, — позже писал Бернайс, — что создание теории доказательств было лишь делом математической техники».

На собрании в Мюнстере, посвящённом памяти Вейерштрасса, Гильберт решил выступить с речью «О бесконечном». Он чувствовал, что это было подходящим поводом для ознакомления публики с теперешним состоянием его программы формализма. Анализ Вейерштрасса и понятие бесконечности, появившееся в работе Кантора, были главными объектами нападок Кронекера. В современной программе Брауэра многими из достижений Вейерштрасса и Кантора необходимо было пожертвовать.

Во время своего выступления в Мюнстере Гильберт чувствовал себя не совсем здоровым. Незадолго до этого выяснилось, что ухудшение его состояния, отмеченное Нордгеймом, не объяснялось только возрастом, а служило признаком ещё не опознанной болезни. Тем не менее, несмотря на плохое здоровье, Гильберт говорил с обычным для него энтузиазмом и оптимизмом.

Свой доклад он начал с указания на то, что теперешнее «счастливое положение дел» в анализе обязано исключительно Вейерштрассу, который столь проникновенно критиковал его методы. И тем не менее — споры об основаниях анализа продолжаются и поныне. По его мнению, это объяснялось тем, что смысл используемого в математике понятия «бесконечность» до сих пор не был окончательно выяснен.

Для бесконечности не находилось места в действительном мире, хотя, по его мнению, она вполне реально существует в виде «всеобщего отрицания». С незапамятных времен идея бесконечности, как ничто другое, возбуждала человеческое воображение. Поэтому он чувствовал, что полное прояснение её природы представляло отнюдь не чисто специальный научный интерес — оно было необходимо для утверждения величия самого человеческого интеллекта!

Самое глубокое для того времени проникновение в природу бесконечного было связано с теорией, имевшей больше философский, чем математический, характер. Это была созданная Георгом Кантором теория множеств.

«Я считаю, что она представляет собой высочайшее проявление математического гения, — сказал Гильберт, — а также одно из самых высоких достижений чисто духовной деятельности человека».

Тем не менее именно в теории множеств Кантора начали появляться катастрофические противоречия, вызванные употреблением определений и дедуктивных методов, общепринятых в математике.

«... Теперешнее состояние дел... невыносимо. Только подумайте, понятия и дедуктивные методы, которые все изучают, преподают и используют в математике, являющиеся образцом истины и безупречности, ведут к противоречиям! Если математическое мышление не совершенно, то где же ещё искать истину и уверенность?»

Однако существует «вполне удовлетворительный способ избежать парадоксов теории множеств, оставаясь верным нашей науке». Математики должны установить внутри математики такой же порядок в своих выводах, какой существует в обычной арифметике целых чисел, «в которой никто не сомневается и где парадоксы и противоречия возникают только из-за собственной небрежности».

Однако если пытаться оставаться в пределах таких чисто интуитивных и финитных утверждений — к чему и надо стремиться, — то нам придётся воспользоваться более сложными правилами логики. Те правила, которым нас учил Аристотель и которыми пользуется человек с самого рождения, перестанут выполняться.

«Конечно, мы могли бы изменить логические законы, справедливые для финитных утверждений. Однако... мы не хотим отбрасывать простые правила аристотелевой логики... Что же тогда делать?»

«Вспомним же, что мы — математики и, как таковым, нам часто случалось оказываться в опасных ситуациях, из которых мы выбирались с помощью изобретательного метода введения идеальных элементов... Аналогично этому, чтобы сохранить простые формальные правила аристотелевой логики, мы должны добавить к финитным утверждениям идеальные утверждения».

С этой точки зрения математика станет набором формул двух сортов: первые будут нести осмысленную информацию, остальные ничего не будут обозначать, кроме того, что они представляют собой идеальную структуру теории.

«Однако в нашей общей радости от этого достижения и особенно от вновь обретённого незаменимого орудия, логического исчисления, мы не должны забывать существенного требования метода идеальных элементов — доказательства непротиворечивости».

В самом деле, добавлять идеальные элементы можно только тогда, когда это не вызывает появления противоречий.

С этой проблемой непротиворечивости можно было бы «легко справиться». По его мнению, это можно было бы сделать с помощью чисто интуитивных и финитных методов, тех же самых, с помощью которых добиваются результатов в элементарной теории чисел. Эта точка зрения гарантировала бы законность применяемого математического аппарата. Затем проверкой теории послужила бы её способность решать старые проблемы, для чего она непосредственно не предназначалась. В качестве примера он упомянул проблему континуум-гипотезы Кантора, включённую первой в список парижских проблем. Остаток своей речи он посвятил наброску подхода к этой знаменитой проблеме.

«Никто, — обещал он своим коллегам-математикам, — не изгонит нас из рая, созданного для нас Кантором!»

Примечания

1.

Модная песня (нем.).

2.

Веселый (итал..).

3.

Задумчивый (итал.).

4.

Глупый, придурковатый (нем.).

5.

Господа (нем.).

6.

Ежегодник (нем.).

7.

Путч (нем.)

8.

Гладкий (нем.). Здесь имеется в виду однолистная поверхность.

9.

П. С. Александров, Памяти Эмми Нётер, УМН, вып. 2 (1936), стр. 205.

XXI ПОДАРЕННАЯ ЖИЗНЬ

В один из тихих тёплых вечеров июня 1925 года умер Феликс Клейн.

Уже задолго до этого в Гёттингене все были готовы к его смерти.

«Однако, свершившись, это событие глубоко всех взволновало и сильно подействовало на нас, — сказал Гильберт в маленькой речи, которую он произнёс перед своими коллегами на следующее утро. — До вчерашнего дня Феликс Клейн был ещё с нами, мы могли зайти к нему в гости, выслушать его совет, убедиться в том, как живо он интересовался нашими делами. Теперь это всё кончилось».

Всё, что их окружало в Гёттингене, было делом рук Клейна — коллекция математических моделей в соседнем коридоре, Lesezimmer с книгами на открытых полках, многочисленные технические институты, выросшие вокруг университета, хорошие взаимоотношения с министерством образования, большое количество важных людей в деловом и промышленном мире, заинтересованных в них... Они потеряли «великий дух, сильную волю и благородный характер».

Окончилась целая эпоха.

Спустя несколько месяцев, на мемориальном заседании Гёттингенского научного общества, Курант напомнил драматическую жизнь великого Феликса — скромное начало, эффектные достижения («Если сегодня мы можем основываться на работах Римана, то в этом всецело заслуга Клейна»), трагический срыв и затем — «удивительный поворотный пункт» — человек, который казался сломленным, прожив ещё 43 года, проявил себя с самых разнообразных сторон: как исследователь, педагог, организатор и администратор.

И всё же жизнь Клейна была не лишена личной трагедии. Он обладал способностью необычайной силы к синтезирующему мышлению. Другая же важная для математики способность к анализу была в некоторой степени этим даже ущемлена. Его умение собирать воедино наиболее далёкие друг от друга абстрактные части математики было замечательным, однако способность к формулировке отдельной проблемы и к углублению в неё отсутствовала. «Он был похож на лётчика, который, высоко паря над миром, открывает и оглядывает новые поля... однако не может посадить свой самолёт, чтобы освоить их, засеять и снять урожай». Может быть, сам Клейн и не отдавал себе отчёта в наличии этого глубокого раскола, но, по мнению Куранта, это служило одной из причин решающего срыва, случившегося с ним во время соперничества с Пуанкаре. Безусловно, он сознавал, «что его самые блестящие научные достижения являлись основополагающими гигантскими набросками, завершение которых он предоставлял другим».

Иногда ему не удавалось сохранять чисто человеческие взаимоотношения. «Многие, знавшие его только как организатора... находили его слишком резким и вспыльчивым, чем он создавал большие трудности для претворения в жизнь своих идей... чего легко можно было бы избежать более обходительным отношением».

Однако его ближайшие родственники и коллеги, а также большинство его учеников знали, что за его несгибаемым природным упорством всегда стояла добрая человеческая душа.

На его могиле они оставили простую надпись: «Феликс Клейн, Друг, Искренний и Неизменный».

В тот же год, когда умер Клейн, вышел в отставку Рунге; его место занял Густав Герглоц.

Состояние здоровья Гильберта постоянно ухудшалось. Осенью 1925 года, наконец, было определено, что он страдает злокачественной анемией. Болезнь, которая, как правило, считалась неизлечимой, была обнаружена так поздно из-за того, что её первые симптомы часто принимались в этом возрасте за признаки раннего упадка сил. Теперь врачи давали ему, в лучшем случае, несколько месяцев, а может быть недель, жизни.

Несмотря на этот диагноз, Гильберт оставался оптимистически настроенным относительно своего состояния. Он убеждал всех, что на самом деле у него не было злокачественной анемии, а была какая-то другая, менее серьёзная болезнь, имеющая просто те же симптомы.

Гильберту исключительно повезло в том, что в начале 1925 года Уипл и Робшайт-Роббинс обнаружили плодотворное влияние сырой печени на восстановление крови, а в 1926 году Майнот в Америке применил их работу для лечения злокачественной анемии. Один фармаколог, друг Гильберта, случайно прочитал в Журнале Американской медицинской ассоциации о работе Майнота и показал эту статью Гильберту. Кроме описания нового лечения, подчёркивая, что оно находится всё ещё в экспериментальной стадии, она живо описывала смертельную опасность «З.А.». Однако Гильберт, читая эту статью, полностью игнорировал её угрожающие детали. Он сосредоточился только на надеждах, вызванных работой Майнота.

Госпожа Ландау была дочерью Пауля Эрлиха, открывшего сальварсан — «волшебную пулю» в борьбе с сифилисом. Она имела много связей в медицинском мире. С помощью Куранта она направила длинную телеграмму Майноту, находившемуся в Гарварде. «Это была самая длинная телеграмма, которую я когда-либо посылал», — говорил Курант. Одновременно другая телеграмма была послана Оливеру Келлогу, который в 1902 году первым из учеников Гильберта защитил докторскую диссертацию по интегральным уравнениям. Теперь, будучи профессором в Гарварде, Келлог организовал среди математиков поддержку просьбы из Гёттингена.

Поначалу Майнот и его сотрудники были не очень восприимчивы к этой просьбе. У них было слишком мало готового препарата для того, чтобы снабдить им больного до конца его жизни. Люди умирали от злокачественной анемии за несколько миль от Гарварда...

Джордж Биркгофф, ведущий американский математик и также профессор Гарвардского университета, недавно посмотрел пьесу, в которой одному врачу была дана возможность спасти ровно 10 человек. Кого он должен был включить в это число? «По признаку их пользы для человечества» — таково было мнение драматурга. В разговоре с Майнотом Биркгофф упомянул про Дилемму врача Джорджа Бернарда Шоу.

Математика делает математиков упорными. Майнот сдался. Гёттингенскому фармакологу была послана инструкция для приготовления большого количества сырой печени, которая будет служить для лечения до тех пор, пока из Соединённых Штатов не придёт более концентрированное экспериментальное лекарство. Кондон, посетивший Гёттинген летом 1926 года, слышал, как Гильберт жаловался, что лучше умереть, чем есть так много сырой печени.

Однако наконец-то прибыло лекарство Майнота.

По-видимому, на такой поздней стадии было невозможно полностью остановить развитие болезни, однако в Гёттингене все заметили, что состояние Гильберта почти сразу же стало улучшаться. В течение всей своей болезни он продолжал работать, насколько хватало сил; при этом, если чувствовал себя не в состоянии идти в университет, то устраивал лекционный зал из своей столовой. Теперь, когда один бывший студент осведомился о его здоровье, он твёрдо сказал: «А, эта болезнь — да она больше не существует».

Годы 1925 и 1926 явились «Wunderjahre» ¹ того, что в Гёттингене называли «физикой мальчиков», ибо так много великих открытий было сделано физиками в возрасте до тридцати лет. В начале 1925 года к Борну приехал Гейзенберг с какой-то казавшейся таинственной математикой, которая впоследствии развилась в созданную им новую теорию квантовой механики. Гейзенберг полагал, что это единственное в его теории, что нуждается в исправлении. В действительности же именно она явилась его великим открытием. Борн сразу же узнал в этой странной математике матричную алгебру, зачатки которой существовали ещё более чем за три четверти века до того в теории кватернионов Уильяма Роуэна Гамильтона.

В матричной алгебре умножение не коммутативно: a?b не равно b?a, являясь чем-то совершенно отличным от b?a. До работы Гейзенберга матрицы редко использовались физиками; правда, исключением была одна ранняя работа Борна по теории кристаллических решёток. Однако даже Борну пришлось теперь проконсультироваться о некоторых свойствах матриц со своим старым другом Отто Тёплицем и порадоваться тому, что в его распоряжении находился новый ассистент Паскуаль Йордан. С последним он случайно познакомился в вагоне поезда, когда Йордан, услышав его разговор с попутчиком о матрицах, поспешил представиться ему. Йордан был одним из помощников Куранта при подготовке «Куранта—Гильберта» и поэтому был хорошо знаком с матричной алгеброй.

Ровно через 60 дней после работы Гейзенберга появилась великая работа Борна—Йордана, в которой давались необходимые и строгие математические основы новой матричной механики. В следующем году появилась знаменитая статистическая интерпретация Борна, за которую он позже был удостоен Нобелевской премии.

Гильберт никогда не проникал так глубоко в квантовую механику, как в теорию относительности, тем не менее он потребовал, чтобы его ассистент по физике обучил его новой теории.

«Как правило, он пытался прочитать курс лекций по тому, что он изучал, — говорит Нордгейм. — Это был человек, которому было трудно понимать других. Он всегда должен был проработать всё сам. По-видимому, это было для него единственной возможностью добиться настоящего понимания. И когда появлялась новая теория, он пытался организовать курс лекций по ней. Обычно в них частично включался старый материал, так как ничто не рождается только из самого себя. Для нового материала мы должны были наметить план. После этого он пытался облечь новые идеи в свои собственные слова».

Весной 1926 года Гильберт объявил о своих первых лекциях по квантовой механике. Нордгейм вспоминает, как ему приходилось «с довольно большими усилиями» извлекать для Гильберта, всё ещё плохо себя чувствовавшего, самое существенное из работ Борна и его сотрудников.

«Разумеется, он много знал о матричной алгебре, дифференциальных уравнениях и прочем, а все эти вещи составляют математический аппарат квантовой механики. Это облегчало мою работу. Я приходил к нему домой два или три раза в неделю, как и требовалось, и мы обсуждали общие вопросы. Затем он мог спросить о каких-нибудь непонятных местах в работе или о выводе формул в каком-нибудь конкретном приложении. В следующий раз мы говорили об этом снова — всё ли было правильно и понятно».

За матричной алгеброй Гейзенберга вскоре последовала волновая механика Эрвина Шрёдингера. Обе работы, хотя и посвящённые одной и той же теме и приводившие к одинаковым результатам, удивили физиков тем, что, как один из них с изумлением отмечал, «они исходили из абсолютно разных физических предположений, использовали совершенно разные математические методы и казались не имеющими отношения друг к другу».

Однако вскоре эквивалентность теорий Гейзенберга и Шрёдингера была установлена.

Всё это развитие, по словам Кондона, «очень рассмешило» Гильберта:

«... Когда [Борн, Гейзенберг и другие физики-теоретики из Гёттингена] впервые открыли матричную механику, у них были, конечно, затруднения, возникающие у каждого, кто вычисляет с матрицами и вообще решает с их помощью серьёзные проблемы. Поэтому они обратились за помощью к Гильберту, который сказал, что каждый раз, когда ему приходилось иметь дело с матрицами, они возникали в качестве побочного продукта собственных значений краевой задачи для дифференциального уравнения. Поэтому, если вы попробуете поискать дифференциальное уравнение, связанное с этими матрицами, то, может быть, получите что-то новое. Они сочли это бестолковой идеей, решив, что Гильберт не понимал, о чем говорил. После этого он очень веселился, когда указал им, что они могли бы открыть волновую механику Шрёдингера на шесть месяцев раньше, если бы они хоть немного к нему прислушались».

Благодаря своему почти фантастическому выздоровлению Гильберт дожил до того, что было названо «одним из самых драматических предвидений в истории математической физики».

Книга Куранта—Гильберта по математической физике, появившаяся в конце 1924 года до работ как Гейзенберга, так и Шрёдингера, вместо того, чтобы устареть из-за новых открытий, казалось, была написана специально для нужд физиков, которым пришлось иметь дело с этими открытиями. Работы самого Гильберта по интегральным уравнениям, теория собственных функций и собственных значений 1903–1904 годов и теория бесконечно многих переменных 1905–1906 годов оказались адекватной математикой для квантовой механики (как это было впервые установлено Борном в совместной работе с Гейзенбергом и Йорданом).

«Косвенным образом Гильберт оказал сильнейшее влияние на развитие квантовой физики в Гёттингене, — писал позже Гейзенберг. — Полностью это мог прочувствовать только тот, кто в двадцатые годы учился в Гёттингене. Гильберт и его коллеги создали здесь атмосферу математики, в которой все молодые математики столь хорошо владели идеями гильбертовой теории интегральных уравнений и линейной алгебры, что лучшие работы в этой области могли быть созданы только в Гёттингене. Особенно счастливым совпадением явилось то, что математические методы квантовой механики явились непосредственным приложением гильбертовой теории интегральных уравнений...»

Для самого Гильберта это послужило ещё одним примером той предустановленной гармонии, которую олицетворяла и воплощала, по его мнению, математическая мысль.

«Я развил свою теорию бесконечно многих переменных из чисто математических интересов, — восхищался он, — и даже назвал её «спектральным анализом», абсолютно не подозревая, что позже она найдёт применение в настоящих спектрах физики».

Дальнейшее развитие событий также не оставило равнодушным Гильберта, так как оно подчёркивало преемственность математических достижений. Созданная Гильбертом теория бесконечно многих переменных, ставшая известной как теория «гильбертовых пространств», в некоторых отношениях оказалась теперь не совсем адекватной для применений в квантовой механике. Тогда молодой Джон фон Нейман, вдохновлённый Эрхардом Шмидтом, сумел сделать более абстрактным гильбертово понятие квадратичной формы и тем самым расширил теорию Гильберта, сделав её полностью применимой для нужд физиков.

Последней публикацией Гильберта по физике была совместная работа с Нордгеймом и фон Нейманом по аксиоматическим основам квантовой механики. Хотя она почти и не содержала его собственных результатов, в ней чувствовался вполне определённый отпечаток духа Гильберта. Содержащаяся в этой работе попытка аксиоматизации оказалась не совсем строгой с математической точки зрения, тем не менее она помогла фон Нейману познакомиться с квантовой механикой и вдохновила его в дальнейшем на создание своего знаменитого анализа основ этого предмета.

В 1927 году Нордгейм покинул Гёттинген и специальным ассистентом Гильберта по физике стал Юджин Вигнер. Он вспоминал, что видел Гильберта «всего около пяти раз». Когда в 1928 году Вигнер уехал, его место занял Арнольд Шмидт, в то время ещё студент. Должность Вигнера была заменена на должность второго ассистента по логике. Слушая лекцию Шрёдингера о новой физике в 1928–1929 годах, Гильберт жаловался своему бывшему студенту Паулю Функу: «Я не представляю, как может кто-нибудь понимать, что сейчас происходит в физике. Даже я не понимаю многого из того, что хотел бы почерпнуть из физических книг. Правда, если я чего-нибудь не понимаю, то могу взять телефон, позвонить Борну или Дебаю, они приходят и объясняют мне. После этого мне становится понятно. Но как же обходятся остальные?»

Сам он после своей болезни был по-прежнему глубоко погружён в работу по основаниям математики.

Энтузиазм к интуиционизму Брауэра начал заметно ослабевать. Брауэр приехал в Гёттинген для того, чтобы выступить в Математическом клубе с докладом о своих идеях.

«Вы говорите, что мы не можем знать, может ли десятичное разложение числа ? содержать десять девяток подряд, — возразил кто-то после того, как Брауэр кончил. — «Может быть, мы и не знаем, зато бог знает!»

На это Брауэр сухо ответил: «Я не держу прямой связи с богом».

По окончании оживлённой дискуссии встал, наконец, Гильберт.

«С вашими методами, — сказал он Брауэру, — бoльшую часть математики пришлось бы выкинуть, а для меня важно получать не меньше, а больше результатов».

Он уселся под гром аплодисментов.

Чувства большинства математиков хорошо высказал Ганс Леви, который, будучи приват-доцентом, присутствовал на докладе Брауэра в Гёттингене:

«По-видимому, есть математики, которые лишены чувства юмора или же имеют обостренное чувство совести. Мне кажется, что я вполне разделяю точку зрения Гильберта. Если нам суждено пережить такие потрясения, о которых говорил Брауэр, то никто больше не захочет стать математиком. В конце концов, математика представляет собой вид человеческой деятельности. До тех пор пока Брауэр не найдёт противоречия в классической математике, никто не захочет его и слушать».

«Именно по этому пути, по моему мнению, развивалась логика. Имеются некоторые принципы, потом замечают, что они могут привести к противоречию, тогда их изменяют. Я думаю, что так будет всегда. Где-то может скрываться масса противоречий, и, как только они проявятся, все математики захотят от них избавиться. Однако до этих пор мы будем придерживаться тех принципов, которые позволят нам двигаться с наибольшей скоростью».

Однако программа Гильберта также подверглась критике. Некоторым математикам не нравилось то, что в своём формализме он свёл их науку к «бессмысленной игре с бессмысленными символами на бумаге». Однако тем, кто был знаком с работой Гильберта, эта критика казалась необоснованной.

«... Действительно ли заслуживает доверия такая оценка взглядов Гильберта, — спрашивал Харди, — человека, который, вероятно, больше кого-либо из математиков своего времени добавил к содержательной математике столь богатый и красивый комплекс результатов? Я могу согласиться с тем, что философия Гильберта сколь угодно несовершенна, однако не с тем, что созданная им математическая теория с далеко идущими намерениями смешна или тривиальна. Невозможно предположить, что Гильберт отрицает значимость и реальность математических понятий, и мы имеем тому самые надёжные подтверждения. Он сам говорит, что "аксиомы и доказуемые теоремы, возникающие в нашей формалистической игре, являются образами идей, составляющих основной предмет обычной математики"».

К 1927 году Гильберт чувствовал себя достаточно хорошо, чтобы снова отправиться в Гамбург, «прокатиться и высказать мои идеи по поводу оснований математики, которые я уже однажды, пять лет назад, здесь высказывал и которые чрезвычайно занимали меня с тех пор». По-прежнему его основной целью было «раз и навсегда» избавиться от любого вопроса, подвергающего сомнению основания математики. «Я верю, — сказал он, — что моя теория доказательства позволит мне достичь окончательной цели, хотя для её полного развития предстоит ещё немало сделать».

В этой речи он ответил на различные критические высказывания о его программе: «каждое из которых я считаю столь несправедливым, насколько это вообще возможно». Он даже вспомнил замечания Пуанкаре, высказанные им в своей гейдельбергской речи. «К сожалению, Пуанкаре, самый плодовитый и богатый идеями среди математиков своего поколения, имел определённое предубеждение к теории Кантора, не позволившее составить справедливое мнение о великолепных понятиях, введенных Кантором». Что касается самых последних исследований, бoльшую часть которых занимает программа Брауэра, то «тот факт, что исследования оснований снова вызывают такой живой интерес и приобретают столь важное значение, безусловно, доставляет мне большое удовольствие. Однако когда я раздумываю над содержанием и результатами этих исследований, то по большей части я не могу согласиться с их тенденцией; мне даже кажется, что в своём большинстве они отстают во времени, как будто они возникли в те времена, когда ещё не был открыт величественный мир идей Кантора». Всё его выступление носило сильно полемический характер. «Даже набросок моего доказательства континуум-гипотезы Кантора не остался без критики!» — пожаловался Гильберт, на сей раз подробно обсуждая это доказательство.

Игра с формулами, «которую столь недооценивает Брауэр», указал он, позволяла математикам выражать единым образом всё идейное содержание математической науки, а также развивать её таким образом, чтобы одновременно прояснялись внутренние связи между различными предложениями и фактами. Помимо своего математического интереса, она имеет важное общефилософское значение.

«В самом деле, эта игра с формулами ведётся по некоторым определённым правилам, отражающим образ нашего мышления. Эти правила образуют чётко выраженную систему, которую можно обнаружить и явно определить. Основная цель моей теории доказательства есть не что иное, как описание процесса нашего мышления, позволяющее запротоколировать те правила, которым подчиняется в действительности наше мышление... Из всего многообразия явлений и наблюдений это, пожалуй, единственное, что заслуживает стать предметом серьёзного и тщательного исследования. Действительно, в конце концов, оно представляет собой часть общей задачи науки — освободить нас от случайности, предвзятости личных настроений и привычек и защитить от субъективизма, который уже чувствовался во взглядах Кронекера и, по моему мнению, нашёл своё кульминационное выражение в интуиционизме!..»

Правда, признался Гильберт, доказательство непротиворечивости формализованной арифметики, предназначенное «определить эффективные рамки теории доказательства и вообще составить её сердцевину», ещё не было получено. Но заканчивал он своё выступление вполне оптимистически: такое доказательство будет найдено.

«Уже сейчас я хотел бы сформулировать окончательный результат: математическая наука не нуждается в специальных предположениях. Чтобы построить её основы, мне не нужны ни бог, в котором нуждался Кронекер, ни предположения о специальном качестве нашего мышления, связанные с принципом математической индукции, как этого требовал Пуанкаре, ни первичная интуиция Брауэра, ни, наконец, аксиомы бесконечности, приводимости или полноты Рассела и Уайтхеда...»

Давид Гильберт и Герман Вейль в середине двадцатых годов.

Когда Гильберт кончил, поднялся Герман Вейль, чтобы сделать несколько замечаний. Любовь Вейля к своему старому учителю не поколебалась после пятилетнего спора. Хотя его энтузиазм к идеям Брауэра несколько поубавился, он решил, что сейчас он должен его защитить.

«Брауэр был первым, кто ясно и в полной мере осознал, что математика фактически повсюду далеко превысила границы содержательного мышления. Я думаю, что мы все обязаны ему за выявление этой ограниченности содержательного мышления. В содержательных моделях, предназначенных для установления непротиворечивости формализованной математики, Гильберт полностью осознает эту ограниченность как само собой разумеющуюся; здесь уже не может идти речи о каких-либо искусственных запрещениях. Тем самым, мне кажется вполне естественным, что идеи Брауэра нашли своих последователей; его позиция была вызвана необходимостью, которую разделяливсе математики до того, как Гильберт предложил свой формальный подход, и составляет новый, безусловно, фундаментальный логический подход, который признаёт даже Гильберт.

То, что эта точка зрения сохраняет лишь часть, быть может, изувеченную часть классической математики, является горьким и неизбежным фактом. Гильберт не мог вынести такого увечья. И уже другое дело, что ему удалось спасти классическую математику с помощью радикального переосмысления её значения, не уменьшая её инвентаря. Он формализует её и принципиально преобразовывает её таким образом, что из системы интуитивных результатов она превращается в игру с формулами, которая происходит в соответствии с фиксированными правилами.

Разрешите мне теперь со всей определённостью подчеркнуть огромное значение и возможности этого шага Гильберта, предпринятого, очевидно, под давлением обстоятельств. Все мы, кто был свидетелем этой деятельности, были восхищены той гениальностью и твёрдостью, с которой Гильберт своей теорией доказательства формализованной математики увенчал работу по аксиоматике, продолжавшуюся в течение всей его жизни. И я рад подтвердить, что полностью разделяю с Гильбертом его эпистемологическую оценку созданной таким образом ситуации»,

В отличие от Вейля, Брауэр, подобно Кронекеру, стал фанатиком в деле служения своей цели. Гильберта он рассматривал как «своего врага» и однажды даже покинул один дом в Амстердаме, когда услышал, как ван дер Варден, также приглашённый в этот дом, отзывался о Гильберте и Куранте как о своих друзьях.

Болезненное чувство, без сомнения, обострялось тем, что обстоятельства всё время сталкивали Гильберта с Брауэром.

Оба они входили в редакцию Annalen. С 1902 года Гильберт был одним из трёх главных редакторов; Брауэр входил в состав редакционной коллегии, состоявшей из семи человек. Примерно в это время Брауэр начал настаивать, чтобы все работы голландских математиков, а также все работы по топологии направлялись непосредственно ему. Все, а особенно голландские топологи, возражали, так как хорошо было известно, что, попав в руки Брауэра, статья могла не появиться в течение нескольких лет. Хотя лично его это и не затрагивало, Гильберт резко воспротивился диктаторским требованиям Брауэра. Когда он чувствовал себя здоровым, он был уверен в своих способностях сохранить целостность Annalen. Однако со времени своей болезни он начал чувствовать, что, случись с ним что-нибудь, Брауэр завладеет журналом и тем нанесёт ущерб математике. Поэтому теперь он должен был собрать своих друзей, чтобы изобрести способ исключить Брауэра из редакционной коллегии.

Каратеодори, будучи сам одним из членов редколлегии, предложил своё решение. Так как одного Брауэра нельзя просить уйти в отставку, надо сменить всю редколлегию из семи членов. Гильберт сразу же начал действовать. Изменение отражено на обложках томов 100 и 101 Annalen, на которых остались только имена Гильберта, Гекке и Блюменталя.

(Надо упомянуть, что Эйнштейн, разгневанный этими склоками, оставил свой пост одного из трёх главных редакторов. «Что за мышиная возня среди математиков?» — спрашивал он у одного из своих друзей.)

Были и другие обстоятельства, ставившие Брауэра и Гильберта в оппозицию друг к другу.

После войны немецкие математики не приглашались ни на одну из международных конференций. Однако в 1928 году итальянцы, планировавшие первый после 1912 года международный конгресс, решили его сделать действительно международным. Снова все немецкие математические школы и математические организации получили приглашение. Многие в Германии отказались его принять. Главным вдохновителем этой группы был профессор Берлинского университета Людвиг Бибербах. В своей оппозиции к принятию приглашения итальянцев он был поддержан Брауэром, который, хотя и голландец, был ярый немецкий националист. Весной 1928 года Бибербах направил во все немецкие высшие школы и университеты письмо, в котором уговаривал бойкотировать конгресс в Болонье. Гильберт ответил собственным посланием:

«Мы уверены, что если последуем предложению господина Бибербаха, то это причинит вред немецкой науке и мы подвергнемся справедливой критике со стороны всех, кто хорошо к нам относится... Итальянские коллеги бескорыстно взяли на себя все хлопоты и не жалели ни сил, ни времени... При теперешних обстоятельствах является долгом чести и самой элементарной вежливости дружески отнестись к этому конгрессу».

В августе, хотя и страдая от нового приступа болезни, Гильберт лично возглавил делегацию из 67 математиков, присутствовавших на конгрессе. На церемонии открытия, когда немецкие математики впервые после войны прибыли на международный съезд, делегаты увидели во главе знакомую фигуру, быть может несколько более хилую, чем они помнили. Несколько минут в зале не было слышно ни звука. Затем внезапно все присутствовавшие встали и начали аплодировать.

«Мне доставляет большую радость, — сказал им со знакомым акцентом Гильберт, — что после долгих и трудных времён математики вновь собрались вместе. Так должно было быть и так должно быть во имя процветания нашей любимой науки.

Давайте считать, что мы, математики, стоим на высочайшей вершине развития точных наук. Мы не должны забывать про это место, потому что любые рамки, в особенности национального характера, противоречат духу математики. Только абсолютно не понимая нашей науки, можно создавать различие между людьми и расами, а причины, по которым это делалось, являются крайне ничтожными.

Математика не знает рас... Для математики весь культурный мир представляет собой единую страну».

Научная работа Гильберта, представленная на конгрессе, снова относилась к проблемам оснований математики. В последнее время появились признаки того, что его надежды на то, что завершение его теории доказательства было только делом математической техники, были слишком оптимистичны. Первая попытка доказательства непротиворечивости в нетривиальном случае (в диссертации Аккермана) потребовала, в отличие от первоначального плана, существенного ограничения формальной системы. Аналогично в работе фон Неймана доказательство непротиворечивости на пути, намеченном Гильбертом, также не было приложимо к полной системе. Однако теперь доказательство Аккермана было пересмотрено и упрощено, и, по крайней мере, в тот момент казалось, что непротиворечивость формализованной теории чисел наконец-то доказана.

Теперь Гильберт добавил к проблеме непротиворечивости новую проблему — проблему полноты формальной системы.

Когда Гильберт собрался оплатить свой счёт в гостинице, ему сообщили, что тот уже оплачен организационным комитетом конгресса.

«О, если бы только я это знал заранее, — сказал он, — я бы ел значительно больше».

Карьера Гильберта была почти окончена.

На следующий год после конгресса в Болонье он смог увидеть то, до чего Феликс Клейн не дожил, — передачу красивого здания в распоряжение Математического института Гёттингена.

Вход в Математический институт Гёттингена

Новый институт был обязан своим созданием дружбе Куранта с братьями Бор, открывшими ему дорогу к фонду Рокфеллера. Средства этого фонда были затем дополнены германским правительством. Таким образом, институт стал совместным результатом немецких и американских денег и усилий.

«Такого института больше никогда не будет, — торжествовал Гильберт. — Ведь для того, чтобы его создать, потребовался бы новый Курант — а нового Куранта никогда не будет!»

XXII ЛОГИКА И ПОЗНАНИЕ ПРИРОДЫ

Официальный возраст для ухода в отставку профессора был 68 лет; его Гильберт должен был достигнуть 23 января 1930 года. Горькое чувство ожидания и сожаления носилось в атмосфере Гёттингена.

В зимнем семестре 1929–1930 года Гильберт прочитал своё «Прощание с педагогической деятельностью». В этой лекции он вернулся к началу своей славы и впервые за сорок лет говорил об инвариантах. Вместе со студентами аудиторию заполнили профессора. Одна из улиц была названа Гильбертштрассе. «Назвать улицу в твою честь! — воскликнула госпожа Гильберт. — Разве это не прекрасная мысль, Давид?» Гильберт пожал плечами. «Только мысль — нет, а вот её претворение в жизнь — это прекрасно. Клейн должен был дождаться своей смерти, чтобы получить улицу в свою честь».

Ещё один студент защитил под его руководством докторскую диссертацию, причем им оказался американец Хаскел Карри. Однако Карри имел мало контактов с Гильбертом. Он вспоминает, как в тёплый весенний вечер тот входил в аудиторию в пальто, отделанном мехом. Вместе с ним всегда был Бернайс, который иногда выходил вперёд и начинал лекцию. В основном Карри имел дело только с Бернайсом, но, так как тот не был полным профессором, окончательный экзамен у него должен был принять Гильберт.

«Своим заключительным экзаменом у него я был, в основном, доволен... Он не задал мне ни одного вопроса, имеющего отношение к логике, а задавал только общематематические вопросы. Один из вопросов относился к униформизации алгебраических функций. По случайному совпадению я незадолго до этого прослушал курс лекций по этому предмету у профессора Осгуда в Гарварде. Хотя это и было в стороне от моей специальности, я ответил на этот вопрос столь подробно, насколько это вообще возможно ожидать от человека, чьи интересы были столь отдалены от этого предмета. Он был слегка потрясён моим ответом и, повернувшись сказал: «Откуда вы это узнали?» Хотя он казался довольно слабым, он был энергичен и его ум был остр, как бритва».

Одновременно с приближением отставки Гильберта обсуждалась кандидатура его преемника. По общему мнению, был только один возможный кандидат. Если Курант зарекомендовал себя как Клейн нового поколения, то Вейль был Гильбертом.

Десять лет назад Вейль отказался от приглашения в Гёттинген из-за нестабильности жизни в послевоенной Германии. Гильберт говорил, что «Вейля легко пригласить, но трудно заполучить», И теперь у Вейля были некоторые сомнения в принятии окончательного решения. Он был охвачен мрачным предчувствием по поводу возвращения в Германию, ибо, вернувшись недавно из Англии, проникся пессимизмом, которым веяло от газет и писем, скопившихся в его отсутствие на письменном столе. Кроме того, он не был уверен в том, что его кандидатура была подходящей на этот раз для Гёттингена. К тому времени ему было уже 45 лет. Он сознавал, что приближался к концу своего творческого периода. Быть может, институту следовало пригласить кого-нибудь вроде молодого Эмиля Артина, «от которого ещё можно ожидать великих результатов». И тем не менее он был соблазнён этим приглашением. Он любил и уважал Гильберта — Дудочника, «завлёкшего молодых крысят в глубокие воды математики». Вейль думал, что он больше, чем Артин, соответствовал физико-математическим традициям Гёттингена. Его привлекала возможность работы с Курантом, Борном и Франком. Жизнь в Германии, по-видимому, улучшалась. План Дауэса помог облегчить экономические трудности. Безумная политическая секта, бормотавшая о «еврейской физике» его друга Эйнштейна, была ещё немногочисленной. В конце концов, Вейль на этот раз телеграфировал о своём согласии.

«Нет нужды говорить Вам, какой радостью и гордостью я был охвачен, когда был приглашен стать Вашим преемником, — писал он Гильберту. — ... Я с большим оптимизмом ожидаю возможности работать с коллегами, которых Вы собрали вокруг себя, и с Вами, которому научно-математический факультет обязан своей силой и гармонией». Темные тучи, висевшие над Германией, могли рассеяться не скоро. «Но я надеюсь, что мне будет дана возможность прожить рядом с Вами ещё много счастливых лет. Пожалуйста, не сердитесь на мою задержку с ответом».

Герман Вейль.

Гёттинген, который приветствовал Вейля весной 1930 года, был в зените своей новой славы. С бoльшим основанием, чем когда-либо прежде, теперь можно было сказать, что в этом тихом, маленьком городке с липовыми аллеями и солидными респектабельными домами в теперь уже устаревшем «Jugendstil» ² беспрерывно заседает международный конгресс математиков. Многочисленные научные комплексы и лаборатории, наподобие новой стены, окружили город. Математический институт разместился в своём новом здании, Lesezimmer стала большой, хорошо освещённой библиотекой. Extra Gottingen non est vita ³. Это латинское изречение всё ещё украшало стену Ratskeller. В солнечную погоду студентов и профессоров можно было увидеть сидящими за маленькими уличными столиками и рассуждающими о политике, любви и науке. Маленькая пастушка, спокойно смотрела в свой фонтан. Вейль, вернувшись в любимый город своих студенческих лет, должен был быть доволен. Вне Гёттингена жизни не было.

Из всех почестей, которыми был осыпан Гильберт в год своей отставки, по-видимому, наибольшую радость доставила ему та, что пришла из его родного города. Городской совет Кёнигсберга решил присвоить своему знаменитому сыну «почётное гражданство». Церемония его присвоения была приурочена к осени, когда должен был состояться съезд Общества германских учёных и врачей, местом проведения которого был на сей раз выбран Кёнигсберг.

Гильберт тщательно обдумывал тему своей торжественной речи. Она должна быть достаточно широкой, чтобы представлять общий интерес. В Кёнигсберге, родине Канта, она должна иметь философский характер. Кроме того, эта речь будет знаменовать окончание той карьеры, которая так давно началась в университете Кёнигсберга. Думая об университете, он вспоминал памятник Канту в парке и лаконичную надпись: «Кант», столь выразительную в своей краткости. Гильберт также вспомнил Якоби, давшего начало математическим традициям Кёнигсберга, подобно тому как Гёттинген унаследовал свои традиции от Гаусса. Он хотел найти тему, в которой будут сплетены эти великие имена и все отдельные нити его карьеры — Кёнигсберг и Гёттинген, Якоби, Гаусс, Кант, математика и другие науки, наука и практика, великий прогресс знания и выдающиеся идеи — всё, чем он жил эти годы.

Naturerkennen — познание природы — und Logik. Это будет темой его выступления.

В прошедшее десятилетие он всё больше интересовался расширением математической аудитории. Он часто пользовался возможностью прочитать популярные лекции, которые включались в воскресные циклы, рассчитанные на все факультеты университета. В качестве темы он мог выбрать «Теорию относительности», «Бесконечность» или «Принципы математики». С помощью примеров из известных областей вне математики он старался сделать основные понятия доступными для широкой публики.

«Ради этой задачи затрачивался громадный труд, — вспоминал Нордгейм. — Нам надо было приготовить предварительные наброски, основанные либо на новом материале, либо на материале старых лекций. Затем они прорабатывались и перерабатывались практически каждое утро, приправляясь собственным неповторимым юмором и широтой логики Гильберта».

В это время Гильберт и некоторые другие профессора математики регулярно посещали лекции одного зоолога. Гильберта сильно заинтересовали вопросы генетики. Он был в восторге от законов, определяющих наследственность мухи дрозофилы, которые выводились из нескольких геометрических аксиом. Его приводило в восхищение Pferdespulwurm — «существо с самым скромным количеством хромосом, аналогичное тем самым атому водорода, имеющему только один электрон». Кроме того, на него произвела впечатление способность биологов делать свой предмет интересным и понятным для неспециалистов.

«Биологи особенно хорошо представляют себе, что такое популярное изложение, — сказал он однажды Паулю Функу. — Для того чтобы избежать утомления, которое вызывается у неспециалистов напряжённой мыслью, надо время от времени вставлять маленький dessin (французское слово, означающее образец, пример), а в этом биологи не имеют себе равных». Произнося это французское словечко на своём ярко выраженном кёнигсбергском диалекте, он продолжил свою мысль: «Для нас, математиков, популярное изложение представляет значительно бoльшие трудности, но тем не менее к нему надо стремиться, а правильный путь к этому — искать прекрасный dessin».

Теперь, летом 1930 года, он искал такой красивый dessin в своём выросшем фруктовом саду, где он готовился к своей речи на кёнигсбергском съезде, очищая свой предмет от лишних обобщений и стараясь сформулировать свои идеи на простом языке, понятном широкой публике («тому человеку с улицы», которому, как он выразился когда-то в Париже, каждый мог бы объяснить любую до конца понятую математическую теорию).

В своей жизни ему приходилось несколько раз возвращаться в свой родной город, но на этот раз это возвращение было особым. Курт Рейдемейстер и Габор Сегё, теперешние профессора математики в университете, отметили то удовольствие, которое доставила ему вечеринка, устроенная в связи с его речью. Он был так разгорячён, «что жене приходилось постоянно сдерживать его». Однако погода в Кёнигсберге казалась более прохладной, чем в старые дни, и Гильберту, чтобы не замерзнуть, пришлось одолжить у Сегё шубу.

Почётное гражданство было преподнесено ему на церемонии открытия. Затем Гильберт занял своё место на трибуне. Его голова была теперь уже почти совсем без волос, большой лоб учёного ещё резче выделялся по сравнению с тонким подбородком; белые усы и маленькая бородка были аккуратно подстрижены. (Островскому его голова напоминала голову Ленина.) Голубые глаза Гильберта, всё ещё живые и проницательные и, как прежде, такие же невинные, глядели на слушателей из-под всем хорошо знакомых очков без оправы. Он крепко опёрся руками на лежавшую перед ним рукопись и медленно и осторожно начал свою речь:

«Познание природы и жизни есть наша благороднейшая задача».

За последние несколько десятков лет было получено больше глубоких и богатых содержанием результатов, чем раньше за то же количество столетий. Наука логики также продвинулась вперед и теперь, благодаря аксиоматическому методу, стала общим техническим средством для теоретического подхода ко всем научным вопросам. Из-за этого прогресса, говорил он своим слушателям, нашему современнику легче, чем философу прошлого, дать ответ на древний вопрос, поставленный философией: «Какую долю в нашем познании занимает Мышление, с одной стороны, а какую долю, с другой стороны, составляет Опыт?»

Этот вопрос был достоин того, чтобы им завершить научную деятельность, ибо ответ на него, по существу, дал бы нам указание о средствах, с помощью которых достигается общее познание, и о том, в какой мере «всё знание, получаемое в результате нашей научной деятельности, представляет собой истину».

Определённые параллели между природой и мышлением всегда признавались. Наиболее поразительной из них является некоторая предустановленная гармония, казавшаяся неотъемлемым воплощением и выражением математической мысли. Самым удивительным и прекрасным её примером служила теория относительности Эйнштейна.

Однако ему казалось, что давно осознанное согласие между природой и мышлением, экспериментом и теорией можно было понять, только приняв во внимание формальный элемент и связанный с ним механизм, присутствующий с обеих сторон — и в природе и в мышлении. Расширение методов современной науки должно привести к системе естественных законов, во всех отношениях согласующихся с действительностью. В этом случае, чтобы получить полное знание о природе, нам достаточно будет только чистого мышления — абстрактной дедукции. Однако, по его мнению, это не давало окончательного ответа: «Действительно, каково происхождение этих законов? Как мы получаем их? Откуда мы знаем, что они соответствуют действительности? Ответ заключается в том, что мы можем получить эти законы только с помощью нашего собственного опыта... Тот, кто тем не менее захочет отрицать, что универсальные законы основаны на опыте, должен будет признать, что существует ещё третий источник познания...»

Великий сын Кёнигсберга Иммануил Кант был классическим представителем этой точки зрения — точки зрения, которую Гильберт защищал 45 лет назад на своём публичном экзамене на звание доктора философии. Теперь перед выступлением он с улыбкой заметил одному своему молодому родственнику, что многое из сказанного Кантом было «сплошной чепухой», — но этого, он, разумеется, не мог сказать гражданам Кёнигсберга.

Кант утверждал, что, кроме логики и опыта, человек обладает некоторым априорным знанием действительности.

«Я допускаю, — сказал Гильберт своим слушателям, — что даже при создании специальных теоретических областей необходима некоторая априорная интуиция... Я даже верю, что математическое знание, в конечном счёте, зависит от подобных априорных воззрений... Поэтому наиболее общая основная мысль кантовской теории познания сохраняет своё значение... Понятие a priori есть не более и не менее, чем... выражение некоторых обязательных предварительных условий мышления и познания. Однако граница между тем, чем мы обладаем a priori, и тем, для чего мы нуждаемся в опыте, должна быть проведена нами не так, как это делает Кант, — Кант значительно переоценил роль и степень априорности».

Теперь известно, что многие факты, которые ранее считались вполне очевидными a priori, оказались просто неверными. Самым разительным примером является понятие абсолютного настоящего. Но в то же время в работах Гельмгольца и Гаусса было показано, что геометрия была «не чем иным, как ответвлением в общей умозрительной системе физики». Мы забыли, что геометрические теоремы когда-то возникли из опыта!

«Мы видим теперь, что теория априорности Канта содержит антропоморфные остатки, от которых она должна быть избавлена. Когда мы это сделаем, останется только та априорность, которая в то же время является и основой чисто математического познания».

По существу, он высказывал этим своё отношение, сформулированное в его недавней работе по основаниям математики.

«Средство, которое помогает сглаживать различие между теорией и практикой, между мышлением и экспериментом, есть математика. Она создаёт связующий мост и постоянно его укрепляет. Таким образом, оказывается, что вся наша теперешняя культура, поскольку она относится к интеллектуальному познанию и овладению природой, основывается на математике!»

О впечатлении, которое произвела на слушателей речь Гильберта, вспоминает Ойстен Оре, проводивший в то время в Кёнигсберге свой медовый месяц:

«Я помню то чувство волнения и интереса, которое было вызвано лекцией Гильберта и лекцией фон Неймана об основаниях теории множеств, — чувство, что наконец-то можно будет уяснить как аксиоматику основ математики, так и причины приложимости математики в естественных науках».

В заключительной части своей речи Гильберт особо подчеркнул, что, несмотря на важность приложений математики, они никогда не должны приниматься за меру её значения. Он закончил речь той защитой чистой математики, которой он так давно намеревался ответить на речь Пуанкаре на первом международном конгрессе математиков.

«Чистая теория чисел является той частью математики, для которой до настоящего времени не было найдено никаких приложений. Но именно теория чисел рассматривалась Гауссом (который сам внёс несравненный вклад в прикладную математику) как королева математики...»

Кронекер сравнивал математиков, занимавшихся теорией чисел, с гомеровскими лотофагами (поедателями лотоса), «которые, однажды вкусив эту пищу, никогда не могли её бросить».

Даже наш великий кёнигсбергский математик Якоби разделял эту точку зрения. Когда знаменитый Фурье объявил, что цель математики состоит в объяснении явлений природы, Якоби возразил: «Философы, подобные Фурье, должны знать, что торжество человеческого духа есть единственная цель всей науки!»... Кто сознает истину в этом благородном образе мыслей и этой философии, сверкающей в словах Якоби, тот не будет предаваться вредному и бессодержательному пессимизму».

Рейдемейстер и Сегё договорились, что Гильберт повторит заключительную часть своей речи по местному радио. После окончания его выступления они проводили его в радиостудию.

Здесь, когда Гильберт говорил в незнакомый аппарат, казалось, что его голос звучал с прежним энтузиазмом и оптимизмом того энергичного человека, который на заре своей жизни заставил своих слушателей искать решения 23 проблем, которые, по его убеждению, способствовали бы развитию математики.

«Пытаясь привести пример неразрешимой проблемы, философ Конт однажды сказал, что науке никогда не удастся распознать секрет химического состава небесных тел. Спустя несколько лет эта проблема была решена...

Истинная причина, из-за которой, по моему мнению, Конт не смог найти неразрешимую проблему, заключается в том, что в действительности такой вещи, как неразрешимая проблема, вообще не существует».

Он вновь выступил в конце своей научной карьеры с отрицанием «глупого ignorabimus» Дюбуа-Реймонда и его последователей. Его последние слова в микрофон были тверды и полны решимости:

«Wir mussen wissen. Wir werden wissen».

Мы должны знать. Мы будем знать.

Когда Гильберт оторвал глаза от своей рукописи и техник выключил записывающий аппарат, он засмеялся.

Эта запись последней части его речи в Кёнигсберге всё ещё существует. В ней много отвлекающих шумов. Но если хорошо прислушаться, то в конце её можно услышать смех Гильберта.

«Wir mussen wissen. Wir werden wissen».

Мы должны знать. Мы будем знать.

Во всех отношениях это было последней великой чертой.

Однако жизнь не всегда оканчивается, когда подводится великая черта.

Почти одновременно с выступлением Гильберта в Кёнигсберге в одной работе был сделан вывод, нанёший смертельный удар той конкретной эпистемологической цели, которая ставилась в заключительной программе научной карьеры Гильберта. 17 ноября 1930 года в Monatshefte fur Mathematik und Physik поступила для публикации работа 25-летнего специалиста по математической логике, которого звали Курт Гёдель.

XXIII БЕГСТВО

Когда Гильберт впервые услышал от Бернайса о работе Гёделя, он был «слегка рассержен».

Молодой человек рассмотрел обе проблемы полноты, которые поставил Гильберт в Болонье. Он установил полноту для случая исчисления предикатов. Однако затем ему удалось доказать — со всей строгостью, на которую способна только математика, — неполноту формализованной теории чисел. Он также доказал теорему, из которой следует, что не существует финитного доказательства непротиворечивости формальной системы, достаточно полной, чтобы формализовать все финитные рассуждения.

В высшей степени остроумной работе Гёделя Гильберт рассудком распознал, что цель, достижению которой он посвятил столько усилий с начала этого столетия, — дать окончательный неопровержимый ответ Кронекеру, Брауэру и всем, кто пытался ограничить методы математики, — не может быть достигнута. Классическая математика должна была быть непротиворечивой и, по-видимому, так на самом деле и было; однако эта непротиворечивость никогда не могла быть математически доказана, на что он надеялся и в чём он был уверен.

Безграничная уверенность в могуществе человеческого разума, которая неуклонно вела его к этой последней великой работе своей научной карьеры, не давала ему теперь возможности принять результат Гёделя эмоционально. Кроме того, здесь, быть может, присутствовало чисто человеческое неприятие того факта, что открытие Гёделя служило подтверждением некоторых признаков, которым до этого времени он отказывался придавать значение, что рамки формализма были тесны для намеченной им цели.

Сначала он был только рассержен и разочарован, но затем стал пытаться искать конструктивный подход к проблеме. Бернайс был потрясён тем, что даже теперь, в самом конце своей научной жизни, Гильберт был способен на большие перемены в своих планах. Ещё не было ясно, какое именно влияние окажет на него работа Гёделя. Сам Гёдель чувствовал — и выразил это в своей работе, — что его работа не противоречит формалистской точке зрения Гильберта; и вскоре стало ясно, что теория доказательства могла продолжать плодотворно развиваться, не связываясь больше с первоначальной программой. Расширенные методы должны были допустить ослабление требований формализации. Сам Гильберт сделал теперь первый шаг в этом направлении. Он предложил заменить свою схему полной индукции на более сильное правило, называемое «трансфинитной индукцией». В 1931 году появились две работы в этом новом направлении.

Хотя Гильберт и вышел в отставку, читать лекции в университете он продолжал регулярно. По-прежнему, готовясь к ним в самых общих чертах, он, как и раньше, часто застревал на месте. Когда он чувствовал, что не может закончить доказательство у доски, он, махнув рукой, бросал его, как «совершенно элементарное». Иногда он путался в деталях, непонятно бормотал и повторялся. «Но тем не менее одна из трёх лекций была превосходна!»

Отставка Гильберта положила официальный конец его научной деятельности, в связи с этим начали предприниматься шаги к собранию и изданию его математических работ. Написать биографию для последнего тома попросили Блюменталя, который наблюдал и изучал личность и достижения своего учителя с 1895 года. Хотя Блюменталь уже много лет был профессором в Аахене, он никогда не терял своих тёплых чувств к Гёттингену, возвращаясь сюда время от времени, чтобы (по его словам) «освежиться». Где бы он ни был, даже на фронтах первой мировой войны, он всегда старался организовать клуб бывших жителей Гёттингена. Блюменталь взялся за составление жизнеописания с удовольствием и усердием.

Том I собрания сочинений отводился Zahlbericht и другим теоретико-числовым работам. Для Гильберта, как и для Гаусса, первые годы в Гёттингене были «счастливыми годами». Его работы по полям алгебраических чисел теперь считались самыми глубокими и красивыми из всех его математических работ. Оценить вклад Гильберта в эту область было поручено Хельмуту Хассе, который вместе с Эмми Нётер, ван дер Варденом, Артином и Такаги принял участие в разработке программы теории полей классов, намеченной Гильбертом в своей последней работе по теории чисел.

Оглядываясь в прошлое, Хассе видел, что работа Гильберта по теории алгебраических чисел, как и бoльшая часть других его работ, находилась и по времени, и по содержанию между двумя столетиями. С одной стороны, рассматривая проблемы в большой общности и с применением новых методов, намного превосходивших по элегантности и простоте то, что было до него, Гильберт давал новую жизнь теоретико-числовым работам прошлого столетия. С другой стороны, «с удивительной прозорливостью» он дал набросок путей окончательного решения всего комплекса проблем и указал направление новому столетию.

Три молодых математика, обученных своими учителями методам Гильберта в теории чисел, были приглашены в Гёттинген для помощи в редактировании его трудов. Одним из них была молодая женщина Ольга Таусски. Гильберту всё ещё нравилось разговаривать с молодыми женщинами. В основном он говорил с госпожой Таусски о своём здоровье и о своём желании вернуться когда-нибудь в Раушен и дожить свою жизнь в этой маленькой рыбацкой деревушке на Балтике, где он проводил в молодости свои каникулы. Однако как-то раз, оглядываясь на свою научную жизнь и на те многие области математики, в которых ему довелось работать, он заметил ей, что, как бы он ни обожал все области математики, самой красивой он считал теорию чисел.

(В том же году на международном конгрессе математиков в Цюрихе в связи с выступлением своего бывшего ученика Рудольфа Фютера Гильберт утверждал, что теория комплексного умножения эллиптических модулярных функций, связывающая воедино теорию чисел и анализ, была не только самой красивой частью математики, но также и всей науки.)

Работая над статьями Гильберта, Таусски была удивлена столь большим количеством обнаруженных ошибок. Это были не типографские опечатки. Иногда это была неверно вычисленная оценка функции, неправильно сформулированная теорема, пропущенный этап доказательства и даже отсутствие вообще какого-либо доказательства, заменённого фразами типа «легко видеть», хотя это было и не так. Чувствуя, однако, что благодаря могучей математической интуиции Гильберта эти ошибки не повлияли на окончательные результаты, она тем не менее считала, что в собрании сочинений они должны быть исправлены. В этом её поддерживал пример Эмми Нётер, которая, издавая работы Дедекинда, часто громко заявляла, что никто не сможет найти ни одной ошибки «даже под увеличительным стеклом!»

Том с работами по теории чисел должен был быть преподнесён Гильберту к его семидесятилетию. Празднование было заранее распланировано, целый день торжества. Всё это очень утомительно, жаловался Гильберт Бернайсу, но это «будет полезно для математики».

Герман Вейль написал приветствие ко дню рождения, которое появилось в Naturwissehschaften. На протяжении всей своей научной деятельности, писал он своему старому другу Роберту Кёнигу, я придерживался простого правила: «Будь верным духу Гильберта». День рождения Гильберта, заметил Вейль в своём приветствии, явился днем великого праздника для немецких математиков, отмечавших его год за годом в духе благоговения перед мастером, а также выражая свои собственные убеждения и своё единство.

«Без сомнения, во всём мире сегодня имя Гильберта самым конкретным образом олицетворяет собой всё значение математики в системе объективного знания и жизнеспособность математического творчества, представляющего собой одно из фундаментальных проявлений творческой активности человечества»,

Однако Вейль должен был признать, что неиссякаемый личный оптимизм Гильберта, его твёрдая уверенность в силу разума, позволяющего находить простые и ясные ответы на простые и ясные вопросы, «в наше время непопулярны для более молодого поколения».

«Можно согласиться с тем, что некоторые фразы из лекции Гильберта [по логике и познанию природы в 1930 году в Кёнигсберге] находятся в опасной близости к вступительным словам сборника новелл Готтфрида Келлера Das Sinngedicht ⁴, в котором он высмеивает своего героя, учёного Рейнхардта: «Около двадцати пяти лет назад, когда естественные науки снова были на своей высочайшей вершине...»

Однако мы будем несправедливы к Гильберту, если не сможем отличить его рационализм от рационализма Геккеля... Его можно было бы назвать самонадеянным, если бы, подобно Фаусту, он гнался за неким магическим знанием, открывающим перед интеллектом самую сущность бытия... Такое знание отличается от знания реальности, которое основывается на точном предсказании [и] может быть достигнуто только с помощью математических методов...

Гильберт представляется мне выдающимся примером человека, в котором проявляется необычайная творческая способность абсолютного научного гения... Я помню, как я был очарован первым услышанным мною математическим курсом [в университете] ... Это был знаменитый курс Гильберта о трансцендентности e и ?...

Горе той молодёжи, которая не может быть растрогана до глубины души примером такого человека, как Гильберт».

В день празднования семидесятилетия Гильберта издатель его собрания сочинений Фердинанд Шпрингер приехал в Гёттинген, чтобы лично вручить Гильберту специальный экземпляр первого тома, в белом с золотом кожаном переплёте. Однако под красивой обложкой были не отпечатанные страницы, а только корректура, ибо Таусски всё ещё не была удовлетворена. Гильберт не высказал замечаний о неоконченном виде тома. Однако позже в его присутствии Таусски отрицательно отозвалась об одном сорте сигарет, как слишком крепких для неё. Кто-то сказал, что на самом деле нельзя отличить один сорт от другого. «Aber nein! ⁵ — воскликнул Гильберт. — Госпожа Таусски сможет отличить. Она способна увидеть тончайшие, самые тончайшие различия». Она не была уверена, но ей показалось, что он подсмеивался над ней за её слишком серьёзное отношение к его ошибкам, которые он сам считал незначительными.

Вечером в день рождения в новом великолепном здании Математического института состоялся приём. Со всех концов Германии и даже из-за границы съехались бывшие студенты и коллеги Гильберта. Хотя это было время экономической депрессии, каждый постарался выглядеть очень элегантным в своём потёртом вечернем костюме. Ольга Таусски вспоминает, как ей удалось купить с рук вечернее платье приблизительно за два доллара, тем не менее оно всем понравилось. Состоялся банкет, на котором произносились приветственные речи и тосты. Арнольд Зоммерфельд прочитал Гильберту сочинённый им маленький куплет: «Seiner Freunde treuster Freund/Hohler Phrase argster Feind». (Вернейший друг своим друзьям, злейший враг пустопорожним фразам.)

Затем Гильберт произнёс короткую речь. Он вспомнил то великое счастье, которое выпало на его долю: дружба с Минковским и Гурвицем, время учёбы в Лейпциге у Клейна, пасхальное путешествие 1888 года, когда он посетил Гордана и Кронекера и многих других математиков, и то, как необычно рано Альтхоф назначил его преемником Линдемана. А в своём родном городе, напомнил он гостям, ему выпало счастье найти жену, «которая с тех пор с преданной дружбой приняла решительное участие во всей моей деятельности и особенно в моих заботах о новом поколении». Имя Минковского упоминалось особенно часто. Его внезапная смерть, вспоминал Гильберт, оставила «глубокую опустошённость как в человеческом, так и в научном плане», однако жизнь должна была идти дальше. Появился Эдмунд Ландау, чтобы занять место Минковского. Теперь наконец-то была достигнута великая цель Клейна; и он сам празднует своё семидесятилетие в этом «прекрасном институте».

После банкета были танцы, и виновник торжества не пропустил почти ни одного танца. Процессия студентов устроила факельное шествие по заснеженному городу к подъезду ярко освещённого дома на Бунзенштрассе и вызвала Гильберта. Тот вышел и остановился на ступеньках, закутанный в своё большое пальто с меховым воротником, кто-то его сфотографировал. Из каждого окна института выглядывали знакомые лица.

Это были самые большие почести, которые студенты могли оказать профессору.

«Математике, — призвал Гильберт возбуждённых студентов, — hoch, hoch, hoch!» По-русски это звучало бы: «Гип, гип, ура!»

Спустя несколько дней после юбилейных торжеств Хассе выразил госпоже Гильберт «своё горячее желание раз в жизни лично поговорить с великим человеком». Госпожа Гильберт пригласила его на чай и после этого оставила его и Гильберта вдвоём в саду.

«Я начал говорить с ним о том, что меня больше всего интересовало в те дни — теории алгебраических чисел и, в частности, о теории полей классов. По этой теории я написал обзор, продолжающий знаменитый Zahlbericht Гильберта. Я начал говорить ему о том, что я сделал в этой области, основываясь на его собственных результатах конца девяностых годов. Однако он часто прерывал меня, заставляя объяснить основные понятия и результаты этой теории до того, как он стал слушать то, что я хотел ему рассказать. Поэтому я объяснил ему самые основы теории полей классов. Это его привело в большое восхищение, и он сказал: «Но это же необычайно красиво, кто это создал?» И мне пришлось рассказывать ему, что это он заложил основы и определил будущее этой прекрасной теории. После этого он выслушал то, что я должен был рассказать ему о моих собственных результатах. Слушал он внимательно, но скорее вежливо, чем с пониманием».

Давид Гильберт, 1932 г.

В год семидесятилетия Гильберта больших успехов на выборах в рейхстаг добилась национал-социалистская партия. В январе следующего года президент фон Гинденбург назначил Адольфа Гитлера канцлером Германии. Почти сразу же за этим последовала первая мера, предназначенная остановить эту «сатанинскую силу», которая «забрала в свои руки все ключевые позиции в научной, интеллектуальной, а также политической и экономической жизни». Университетам было приказано уволить из своих штатов всех полнокровных евреев, занимавшихся какой-либо педагогической деятельностью.

Больше всего пострадала от этого, по-видимому, школа Гильберта. Преданность Гильберта своей науке всегда была абсолютной. Никаким предрассудкам — национальным, расовым, половым — не разрешалось играть в ней какой-либо роли. В 1917 году была написана статья в память о Дарбу, в то время как его родина считалась врагом Германии. Была устроена должность для Эмми Нётер, хотя до того ни одна женщина не была приват-доцентом в Гёттингене. С самых первых дней дружбы с Минковским и Гурвицем Гильберт никогда не делил учёных на арийцев и неарийцев. Было только два вида учёных — те, кто решал проблемы, имеющие общепризнанное значение, и те, кто этого не делал.

К кому теперь относился ультиматум в самом Математическом институте? К Куранту, кто заменил Клейна и воплотил в жизнь его великую мечту. К Ландау, кто приехал в Гёттинген после смерти Минковского и сделал университет центром исследований по теории чисел. К Эмми Нётер, которая, несмотря на то что она всё ещё получала грошовую стипендию, была центром самого активного в то время научного кружка в Гёттингене. К Бернайсу, кто был ассистентом и сотрудником Гильберта уже почти шестнадцать лет. В Физическом институте как Борн, так и Франк оба были евреями. Однако новое правительство установило между ними различие. Франк, который уже получил Нобелевскую премию, не попал под приказ; Борн, который должен был ждать её ещё ряд лет, должен был уйти. Ультиматум относился к многим другим, иногда казалось, что ко всем.

Гильберт был чрезвычайно огорчён, когда узнал, что многие из его друзей были отправлены в «вынужденный отпуск», как эвфемистически выражались тогда.

«Почему вы не возбуждаете дела против правительства? — допытывался он у Куранта. — Почему не обратитесь в государственный суд? То, что сейчас творится, незаконно!»

Куранту казалось, что Гильберт был абсолютно не способен понять, что кругом творилось беззаконие. После юбилея его трудно было заставить выслушать и принять нововведения в институте. Однако главным его заблуждением, по-видимому, было то, что он всё ещё верил в жизнеспособность старой юридической системы. Он продолжал хранить глубокую прусскую веру в закон, которую внушил ему судья Гильберт. Представление о ней даёт рассказ о том, как Фридрих Великий, обеспокоенный шумом крестьянской мельницы, пригрозил конфисковать её. Крестьянин с твёрдойуверенностью ответил королю: «Нет — в Пруссии ещё есть судьи!». Пристыженный Фридрих велел написать слова крестьянина на портике своего летнего дворца, где они всё ещё оставались в 1933 году.

Вначале среди пострадавших ещё не создалось общего мнения по поводу того, что же надо было сделать. Насколько далеко всё это может зайти? «Если бы вы знали немецкий народ, то для вас было бы ясно, что так может продолжаться без конца». Молодой Ганс Леви решил покинуть Германию, как только Гитлер был назначен канцлером. К первому апреля он уже был в Париже. Некоторые, кого не заставляли уезжать, делали это в знак протеста. Франк поставил себя наравне со своими соплеменниками евреями. Были и те, кто считал, что хотя бы часть величия Гёттингена ещё может быть сохранена. Ландау было разрешено остаться, так как он был профессором ещё при империи. Могли быть и другие исключения. Курант был отравлен газом и ранен в живот, сражаясь за Германию, — конечно, это делало его немцем. Министру были посланы письма относительно госпожи Нётер. Она выполняла такую второстепенную работу и получала так мало за свою службу. «Я не думаю, что когда-нибудь существовал столь выдающийся список рекомендаций», — сказал позже Вейль. Имя Гильберта было первым. Однако все эти выдающиеся имена не сыграли никакой роли.

«Так называемые евреи столь привязаны к Германии, — жалобно сказал Гильберт, — зато остальные из нас с удовольствием покинули бы её».

Отто Нейгебауэр, теперь ассистент-профессор, был назначен главою Математического института. Он занимал этот выдающийся пост ровно один день, отказавшись на бурном заседании в кабинете у ректора подписать требуемое подтверждение в лояльности. Пост директора Математического института перешёл к Вейлю. Хотя его жена была частично еврейкой, он был одним из тех, кто думал, что что-то ещё может быть спасено. Всё время в течение мучительной, неопределённой весны 1933 года он работал, писал письма, встречался с чиновниками правительства. Но ничего нельзя было изменить.

К концу лета почти все уехали. Вейль, проводя со своей семьей каникулы в Швейцарии, всё ещё рассчитывал вернуться в Гёттинген, надеясь, что как-нибудь ему удастся поддержать великую научную традицию. В Америке его многочисленные друзья-математики, беспокоясь о нём, писали длинные письма, советуя, уговаривая, прося, чтобы он покинул Германию, пока не стало слишком поздно. Абрахам Флекснер предложил ему место в Институте перспективных исследований.

Наконец, Эйнштейну, который уже несколько лет работал в недавно созданном институте, удалось убедить младшего коллегу приехать сюда и присоединиться к нему.

В Гёттингене Гильберт оставался теперь почти в одиночестве. Бернайса он сохранил в качестве своего ассистента на свои собственные средства. Основания математики, написанные им в сотрудничестве с Бернайсом, были почти готовы к изданию. Он забросил все свои книги по математике и с течением времени всё более отдалялся от неё. С помощью Бернайса он подготовил две докторские диссертации — Арнольда Шмидта и Курта Шютте. Шютте был последним из 69 математиков (40 из них в течение 1900–1914 годов), которые защитили диссертацию у Гильберта. В действительности, однако, все контакты Шютте были только с Бернайсом. Гильберта он видел только один раз.

«Когда я был молодым, — сказал Гильберт молодому Францу Реллиху, одному из немногих оставшихся членов старого кружка, — я решил никогда не повторять того, что слышал от стариков — как прекрасны были прежние дни и как безобразны нынешние: Я хотел никогда этого не говорить в старости. Но теперь я не могу не сказать этого».

Когда на одном банкете Гильберт сидел рядом с новым министром образования, назначенным нацистами, его спросили: «Ну и как же теперь математика в Гёттингене, после того как она освободилась от еврейского влияния?»

«Математика в Гёттингене? — ответил Гильберт. — Да она просто не существует больше»,

XXIV СТАРОСТЬ

В центре города на ратуше развевалась свастика, бросая тень на маленькую пастушку. Университетский бюллетень и другие издания снова начали печататься старым, давно забытым готическим шрифтом. Первая страница каждого издания содержала напоминание, что оно появилось при содействии Геббельса.

Главой Математического института стал один из нацистских функционеров. В зимнем семестре 1933–1934 года Гильберт читал по часу в неделю курс оснований геометрии. После окончания семестра он больше никогда не появлялся в институте.

Ландау продолжал читать лекции; однако, когда он объявил курс по математическому анализу, негодующая толпа студентов помешала ему войти в аудиторию. «Мы не возражаем, чтобы вы читали специальные курсы, — сказано было ему, — но это новички, и мы не хотим, чтобы они учились у еврея». Зигель, в то время профессор в Гамбурге, попытался найти поддержку своему старому учителю от группы профессоров, занимавших прочное положение. Он не достиг успеха.

Спустя некоторое время Ландау также покинул Гёттинген. В отличие от других, он остался на родине, так как был привязан к ней своим богатством и владениями. Харди организовал для него серию лекций в Англии. «Было так трогательно наблюдать тот восторг, который его охватил, когда он снова оказался у доски, и то сожаление, когда всё это окончилось».

К весне 1934 года положение евреев стало настолько плохим, что Бернайс почувствовал — ему необходимо покинуть Германию и вернуться в Цюрих. Математический институт продолжал выплачивать жалованье оставшемуся ассистенту Гильберта Арнольду Шмидту, работавшему с ним в его доме по проблемам логики и основаниям математики.

«Случались короткие моменты потери памяти, из-за которых незнакомцам могло показаться, что он уже не такой сообразительный, — говорит Шмидт. — Но те, кто работал с ним в этой области математики, знали, что это не так».

Теперь во главе института стал Хельмут Хассе. Это было большим прогрессом, так как, хотя он и был убеждённым националистом, всё же это был первоклассный математик.

Летом Эмми Нётер, для которой было найдено место в Брин Мор, в Америке, вернулась в Гёттинген. «Её сердце не знало злобы, — позже объяснял Вейль. — Она никогда не верила в зло, в действительности ей даже не приходило в голову, что оно могло играть какую-нибудь роль среди людей». В то время не всё было так ясно, как это потом казалось. Она пожелала Хассе одних только успехов в его попытках восстановить великие традиции Гёттингена после прошлогодних массовых отъездов. В конце лета она вернулась в Брин Мор. Она находилась в расцвете своего таланта, её интуиция и техника достигли высочайшего уровня и совершенной гармонии. В её руках «аксиоматический метод перестал быть методом, предназначенным лишь для логического прояснения и углубления оснований, а стал мощным средством конкретных математических исследований». С помощью этого метода ей, ван дер Вардену и другим удалось заложить основы современной алгебры.

Вначале супруги Гильберты столь открыто выражали своё неприятие нового режима, что их друзья, оставшиеся в Гёттингене, опасались за их безопасность. Однако они не доверяли многим из тех, кто остался, а также и вновь приехавшим. Спустя некоторое время они тоже перестали выражать свои мысли вслух.

«Ну, Herr Geheimrat, как вы поживаете?» — спросил у Гильберта один из редких посетителей.

«Я? Ну, я не очень-то хорошо поживаю. Хорошо только евреям, — ответил он в своей прежней парадоксальной манере. — Евреи знают, где им надо быть».

Летом 1934 года умер фон Гинденбург. В специальном завещании он передавал пост президента рейха Гитлеру, который стал с этого времени одновременно и президентом и канцлером. Выборы были назначены на август — выбирать следовало между да и нет. За день до выборов газеты поместили заявление о поддержке Гитлера германской наукой. Среди тех, кто подписал это заявление, значился и Гильберт. Неизвестно, подписывал ли он в действительности это заявление. Арнольд Шмидт, видевший его в это время почти каждый день, не знал о существовании этого заявления, пока не увидел более тридцати лет спустя экземпляр газетного сообщения о нём. Подписать его противоречило бы всему, что по личному опыту знал Шмидт о настроениях Гильберта в то время. Однако он должен был признать, что «в то время Гильберт мог подписать что угодно, лишь бы его оставили в покое».

В 1935 году из печати вышел последний том собраний трудов Гильберта, содержавший его биографию, написанную Блюменталем. Гильберт написал своему старейшему ученику короткое письмо, в котором он отметил свою последнюю удачу — получить столь прекрасное толкование его жизни и творчества. Блюменталь вложил это письмо в свой личный экземпляр трудов Гильберта.

В биографической статье Блюменталь вызвал в своей памяти образ учителя, начиная с того дня, когда «энергичный и совсем непохожий на профессора человек, среднего роста, в непретенциозной одежде», появился в Гёттингене весною 1895 года в качестве преемника Генриха Вебера. Но, несмотря на теплоту и привязанность, биография оставалась объективной.

«Для анализа большого математического таланта, — заканчивал Блюменталь, — надо различать способность создавать новые понятия и дар к распознаванию глубины связей и упрощению оснований. Величие Гильберта состоит в его непревзойдённых способностях к глубокому проникновению в суть вещей. Все его работы демонстрируют примеры далеко отстоящих друг от друга областей, внутреннюю связь между которыми и их отношение к конкретной занимавшей его проблеме он один только мог распознать; всё это в конечном счёте приводило к синтезу и к созданию работ, являвшихся произведениями искусства. Что касается создания новых понятий, я поставил бы выше Минковского, а из великих классиков, например, Гаусса, Галуа, Римана. Однако в отношении синтезирующих построений только совсем немногие из великих классиков могут сравниться с Гильбертом».

Весной 1935 года в Соединённых Штатах после операции скончалась Эмми Нётер.

В своём кабинете в Институте перспективных исследований Эйнштейн писал письмо к издателю «Нью-Йорк таймс». В нём он совсем кратко сообщал о её смерти. «По мнению самых компетентных из ныне здравствующих математиков, госпожа Нётер была самым значительным творческим математическим гением (женского пола) из родившихся до сих пор».

«Стремление к накоплению земного богатства слишком часто основано на иллюзии, что оно представляет собой самую важную и желаемую цель, которую только можно достичь. Однако, к счастью, существует меньшинство, состоящее из тех, кто в своей жизни рано осознает, что самые прекрасные и приносящие наибольшее удовлетворение переживания, данные человеку, не заимствуются извне, а связаны с личными чувствами индивидуума, его мышлением и поведением... Как ни незаметно протекает жизнь этих индивидуумов, всё же плоды их усилий являются самым значительным наследством, которое мы передаём последующим поколениям».

Издатели Annalen решили взять на себя риск и опубликовать памятную статью ван дер Вардена. После того как журнал вышел из печати, они стали ожидать ударов; однако ничего не произошло. Набравшись храбрости, они опубликовали работу Блюменталя, имя которого, как одного из издателей, всё ещё находилось на обложке Annalen, хотя в результате нюрнбергских законов он был недавно смещён с должности профессора в Аахене. Снова ничего не произошло.

Однако в целом условия для научной жизни в Германии всё более ухудшались. Одним из убеждённых сторонников «третьего рейха» был Людвиг Бибербах, который столь резко протестовал против участия немецких математиков в международном конгрессе в Болонье. Вместе с другими он занимался анализом различия в творческих стилях немецких и еврейских математиков. Даже смерть не служила защитой. Так как Клейн был включен в Еврейскую энциклопедию, его генеалогия была тщательно проанализирована, после чего, наконец, было решено, что он «великий немецкий математик». Генеалогия Гильберта также была изучена. Существовала шутка, что в Гёттингене был только один математик-ариец и в его венах текла еврейская кровь. Шутка основывалась на факте: во время болезни Гильберту было сделано переливание крови от Куранта. Теперь серьёзно рассматривался вопрос, не подозрительно ли, что арийский математик носил имя Давид. В конце концов Гильберту пришлось предъявить автобиографию Христиана Давида Гильберта, указывавшую, что Давид было семейным именем, показывавшим, что когда-то Гильберты принадлежали к пиетистам.

В конце лета 1936 года математики всего мира снова встретились на новом международном конгрессе, на этот раз в Осло. Хотя Гильберт не принял в нём участия, ему была послана приветственная телеграмма делегатов, Курант, приехавший из Соединённых Штатов, где в то время он преподавал в Нью-Йоркском университете, позвонил из Осло. Однако Гильберт не знал, что сказать своему бывшему ученику и коллеге и разговор состоял из невнятного бормотанья: «Да, но что мне сказать? О чем спросить? Дай мне подумать немного».

В 1937 году Гильберту исполнилось 75 лет. Один газетный репортёр пришёл взять у него интервью и спросил его о местах в Гёттингене, связанных с историей математики. «По правде говоря, я не знаю ни одного из таких мест, — сказал он (к удивлению репортёра) без всякой тени смущения. — Память только путает мысли. Я уже давно полностью избавился от неё. Мне, в самом деле, ничего не надо знать: для этого есть моя жена и наша служанка; они будут знать». Когда репортёр начал выражать «вежливое сомнение» в возможности кому-нибудь полностью избавиться от памяти и забыть прошлое, Гильберт, откинув голову, слегка рассмеялся: «Да, наверное я даже был знаменит тем, что обладал большим талантом уметь забывать. Именно по этой причине я и занимался математикой». Затем он закрыл глаза.

Репортёр не решился больше беспокоить старого человека, «почётного доктора пяти университетов, который с лёгкой безмятежностью мог полностью забыть всё: дом, улицы, город, имена, события и факты, потому что он обладал силой в каждый момент заново возродить и построить целый мир».

В тот вечер у Гильбертов праздновался день рождения, довольно большое событие для тех дней. В то время, как произносились поздравительные речи, Гильберт сидел в другой комнате, опершись на двух молоденьких медицинских сестёр, которые регулярно приходили в дом для оказания медицинской помощи. Когда Гекке, специально приехавший из Гамбурга, напомнил, что неплохо было бы ему послушать пылкие речи, произносившиеся о нём и его работе, Гильберт рассмеялся: «Это гораздо приятнее».

Элизабет Рейдемейстер сделала фотоснимок того вечера. Она напомнила ему о казавшемся ей довольно важном событии, в котором они вместе участвовали, и была удивлена, что он ничего не помнил об этом. «Меня интересуют только звёзды», — объяснил он.

В это время Франц снова был дома. С возрастом он всё больше, как и его отец, стал смущать окружающих. Он подражал ему, громко высказывая своё мнение по всем вопросам, — трагическая пародия — «звук без содержания», как говорили в Гёттингене. Он никогда не занимался настоящей работой. Одно время он продавал газеты. Однако в то же самое время он тщательно изучал различные предметы — Гёте, теологию. Как вспоминает Арнольд Шмидт, он был настоящий Kenner — знаток в своих областях. Он часто говорил об изучении математики с тем, чтобы получить возможность оценить работу своего отца.

В следующем, 1938 году в доме на Вильгельм Веберштрассе последний раз праздновался день рождения. На ленче присутствовали только несколько старых друзей. Гекке приехал из Гамбурга, Каратеодори — из Мюнхена, присутствовал также Зигель, находившийся теперь в институте в Гёттингене. Был и Блюменталь.

«Какие предметы вы читаете в этом семестре?» — спросил Гильберт.

«Я больше не читаю лекций», — осторожно напомнил ему Блюменталь.

«Что значит, что вы не читаете лекций?»

«Мне больше не разрешают их читать».

«Но это совершенно невозможно! Этого не может быть. Никто не имеет права смещать профессора до тех пор, пока он не совершил какое-либо преступление. Почему вы не обращаетесь в суд?»

Остальные пытались объяснить положение Блюменталя, но Гильберта это ещё сильнее рассердило.

«Я чувствовал, — говорит Зигель, — что у него создавалось впечатление, что мы пытаемся зло подшутить над ним».

Вскоре после этого имя Блюменталя пришлось убрать с обложки Annalen. С помощью своих друзей он оставил Германию и переехал в Голландию.

Из-за океана Дьёрдь Пойа, бывший в то время в Стэнфордском университете в Америке, напомнил Вейлю, что теперь 1938 год и, согласно их договору, срок их пари о будущем интуиционизма истёк. Вейль согласился, что он и вправду проиграл, но попросил Пойа не заставлять его публично признаваться в этом.

В том же году умер Эдмунд Ландау.

Жизнь в Гёттингене продолжалась. Госпожа Гильберт, зрение которой прогрессивно ухудшалось, жаловалась, что люди, ранее всегда приходившие в гости, больше не появлялись. Однако иногда у Гильбертов всё ещё устраивались маленькие вечера.

Как-то раз на одном из этих вечеров зашёл спор о самом красивом городе Германии. Некоторые из гостей сказали, что это Дрезден, другие, что Мюнхен. Но Гильберт настаивал: «Нет, нет — самым красивым городом в Германии до сих пор является Кёнигсберг». Когда его жена запротестовала: «Но, Давид, ты не можешь так говорить — Кёнигсберг не так уж красив», он ответил: «Но, Кёте, в конце концов, я лучше знаю, так как прожил в нём всю свою жизнь». Даже после того, как она напомнила ему, что на самом деле они приехали в Гёттинген более сорока лет назад, он покачал головой и сказал: «О, всего несколько недолгих лет, а всю жизнь я провёл в Кёнигсберге».

«Да, — печально подумал присутствовавший там Хассе, — его память сжала все сорок плодотворных лет его замечательных достижений в столь многих областях математики в несколько недолгих лет».

В 1939 году подписанное в Мюнхене соглашение между Германией, Францией, Англией и Италией, казалось, гарантировало на некоторый период «мир в наше время». Шведская Академия наук объявила о первой премии Миттаг-Леффлера, которая была присуждена Давиду Гильберту и Эмилю Пикару. Старый французский математик получил свою премию из рук посланника Академии Торстена Карлемана на большом банкете в Париже. После пылких восхвалений Карлеман преподнёс Пикару полный комплект прекрасно переплетённого журнала Acta Mathematica, основанного Миттаг-Леффлером. Этот журнал одним из первых начал публиковать работы Кантора. Из Парижа Карлеман отправился в Гёттинген. Он предвкушал, что и здесь ему устроят банкет, на котором он выступит с речью и сделает преподношение. Разочарованный в том, что такового не предвидится, он тем не менее настоял на своём желании лично преподнести премию Гильберту. В конце концов, Хассе и Зигель разыскали Гильберта, находившегося вместе с женою неподалеку в горах Гарц, и отвезли Карлемана в гостиницу, в которой те остановились. Гильберт молча выслушал восторженную речь Карлемана. Спустя некоторое время 72 тома Acta Mathematica в красных кожаных переплётах оказались на полках библиотеки другого математика, которому Гильберт их почти сразу же продал.

Снова был август. Первого сентября Германия вторглась в Польшу. Через неделю Франция и Англия объявили войну Германии.

Ассистентом Гильберта стал теперь способный молодой логик Герхард Генцен. Основываясь на новых, менее ограничительных методах «трансфинитной индукции», он смог получить давно разыскиваемое доказательство непротиворечивости арифметики. Однако оно потребовало существенного снижения требований, которые первоначально предъявил Гильберт. Генцен регулярно приходил в дом Гильберта и по его просьбе читал вслух поэмы Шиллера. Спустя некоторое время он также уехал. Он погиб в 1945 году, став одной из жертв войны.

Голландия была оккупирована. В Англии Эвальд и другие пытались спасти Блюменталя. Но было уже поздно.

В конце первой мировой войны Зигель поклялся, что не останется в Германии, если случится следующая война. В марте 1940 года он получил приглашение прочитать лекцию в Осло. Он знал, что больше не увидит Гильбертов, и поэтому пошёл к ним проститься. Их не было в доме на Вильгельм Веберштрассе: обвалилась печь; однако он нашёл их в дешёвом отеле, где, как сказала госпожа Гильберт, всегда останавливался Герман Амандус Шварц, когда приезжал в Гёттинген. Шварц был инициатором приглашения Клейна в Гёттинген, и к этому времени прошло уже более двадцати лет со дня его смерти. Гильберты завтракали в своей комнате, Гильберт сидел на кровати и ел из баночки икру, которую Нильс Бор прислал ему из Копенгагена. Зигель попрощался. В Осло он узнал, что братья Бор и Освальд Веблен уже устроили ему разрешение на въезд в Соединённые Штаты, где его ожидало место в Институте перспективных исследований. Через два дня после того, как он покинул Осло, немцы вторглись в Норвегию.

В декабре 1941 года, за месяц до восьмидесятилетия Гильберта, Соединённые Штаты вступили в войну. Хотя восьмидесятилетие не праздновалось, было опубликовано, как обычно, приветственное обращение к Гильберту. Оно было подготовлено Вальтером Литцманом, который в 1902 году возглавил делегацию Математического клуба, уговаривавшую Гильберта отказаться от заманчивого предложения из Берлина и остаться в Гёттингене. Рассказ о жизни Гильберта и его достижениях — всё было в обращении Литцмана, не было только имён многих евреев (за исключением Минковского и Гурвица), сыгравших столь важную роль в жизни Гильберта. Блюменталь осторожно упоминался только как «автор жизнеописания в собрании его трудов». Приложенная к обращению фотография была недавней, и глаза, когда-то столь твёрдо и невинно смотревшие на окружающий мир, теперь казались недоверчивыми.

В Голландии Блюменталь опубликовал статью с посвящением Гильберту в честь его восьмидесятилетия.

Берлинская Академия наук приняла решение праздновать юбилей, специально отметив работу, которая из всех важнейших работ Гильберта оказала наибольшее влияние на прогресс математики, — маленькую книжку в 92 страницы по основаниям геометрии.

В тот день, когда в Академии принималось это решение, Гильберт упал на улице Гёттингена и сломал себе руку. Он скончался, прожив ещё немногим более года, 14 февраля 1943 года от осложнений, вызванных физической неактивностью после этого несчастного случая.

Не более дюжины людей присутствовало на утренней панихиде в гостиной дома на Вильгельм Веберштрассе. Из Мюнхена приехал один из его старейших друзей. Стоя над гробом, Арнольд Зоммерфельд говорил о творчестве Гильберта.

Что было его величайшим математическим достижением?

«Инварианты? Теория чисел, столь любимая им? Аксиоматика геометрии, явившаяся в этой области первым великим достижением после Евклида и неевклидовых геометрий? То, о чём догадывались Риман и Дирихле, Гильберт установил с помощью доказательства, относящегося к основам теории функций и вариационного исчисления. Или его высшим взлётом были интегральные уравнения?.. Вскоре в новой физике... они принесли прекрасные плоды. Его теория газа оказала основополагающее воздействие на новое экспериментальное знание, которое до конца ещё себя не проявило. Кроме того, имеют непреходящую ценность и его достижения в общей теории относительности. Ещё не сказано последнего слова по поводу его поздних усилий в вопросах математического познания. Однако когда представится случай продвинуться в этой области, то это произойдёт не в обход, а по пути Гильберта».

Каратеодори также собирался приехать из Мюнхена на похороны, но заболел. Написанное им обращение было прочитано Густавом Герглоцем, по лицу которого катились слёзы. Однако превыше всего, казалось Каратеодори, следовало поставить жизнь Гильберта, которая была столь единой и целостной, что «даже странности его преклонного возраста, способные удивить постороннего, были, для нас, его друзей, истинным проявлением характера Гильберта».

Активное влияние, оказанное Гильбертом на математику своего времени, воплощалось Каратеодори в утверждении, которое он слышал, когда один из ведущих современных математиков высказывал его непосредственно Гильберту: «Вы заставили всех нас думать только над тем, над чем вы считали, что нам следовало думать».

Вспоминая, что значил для них покойный в дни своей жизни, он обратился непосредственно к вдове: «Дорогая госпожа Гильберт, теперь он лежит в той же самой комнате, в которой мы провели с ним так много счастливых часов. Вскоре мы отнесём его на последнее место упокоения. Но пока наши сердца бьются, мы будем связаны памятью об этом великом человеке».

Они похоронили Гильберта на кладбище над рекою, там же, где лежал и Клейн. Только имя и даты были написаны на металлической табличке в траве.

Весть о смерти Гильберта проникла в воюющие страны через Швейцарию. Приехав на математическую конференцию в Нью-Йорк, Герман Вейль увидел в «Таймс» маленькую заметку из Берна. Он снова вспомнил летние месяцы, которые много лет назад он провёл за проработкой Zahlbericht, самые счастливые месяцы его жизни, «блеск которых, проникая сквозь годы, отягощённые нашей общей долей сомнений и заблуждений, всё ещё успокаивает мою душу». Вернувшись домой в Принстон, он написал Августе Минковской, жившей со своей старшей дочерью в Бостоне: «Сообщение о смерти Гильберта воскресило в памяти всё гёттингенское прошлое. Мне выпало большое счастье вырасти в самые прекрасные годы... когда Гильберт и Ваш муж оба находились в расцвете своих сил... Я думаю, что в математике очень редко случалось, чтобы два человека оказали такое сильное и магическое влияние на целое поколение студентов. Это было прекрасное, но короткое время. Сегодня нигде нет ничего даже отдалённо похожего...»

Сообщение о смерти Гильберта пришло в Англию, находившуюся под бомбёжкой, с опозданием и не совсем точным.

«Как нам стало известно, этим летом (sic!) умер Давид Гильберт, — сообщал в ту осень Journal of the London Mathematical Society. Редакционная коллегия чувствует, что смерть такого великого математика не должна остаться незамеченной даже на короткое мгновение, однако трудности с составлением подобающего обзора его работ и анализа оказанного ими влияния в настоящий момент непреодолимы».

Макс Борн, живший теперь в Англии, был в Гёттингене, когда умер Минковский, и он невольно задал себе вопрос: «Гильберт пережил своего друга более чем на тридцать лет. Ему была дана возможность завершить важную работу. Но кто бы не сказал, что его одинокая смерть в мрачное нацистское время была ещё трагичней, чем смерть Минковского в расцвете своих сил?»

Спустя несколько месяцев после смерти Гильберта в одной из периодических облав гестапо на евреев в Голландии был схвачен Блюменталь. Он был сослан в Терезин, маленькую чехословацкую деревушку, превращённую в гетто для старых евреев и других, за чьи смерти, по крайней мере вначале, нацисты не хотели брать прямой ответственности. Известно, что одно время его поместили в поезд, отправлявшийся в Освенцим, но потом по какой-то причине он был снят до отхода поезда. Он умер в Терезине в конце 1944 года.

17 января 1945 года умерла Кёте Гильберт. К тому времени она почти полностью ослепла. Около её гроба некому было выступить из старых друзей, а так как она, как и её муж, уже давно оставила церковь, не было и священника, который бы выполнил этот долг. В конце концов по просьбе Франца Гильберта несколько слов сказала одна женщина, никогда не знавшая её лучших дней.

В этом же году Кёнигсберг, почти полностью разрушенный, был взят советскими войсками.

XXV ПОСЛЕДНЕЕ СЛОВО

Могло показаться, что сладостный звук гамельнского Дудочника замолк навсегда. Однако по всему миру — в маленьких европейских странах, охваченных войной Англии, Японии, России, Соединённых Штатах — оставались ученики Гильберта и ученики учеников Гильберта.

За океаном даже во время войны можно было услышать отголоски старого. Герман Вейль с характерным для него рвением пытался создать в Принстоне, в Институте перспективных исследований, новый великий центр пламенной научной жизни — это его выражение, — напоминающий тот, который он знал в своей молодости в Гёттингене. В Нью-Йорке Рихард Курант устроился на заброшенной шляпной фабрике, шутливо называемой его друзьями «Институт Куранта». Дух Гильберта жил и там.

После смерти Гильберта в Nature было сказано, что едва ли можно было встретить в мире математика, чья работа не была бы в той или иной степени связана с работами Гильберта. Как некий математический Александр Македонский, он оставил своё имя ярко запечатлённым на карте математики. Как указывалось в том же журнале, существовали гильбертово пространство, неравенство Гильберта, преобразование Гильберта, инвариантный интеграл Гильберта, теорема неприводимости Гильберта, теорема Гильберта о базисе, аксиома Гильберта, подгруппа Гильберта, поле классов Гильберта.

Идеи, содержавшиеся в его работе по проблеме Гордана, далеко распространили методы и значение теории алгебраических инвариантов: из них выросла теория абстрактных полей, колец и модулей — короче говоря, современная алгебра. Большинство работ последующих теоретико-числовиков относились к тем плодородным областям, которые были открыты Гильбертом в его Zahlbericht и программе теории полей классов. Маленькая книга по основаниям геометрии — «поворотный пункт в математической мысли» — заложила прочные и надёжные основы аксиоматического метода почти во всех областях математики. «Влияние этой маленькой книги, — писал современный историк математики, — трудно переоценить». После того как Гильберт спас принцип Дирихле, его теория была упрощена и обобщена, в результате чего этот принцип стал «средством, столь гибким и почти столь же простым, каким он был первоначально создан Риманом». Эта работа, помимо прочего, заложила основу для развития того, что теперь называют прямыми методами вариационного исчисления, имеющими значение как в чистой, так и в прикладной математике. Одна теорема, сформулированная и доказанная Гильбертом на своих лекциях по вариационному исчислению в начале века, была использована для заложения совершенно новых основ этой теории. Общая теория интегральных уравнений стала одним из самых мощных математических средств в арсенале физиков, а теория гильбертовых пространств выросла до таких размеров, что, как жаловался один математик, её невозможно изложить «конечным набором слов». И хотя сегодня уже никто не говорит об аксиоматизации физики, проясняющая, упорядочивающая и объединяющая мощь аксиоматического метода проникла и в эту науку.

А как обстоят дела с последней великой работой Гильберта — формализацией математики и установлением её непротиворечивости с помощью абсолютного доказательства? Несмотря на удар, нанесённый этой программе работой Гёделя, широкое гильбертово определение математического существования как свободы от противоречий, несомненно, восторжествовало над тесными рамками конструктивистских идей его противников. Вопрос о непротиворечивости математики, столь простой и очевидный до тех пор, пока он не был поднят Гильбертом, сыграл неоценимую по важности роль в истории математической мысли. «Это был хороший вопрос, — говорит один из современных математиков, — и только очень большому математику могло прийти в голову его задать».

Гёдель, никогда не встречавшийся и не переписывавшийся с Гильбертом, чувствует, что гильбертовы принципы оснований математики «остаются чрезвычайно интересными и важными, несмотря на мои отрицательные результаты».

И добавляет: «Единственное, что было показано, что та специальная эпистемологическая цель, которую преследовал Гильберт, не может быть достигнута. В его намерения входило установить непротиворечивость аксиом классической математики на основе доказательств, столь же конкретных и убедительных, как и элементарная арифметика.

Однако, если подойти к этому с чисто математической точки зрения, доказательства непротиворечивости на основе подходящих более сильных математических предпосылок (как у Генцена или других) также представляют интерес и ведут к чрезвычайно важному проникновению в структуру теории доказательств в математике. Кроме того, остаётся открытым вопрос, можно ли, или до какой степени можно, дать «конструктивное» доказательство непротиворечивости классической математики на основе формалистского подхода, т.е. заменить её аксиомы об абстрактных сущностях объективного платонистского мира пониманием конкретных операций нашего мышления.

Что касается моих отрицательных результатов, то, оставляя в стороне их философское значение, я вижу их важность главным образом в том, что во многих случаях они позволяют оценивать или предсказывать возможность осуществления какой-нибудь специальной части гильбертовой программы на основе данных математических предположений».

Гёдель, кроме того, чувствует, что, «оценивая значение работы Гильберта по континуум-гипотезе, часто забывают, что, с точностью до деталей, одна его чрезвычайно важная общая идея оказалась абсолютно верной — именно то, что континуум-гипотеза потребует для своего решения совершенно новых методов, связанных с основаниями математики. В частности, отсюда, по-видимому, следует (хотя явно этого Гильберт и не указывал), что континуум-гипотеза не выводится из обычных аксиом теории множеств».

В результате восторженного отношения Гильберта к проблемам математической логики и основаниям математики создалась целая новая область науки — метаматематика, надматематика.

«Будущий историк науки, интересующийся развитием математики конца XIX и первой половины XX века, без сомнения, отметит, что многие разделы математики своим бурным развитием в этот период во многом обязаны достижениям Гильберта, — писал Альфред Тарский. — С другой стороны, ему придётся, быть может с некоторым удивлением, признать, что влияние этого человека так же сильно и мощно проявляется в некоторых других областях, которые не были особенно существенно затронуты его собственными исследованиями. Одним из таких примеров служат основания геометрии. Я далёк от недооценки значения вклада Гильберта... в его [Основаниях геометрии], но я думаю, что его самой существенной заслугой явился тот стимул, который он дал организованным исследованиям в этой области. Ещё более поразительным примером служит метаматематика. Отдельные исследования в этой области были и до речи Гильберта в Париже; первые положительные и действительно глубокие результаты появились до того, как Гильберт начал свою постоянную работу в этой области... и трудно сразу же связать с его именем какой-нибудь конкретный и важный математический результат. Тем не менее Гильберт заслуженно считается отцом метаматематики. Действительно, именно он создал метаматематику как самостоятельную науку; он боролся за её право на существование, имея за собой всю свою репутацию великого математика. Он также был тем, кто очертил её будущий курс и поставил перед ней честолюбивые цели и важные задачи. Это верно, что ребёнок не оправдал всех надежд своего отца и не стал вундеркиндом. Но он развивался нормально, рос здоровым и стал нормальным членом великой математической семьи, и я не думаю, что у его отца есть какие-нибудь причины стыдиться своего отпрыска...»

В 1950 году Американское математическое общество обратилось с просьбой к Герману Вейлю подытожить историю математики за первую половину XX столетия. Отвечая, он писал, что, если бы терминология парижских проблем не была столь специальной, он смог бы выполнить требуемое задание исключительно в терминах тех проблем Гильберта, которые были решены либо частично решены, — «схема, по которой математики часто измеряли наш прогресс» в течение прошедших пятидесяти лет. «Насколько лучше он предсказал будущее математики, чем любой политик смог предвидеть последствия войн и террора, которые должно было обрушить на человечество новое столетие».

Сегодня Кёнигсберга больше не существует. Там, где он находился, на реке Прегель, находится Калининград, самый западный морской порт Советского Союза. Соперничество между Гёттингеном и Парижем отошло в прошлое. Как в Германии, так и во Франции недостаёт целого поколения математиков. Соединённые Штаты неизмеримо обогатились, ибо почти все представители школы Гильберта и многие другие европейские математики эмигрировали в эту страну. Среди них были и следующие лица, упоминавшиеся в этой книге: Артин, Вейль, Вигнер, Гёдель, Дебай, Ден, Курант, фон Карман, Ланде, Леви, Нейгебауэр, фон Нейман, Эмми Нётер, Нордгейм, Оре, Пойа, Сегё, Тарский, Ольга Таусски, Феллер, Франк, Фридрихс, Хеллингер, Эвальд, Эйнштейн.

После войны Гёттинген был первым немецким университетом, вновь открывшим свои двери. Со временем многие из старых друзей Гильберта снова приехали, чтобы посетить Гёттинген; некоторые из них, как, например, Макс Борн, остались доживать свой век неподалёку от него.

В 1962 году по случаю столетия со дня рождения Гильберта Рихард Курант произнёс речь в Гёттингене о работе Гильберта и её значении для математики.

«Естественно, что в такой речи невозможно дать даже приблизительное представление о столь многогранной личности, как Гильберт, — сказал он. — Кроме того, не имеет смысла и предаваться сентиментальным воспоминаниям о старых добрых временах. Однако я чувствую, что осознание духа Гильберта имеет большое актуальное значение для математики и математиков нашего времени».

«Хотя математика играет важную роль вот уже более двух тысячелетий, она всё ещё подвержена влиянию моды и, прежде всего, смене традиций. В нашу эру чрезмерной индустриализации науки, пропаганды и опасных манипуляций общественной и личной основой науки я считаю, что мы находимся в одном из таких опасных периодов. В наше время массовой информации призыв к реформе, как следствие пропаганды, может легко привести как к сужению и удушению, так и к раскрепощению математического знания. Это относится не только к исследованиям в университетах, но также и к школьному обучению. Опасность состоит в том, что общие усилия столь сильно направляются в сторону абстракции, что только эта сторона великой традиции Гильберта продолжает существовать».

«Живая математика опирается на сочетание противоречивых, прямо противоположных друг другу способностей к интуиции и логике, конкретных «основополагающих» проблем и общности далеко идущих абстракций. Мы сами должны противодействовать тому, чтобы её развитие направлялось только к одному полюсу этого животворного противоречия».

«Математику нужно лелеять и укреплять как единую жизненную ветвь в широком русле науки; она не имеет права быть выплеснутой на берег тоненьким ручеёчком».

«Гильберт показал нам своим впечатляющим примером, что такие опасности можно легко предупредить и что не существует разделения между чистой и прикладной математикой, а между математикой и наукой в целом может быть установлено плодотворное сотрудничество. Поэтому я уверен, что заразительный оптимизм Гильберта даже сегодня сохраняет свою жизнеспособность для математики, которая будет процветать, только следуя духу Гильберта».

И пока сохранится камень от надгробной плиты, установленной на могиле Гильберта в Гёттингене, именно этот оптимизм будет отдаваться от него эхом:

Wir mussen wissen.

Wir werden wissen.

Примечания

1.

Чудесными годами (нем.).

2.

Юношеский стиль (нем.).

3.

Вне Гёттингена жизни нет (лат.).

4.

Изречение (нем.).

5.

Но нет (нем.).

ДАВИД ГИЛЬБЕРТ И ЕГО МАТЕМАТИЧЕСКИЕ ТРУДЫ * Герман Вейль

------------------------

От изготовителя файла

К сожалению, формат fb2 плохо подходит для отображения математических формул, поэтому далее будет только текстовый «скелет» статьи Г. Вейла. Формат HTML имеет большие возможности, рекомендую ознакомится с страничкой:

Г.Вейль. Давид Гильберт и его математические труды (narod.ru)

http://ega-math.narod.ru/Reid/Weyl.htm

представляющей очень достойную копию данной статьи.

------------------------

0. Литература

1. Теория инвариантов

2. Алгебраические числовые поля

3. Аксиоматика

4. Интегральные уравнения

5. Физика

14 февраля 1943 года в Гёттингене в возрасте 81 года ушёл из жизни Давид Гильберт. С его смертью математика потеряла одного из своих великих мастеров. Оглядываясь в прошлое, мы видим, что та эпоха математики, на которую он наложил отпечаток своего духа и которая сейчас скрылась далеко за горизонтом, более чем какая-нибудь другая находилась в совершенном равновесии между исследованиями отдельных конкретных проблем и разработкой общих абстрактных понятий. Работы самого Гильберта немало послужили этой счастливой гармонии, а направление, в котором с тех пор развивалась математика, также во многом обязано его импульсам. Ни одного математика нашего поколения нельзя поставить рядом с ним.

Америка ему обязана многим. Большое количество молодых математиков из этой страны, которым было суждено сыграть значительную роль в развитии американской математики, переселились в Гёттинген в период с 1900 по 1914 год, чтобы учиться у Гильберта. Однако его взгляды, методы и постановки задач оказали влияние далеко за пределами круга лиц, черпавших своё вдохновение, обучаясь непосредственно под его руководством.

Гильберт сам помог автору настоящего обзора увидеть, что его работы довольно строго делятся на различные периоды, в каждый из которых он был всецело поглощен проблемами из одной конкретной области. Если он занимался интегральными уравнениями, то они означали для него всё; бросив какой-либо предмет, он отделывался от него полностью и переходил к другому. Именно таким своеобразным образом он достиг универсальности. Я различаю пять основных периодов:

* Теория инвариантов (1885–1893).

* Теория алгебраических числовых полей (1893–1898).

* Основания: а) геометрии (1898–1902); б) математики в целом (1922–1930).

* Интегральные уравнения (1902–1912).

* Физика (1910–1922).

Названия этих периодов несколько более конкретны, чем им следовало бы быть. Не все алгебраические достижения Гильберта связаны с инвариантами. Его работы по вариационному исчислению отнесены к интегральным уравнениям. Есть, конечно, и некоторые частичные смешения периодов, и несколько заблудших детей, нарушающих законы времени, самый поразительный из них — его доказательство теоремы Варинга в 1909 году.

Его парижское выступление «Математические проблемы» охватывает все области нашей науки. Пытаясь приподнятьзавесу над ожидающим нас будущим, он поставил и обсудил двадцать три нерешённые проблемы, которые, как мы видим теперь, на самом деле играли важную роль все последующие сорок с лишним лет. Математик, решивший одну из них, занимал тем самым почётное место в математической общине.

ЛИТЕРАТУРА

Gesammelte Abhandlungen Гильберта были изданы в трёх томах Ю. Шпрингером в Берлине, 1932–1935 годы. Это издание содержит его Zahlbericht, но не включает две его книги:

Grundlagen der Geometrie, 7. Aufl., Leipzig, 1930;

Grudzuge einer allgemeinen Theorie der linearen Integralglelchungen, Leipzig und Berlin, 1912.

Гильберт является соавтором следующих работ:

R.Courant und D.Hilbert, Methoden der mathematischen Physik, Berlin, Bd. 1, 2. Aufl., 1931; Bd. 2, 1937;

D.Hilbert, W.Ackermann, Grundzuge der theoretischen Logik, Berlin, 1928;

D.Hilbert und S.Cohn-Vossen, Anschauliche Geometrie, Berlin, 1932;

D.Hilbert und Р.Bernays, Grundlagen der Mathematik, Berlin, Bd. 1, 1934; Bd. 2, 1939.

Собрание его трудов содержит статьи Б. Л. ван дер Вардена, X. Хассе. А. Шмидта, П. Бернайса и Э. Хеллингера о работе Гильберта в области алгебры, теории чисел, оснований геометрии и арифметики, интегральных уравнений. В них прослеживается дальнейшее развитие этих областей и даются подробные библиографические ссылки. Читатель может также обратиться к номеру Die Naturwissenchaften 10 (1922), 65–104, посвящённому Гильберту. В нём содержится обзор его работ до 1922 года. Кроме того, укажем на статью Бибербаха (L.Bieberbach), Ueber den Einfluss von Hilberts Pariser Vortrag uber «Mathematische Probleme» auf die Entwicklung der Mathematik in den letzten dreissig Jahren, Die Naturwissenschaften 18 (1930), 1101–1111. О. Блюменталь описал жизнь Гильберта (Собрание трудов, т. 3, стр. 388–429).

Я опускаю все ссылки на литературу, указанную в этих статьях.

ТЕОРИЯ ИНВАРИАНТОВ

Классическая теория инвариантов имеет дело с многочленами J = J(x₁, ..., x_n), зависящими от коэффициентов x₁, ..., x_n одной или нескольких форм от данного числа переменных η₁, ..., η_g. Каждая линейная подстановка s с определителем, равным 1, применённая к g аргументам, индуцирует некоторое линейное преобразование U(s): x → x' = U(s)x переменных коэффициентов x₁, ..., x_n. При этом многочлен J = J(x₁, ..., x_n) переходит в новый многочлен J(x'₁, ..., x'_n) = J^s(x₁, ..., x_n). J называется инвариантом, если J^s = J для всех s. (Ограничение унимодулярными преобразованиями s позволяет нам избежать более сложного понятия — относительного инварианта и рассматривать не обязательно однородные многочлены, благодаря чему можно вводить в рассмотрение кольцо инвариантов.) Классическая проблема инвариантов является частным случаем общей проблемы инвариантов, в которой s принадлежит произвольной абстрактной группе Γ, а правило s → U(s) определяет представление этой группы (т.е. закон, сопоставляющий каждому элементу s ∈ Γ некоторое линейное преобразование U(s) n переменных x₁, ..., x_n, причем так, что произведению элементов группы соответствует композиция преобразований). Развитие этой теории до Гильберта привело к двум основным теоремам, доказанным, однако, лишь в весьма специальных случаях.

Первая из них утверждает, что инварианты имеют конечный целый базис. Это означает, что можно найти среди них конечное число таких инвариантов i₁, ..., i_m, чтобы каждый другой инвариант J был представим в виде многочлена от них. Тождественное соотношение между базисными инвариантами i₁, ..., i_m есть многочлен F(z₁, ..., z_m) от m независимых переменных z₁, ..., z_m, обращающийся в нуль после подстановки

z₁ = i₁(x₁, ..., x_n), ..., z_m = i_m(x₁, ..., x_n).

Вторая основная теорема утверждает, что идеал соотношений имеет конечный базис. Это означает, что можно выбрать среди них конечное число соотношений F₁, ..., F_h, для которых каждое соотношение F будет представимо в виде

F = Q₁F₁ + ... + Q_hF_h, (1)

где Q_i — многочлены от переменных z₁, ..., z_m.

Я возьму на себя смелость предположить, что Гильберту удалось сначала доказать вторую теорему. Соотношения образуют подмножество в кольце k[z₁, ..., z_m] всех многочленов от переменных z₁, ..., z_m с коэффициентами из данного поля k. Когда Гильберт нашёл своё простое доказательство, он не мог не заметить, что оно проходит для любого множества многочленов Σ. Тем самым он открыл одну из самых фундаментальных теорем алгебры, которая играет основополагающую роль в наших современных абстрактных методах и которая, утверждает, что

(А) Каждое подмножество Σ кольца многочленов k[z₁, ..., z_m] порождает идеал с конечным базисом.

Будет ли это плохой метафизикой, если добавить, что его доказательство оказалось таким простым потому, что предложение справедливо в столь общей форме? Это доказательство проводится при помощи последовательного присоединения переменных z_i и использования на каждом шаге следующего утверждения. Пусть кольцо r удовлетворяет условию (Р): каждый идеал в r обладает конечным базисом; тогда кольцо многочленов r[z] от одной переменной с коэффициентами в r также удовлетворяет условию (Р). После того как установлено это утверждение, мы получаем не только теорему (А), но и её арифметическое обобщение, предложенное Гильбертом, в котором поле k рациональных чисел заменяется на кольцо целых рациональных чисел.

Подмножество ? соотношений, к которому Гильберт применяет свою теорему (А), само является идеалом, и тем самым идеал {F₁, ..., F_h}, т.е. множество всех элементов вида (1), где Q_iIk[z₁, ..., z_m], не только содержит ?, но и совпадает с ?, Однако доказательство применимо и в случае, когда ? не является идеалом, и даёт одновременно порождающий идеал {?} для ? и устанавливает конечность его базиса, {?} = {F₁, ..., F_h}.

Построение полного набора соотношений F₁, ..., F_h окончательно определило бы алгебраическую структуру кольца инвариантов, если бы оказалось, что любое соотношение представляется в виде (1) только одним способом. Но, так как это, вообще говоря, неверно, нам приходится рассматривать «полиномиальные векторы» M= (M₁ ..., M_h), для которых M₁F₁ + ... + M_hF_h тождественно равно нулю (первые сизигии). Эти линейные соотношения M между многочленами F₁ ..., F_h снова образуют идеал, к которому применима теорема (А). Получаемый таким образом базис M определяет вторые сизигии. К двум первым основным теоремам Гильберт добавляет третью, утверждающую, что можно так выбирать сизигии, что их последовательность обрывается не более чем через m шагов.

Все эти утверждения повисают в воздухе, пока мы не установим первую основную теорему. Последняя имеет совершенно особый характер, поскольку она относится к конечности базиса области целостности, а не идеала. Рассматривая инварианты, мы имеем дело с кольцом k_x = k[x₁, ..., x_m] многочленов от x₁, ..., x_m над данным полем k. Гильберт применяет свою теорему (А) к множеству J всех инвариантов J, для которых J(0, ..., 0) = 0 (оно образует подкольцо в k_x, а не идеал!), и находит таким образом базис i₁, ..., i_m идеала, порождённого множеством J. Каждый из инвариантов i = i_r может быть представлен в виде суммы i = i⁽¹⁾ + i⁽²⁾ + ... однородных форм степеней 1, 2, ..., и, так как эти слагаемые сами представляют собой инварианты, мы можем считать, что i_r — однородные формы степеней ?_r ? 1. После этого Гильберт утверждает, что многочлены i₁ ..., i_m составляют систему образующих кольца всех инвариантов. Чтобы проиллюстрировать идею доказательства этого утверждения, я рассмотрю случай инвариантов для некоторой конечной группы ?, состоящей из N элементов s (хотя этот случай общей проблемы инвариантов никогда не рассматривался самим Гильбертом). Каждый инвариант J представим в виде

J = c + L₁i₁ + ... + L_mi_m, (L_rIk_x),

(2)

где c = J(0). Если степень J равна ?, то, не нарушая равенства (2), можно избавиться в L_r от всех членов степени, большей ? – ?_r. Если бы нам удалось каким-нибудь способом заменить коэффициенты L_r в (2) на инварианты, то мы получили бы нужное нам утверждение с помощью индукции по степени J. В случае конечной группы это легко можно сделать — надо воспользоваться процессом усреднения. Линейное преобразование U(s) переменных x₁, ..., x_n, определяемое элементом s, переводит (2) в

J = c + L₁^s i₁ + ... + L_m^s i_m.

Суммируя по s и деля полученную сумму на N, мы получаем соотношение

J = c + L₁^* i₁ + ... + L_m^* i_m.

где

Lr* =	1 N	?	Lrs .
		s

Оно похоже на (2), но важно то, что по его построению новые коэффициенты L_r^* являются уже инвариантами ¹.

Фактически Гильберту приходилось иметь дело не с конечной группой, а с классическим случаем, в котором группа ? состоит из всех линейных преобразований s переменных ?₁, ..., ?_g. При этом вместо процесса усреднения ему пришлось воспользоваться дифференциальным методом Кэли, так называемым ?-процессом Кэли, искусное применение которого позволило ему завершить доказательство, (В этом процессе существенно, чтобы g² элементов матрицы s были независимыми переменными, причём вместо абсолютных инвариантов надо рассматривать относительные инвариантные однородные формы данной степени и веса.)

Теорема (A) Гильберта служит краеугольным камнем оснований общей теории алгебраических многообразий. Предположим, далее, что k — поле комплексных чисел. Алгебраическое многообразие, по-видимому, естественно определять как подмножество n-мерного координатного пространства, состоящее из общих решений системы алгебраических уравнений f ₁ = 0, ..., f _h = 0 ( f _iIk_x). Согласно теореме (А) в равной степени можно рассматривать и бесконечные системы уравнений. Пусть Z( f ₁, ..., f _h) обозначает множество точек x = (x₁, ..., x_n), в которых все f _i, а значит и каждый многочлен из идеала F = { f ₁, ..., f _h}, одновременно обращаются в нуль. Любой элемент gI{ f ₁, ..., f _h} обращается в нуль на Z( f ₁, ..., f _h), однако обратное в общем случае неверно. Например, x₁ обращается в нуль там же, где и x₁³ тем не менее его нельзя представить в виде x₁³·q(x₁, ..., x_n). На языке алгебраической геометрии мы имеем здесь дело с простой плоскостью x₁ = 0 и тройной плоскостью, хотя множество точек в обоих случаях одно и то же. Таким образом, на самом деле под алгебраическим многообразием мы понимаем полиномиальный идеал, а не множество его нулей. Но, хотя мы и не можем надеяться, что каждый многочлен g, равный тождественно нулю на множестве Z( f ₁, ..., f _h) = Z(F), будет принадлежать идеалу F = { f ₁, ..., f _h}, мы можем рассчитывать, что по крайней мере некоторая его степень войдет в F. «Nullstellensatz» ² Гильберта утверждает, что так и будет если только k есть поле комплексных чисел. В случае произвольного поля коэффициентов k надо ещё потребовать, чтобы координаты рассматриваемых точек x принадлежали полю k или его некоторому алгебраическому расширению. Очевидно, что Nullstellensatz относится к основам самого понятия алгебраического многообразия ³.

В действительности же Гильберт использовал эту теорему как вспомогательное средство для своих исследований по инвариантам. Так как нам приходится иметь дело только с полной линейной группой, мы будем рассматривать только однородные инварианты, не оговаривая этого особо. Отбросим константы (инварианты степени 0). Предположим, что мы нашли ? непостоянных инвариантов J₁, ..., J_? таких, что каждый другой такой же инвариант обращается в нуль на множестве их общих нулей. Разумеется, в качестве таких инвариантов можно взять базис идеала, порождённого всеми непостоянными инвариантами, но мы сможем найти их и значительно более дешёвым способом. Действительно, одно красивое рассуждение Гильберта показывает, что если существует непостоянный инвариант, не обращающийся в нуль в данной точке x = x⁰, то существует и другой инвариант с тем же свойством, вес которого не превосходит некоторой априорной величины W (например, W = 9n(3n + 1)⁸ для инвариантов тернарной формы степени n). Таким образом, J₁, ..., J_? могут быть выбраны из инвариантов, вес которых не превышает W, и, таким образом, поддаются явному алгебраическому построению.

Когда Гильберт опубликовал своё доказательство конечности базиса идеала, формалист Гордан, считавшийся в то время королём инвариантов, воскликнул: «Это — не математика, это — теология!» Гильберт всю жизнь протестовал против недооценки доказательств существования, составляющих «теологию». Однако мы видели, как более детальное исследование позволило ему удовлетворить конструктивистским требованиям Гордана. Применяя процесс Кэли и свою Nullstellensatz, ему удалось показать, кроме того, что каждый инвариант J является целой алгебраической (но не всегда рациональной) функцией от инвариантов J₁, ..., J_?, которая удовлетворяет уравнению

J ^e + G₁J ^e–1 + ... + G_e = 0,

где G — полиномы от J₁, ..., J_?. Тем самым, алгебраические расширения такого сорта позволяют перейти от J₁, ..., J_? к базису всей области целостности. После этого известные алгебраические приёмы, аналогичные тем, которые были созданы Кронекером, позволяют дать искомое явное построение.

После формальных исследований, идущих от Кэли и Сильвестра к Гордану, Гильберт открыл новую эпоху в теории инвариантов. Действительно, его новые идеи и мощные методы не только позволили этой области идти в ногу с новейшими алгебраическими достижениями, обязанными Кронекеру и Дедекинду, но и внесли в неё такой вклад, который позволил почти полностью решить все проблемы, во всяком случае относящиеся к случаю полной линейной группы. С вполне оправданной гордостью он завершает свою работу Ueber die vollen Invariantensysteme словами: «Таким образом, я верю, что важнейшие цели теории функциональных полей, образованных инвариантами, достигнуты», после чего покидает сцену ⁴.

Среди исследований, ведущихся с тем пор, как Гильберт ушёл из этой области, следующие два направления представляются самыми важными: (1) Процесс усреднения, применявшийся выше для конечных групп, был перенесён на непрерывные компактные группы. Основываясь на этих трансцендентных методах, Адольф Гурвиц разобрал случай вещественной ортогональной группы. Этот метод оказался чрезвычайно полезным. Простое замечание, что инварианты вещественной ортогональной группы eo ipso ⁵ являются также инвариантами комплексной ортогональной группы, показывает, каким образом эти результаты могут быть перенесены даже на некомпактные группы и, в частности, на все полупростые группы Ли. (2) В настоящее время теория инвариантов для произвольных групп нашла своё естественное место в рамках теории представлений групп линейными подстановками, причём этим развитием мы больше всего обязаны Г. Фробениусу.

Хотя первая основная теорема была доказана для широкого класса групп ?, мы до сих пор не знаем, верна ли она для любой группы. Вскоре обнаружилось, что все попытки доказать её в такой общности не приводят к успеху. Многообещающий алгебраический подход к этой проблеме указан под номером 14 в списке математических проблем, поставленных Гильбертом в Париже.

Остановившись столь подробно на теории инвариантов Гильберта, мы можем только вкратце упомянуть про его другие, более разрозненные алгебраические достижения. Первая работа, в которой проявился настоящий характер молодого алгебраиста, относилась к выяснению условий, при которых вещественная форма представляется в виде суммы квадратов таких форм. В частности, в ней исследовался вопрос о том, является ли очевидное необходимое условие положительной определённости также и достаточным. С помощью изобретательных рассуждений, основанных на использовании непрерывности, а также алгебраических конструкций, Гильберт нашёл три специальных случая, в которых ответ на этот вопрос положителен, среди них, разумеется, случай положительно определённой квадратичной формы. Во всех остальных случаях Гильберт построил контрпримеры. Похожие методы встречаются в двух работах, посвящённых привлекательной проблеме нахождения максимального числа и расположения вещественных овалов алгебраической кривой и поверхности. Гильберт высказал гипотезу, что для любого числа переменных каждая рациональная функция с вещественными (или рациональными) коэффициентами является суммой квадратов таких функций при условии,что все её значения при положительных значениях аргументов являются положительными. В своих Grundlagen der Geometrie он отметил значение этого факта для геометрических построений с помощью линейки и «Eichmass» ⁶. Позднее О. Веблен предложил в качестве основы для различения положительных и отрицательных элементов в любом поле аксиому, гласящую, что никакая сумма квадратов не равна нулю. Независимо от него Э. Артин и О. Шрайер развили подробную теорию таких «вещественных полей», с помощью которой первому из них удалось доказать гипотезу Гильберта ⁷.

В заключение я упомяну про теорему Гильберта о неприводимости, утверждающую, что после подстановки некоторых целочисленных значений во все переменные, кроме одной, неприводимый многочлен определяет неприводимый многочлен от одной переменной.

Кроме того, стоит упомянуть его работу о решении уравнения девятой степени с помощью функций от минимального числа переменных. Эти работы послужили началом многих современных алгебраических работ (Э. Нётер, Н. Чеботарёв и др.). Наконец, следует отметить, что на фундаменте, заложенном Гильбертом, Э. Ласкер и Ф. С. Маколей создали детальную теорию полиномиальных идеалов, позволившую Э. Нётер развить общую аксиоматическую теорию идеалов. Таким образом, в области алгебры, как и в других областях, понятия, введённые Гильбертом, сыграли большую роль в дальнейшем развитии.

АЛГЕБРАИЧЕСКИЕ ЧИСЛОВЫЕ ПОЛЯ

Когда Гильберт, покончив с инвариантами, обратился к теории алгебраических числовых полей, эта теория покоилась в основном на доказанной более сорока лет назад теореме Дирихле о единицах и идеальных дивизорах, введенных Куммером, Дедекиндом и Кронекером. Основным объектом её изучения являются алгебраические поля k над полем рациональных чисел Q. Один из самых важных общих фактов, относящихся к основаниям, был открыт Дедекиндом. Он показал, что простые делители дискриминанта — это в точности те простые числа, разложение которых в произведение простых идеалов в поле k содержит кратные сомножители (разветвлённые простые числа). Если l — простое рациональное число, то добавление к k корня l-й степени из числа ?, принадлежащего k, определяет относительное циклическое поле K = k(?^1/l) степени l над k при условии, что k содержит корень l-й степени из единицы ? = e^2?i/l (согласно Лагранжу, любое относительное циклическое поле степени l над k получается таким образом). Надо отметить, что именно последнее обстоятельство заставило Куммера при его попытках доказать теорему Ферма о невозможности решения уравнения ?^l + ?^l = ?^l перейти от поля рациональных чисел Q к круговому полю k_l = Q(?) и затем ввести свои идеальные числа с тем, чтобы определить, взаимно ли просто с l количество классов эквивалентности таких чисел в k_l. Гильберт вошел в эту область, резюмировав результаты Куммера о циклических полях степени l над полем k_l, которые он назвал «куммеровыми полями».

Его первым важным собственным достижением явилась теория относительных полей Галуа K данного алгебраического числового поля k. В основном он интересовался связью группы Галуа ? поля K/k с разложением простых идеалов поля k в поле K. Для любого простого идеала B относительной степени f в поле K подстановки s из ? со свойством sB = B образуют группу разложения. Как обычно в теории Галуа, этой группе соответствует некоторое подполе поля K/k (поле разложения). Элемент из K принадлежит этому полю, если он инвариантен относительно всех подстановок из группы разложения. Множество подстановок t, переводящих каждое целое число A поля K в число tA, сравнимое с A по mod B, образует инвариантную подгруппу группы разложения индекса f, которая называется группой инерции. Соответствующее поле (поле инерции) зажато между полем разложения и полем K. Пусть p — простой идеал в k и B^l — точная степень B, делящая p. Я дам представление о характере результатов Гильберта, сформулировав следующий его центральный результат. В поле разложения идеала B разложение простого идеала p на простые множители содержит простой идеал p^* = B^e степени 1 (отсюда название такого поля!); при переходе от поля разложения к полю инерции идеал p^* остается простым, но его степень увеличивается до f; при переходе от поля инерции к полю K идеал p^* распадается на e простых сомножителей B одинаковой степени f. Для дальнейшего я добавлю следующее замечание. Если B входит в разложение p только в первой степени, т.е. e=1 (что всегда выполняется, если p не делит относительный дискриминант поля K/k), то группа инерции состоит только из единичного элемента. В этом случае теория конечных полей Галуа показывает, что группа разложения является циклической порядка f, а её элементы 1, s, s², ..., s ^f–1 однозначно определяются сравнениями

sA ? A^P, s²A ? A^P?, ... (mod B)

справедливыми для любого целого числа A. Здесь P обозначает число вычетов в k по модулю p и, тем самым, Pf совпадает с числом вычетов в K по модулю B. Сегодня мы называем элемент s = ?(B) подстановкой Фробениуса идеала B. При этом особо важным является то, что некоторый специальный элемент группы разложения может быть выделен среди всех остальных. Сразу же видно, что для любого элемента u группы Галуа ?(uB) = u–1?(B)u. Таким образом, если поле Галуа K/k является абелевым, то подстановка ?(B) = ?(uB) зависит только от p и может быть обозначена через (

K p

)

.

В 1893 году Deutsche Mathematiker-Vereinigung ⁸ обратилось к Гильберту и Минковскому с просьбой подготовить в течение двух лет обзор по теории чисел. Спустя некоторое время Минковский выбыл из участия в этом проекте. Монументальный обзор Гильберта Die Theorie der algebraischen Zahlkorper появился в Jahresbericht ⁹ в 1896 году (предисловие датировано апрелем 1897 года). Представленный Гильбертом труд в бесконечное число раз превосходил всё то, на что могло рассчитывать Общество. На самом деле его обзор представляет собой жемчужину математической литературы. Даже сегодня, спустя почти пятьдесят лет, изучение этой книги необходимо для любого, кто пожелает стать специалистом в теории алгебраических чисел. Заполнив пробелы большим количеством своих собственных исследований, Гильберт придал этой теории величественную унифицированную форму. Доказательства всех известных теорем были тщательно проанализированы, прежде чем он остановился на тех из них, «принципы которых поддаются обобщению и более всего пригодны для дальнейших исследований». Но прежде чем сделать такой выбор, нужно было провести сами эти «дальнейшие исследования»! Особое внимание было уделено обозначениям, благодаря чему впоследствии они стали общеупотребительными (включая, к ужасу американских издателей, готические буквы для идеалов). Ему удалось существенно упростить теорию Куммера, основанную на очень сложных вычислениях, а также ввести те понятия и доказать большинство из тех теорем, которые составляют сегодня основания общей теории относительных абелевых полей. Наиболее важными в ней являются понятие символа норменного вычета, центральная теорема об относительных циклических полях, знаменитая Satz ¹⁰ 90 (Собрание трудов, т. 1, стр. 149). Позвольте мне привести один абзац из предисловия, в котором он описывает общий характер теории чисел и, в частности, те темы, которые затрагиваются в его обзоре.

«Теория числовых полей представляет собой здание редкой красоты и гармонии. Самая же богатая идеями часть этого здания, как мне кажется, есть теория абелевых полей, возникшая из работы Куммера о высших законах взаимности и исследований Кронекера по комплексному умножению эллиптических функций. Глубокое проникновение в эту теорию, которое дают работы этих двух математиков, показывает в то же время, что несметные сокровища всё ещё лежат сокрытыми, маня богатым вознаграждением исследователя, знающего им цену и с любовью применяющего своё искусство, чтобы овладеть ими».

Сам Гильберт был рудокопом, который в течение следующих двух лет добыл бoльшую часть скрытой под землей руды. Руководящим принципом в это время для него служила аналогия с соответствующими проблемами для алгебраических функций от одной переменной, где доступны мощные методы топологии и абелевых интегралов, введённые Риманом (ср. его замечания в разделе 12 Парижских проблем). Доставляет большое удовольствие наблюдать, как шаг за шагом, поднимаясь от частного к общему, Гильберт вводит адекватные понятия и методы и делает важные заключения. Я упомяну о его выдающейся работе по относительным квадратичным полям, а также о его последней и самой важной работе Ueber die Theorie der relativ Abelschen Zahlkorper. Подробно разбирая примеры, ему удалось предсказать и сформулировать основные факты о так называемых полях классов. В то время как работы Гильберта по теории инвариантов служили завершением теории, его работы по алгебраическим числам были только началом. Бoльшая часть усилий таких теоретико-числовиков последних десятилетий, как Фуртвенглер, Такаги, Хассе, Артин, Шевалле, была направлена на доказательство результатов, предсказанных Гильбертом. Используя ?-функцию для доказательства существования некоторых вспомогательных простых идеалов, Гильберт существенно опирался на трансцендентные рассуждения. Последующее развитие постепенно избавилось от этих трансцендентных методов, показав, что, хотя те и являются подходящим и мощным инструментом для исследования распределения простых идеалов, они чужды для проблем теории полей классов. Пытаясь описать основные моменты последней, я не буду отказываться от прогресса и упрощения, достигнутого этим недавним развитием.

Разработанная Гильбертом теория норменных символов основана на следующих его собственных открытиях: (1) он осознал основную идею и определил символ норменного вычета для всех неисключительных простых идеалов; (2) он понял необходимость введения бесконечных простых точек; (3) он сформулировал общий закон взаимности в терминах норменного символа; (4) он увидел, что этот закон позволяет распространить определение норменного символа на исключительные простые идеалы, в которых и сосредоточен главный интерес. Существенный прогресс произошел после того, как Э. Артин позже (5) взял за значение символа вычета не корни из единицы, а элементы группы Галуа. В своём наброске проблем, поставленных Гильбертом, я воспользуюсь этой идеей Артина, а также упрощающим языком (6) p-адических чисел Гензеля и (7) иделей Шевалле ¹¹.

Как хорошо известно, целое число a, не делящееся на простое число p?2, называется квадратичным вычетом, если сравнение x² ? a(mod p) разрешимо. Гаусс ввел символ

(

a p

) ,

равный +1 или –1 в зависимости от того, является ли a квадратичным вычетом или невычетом по mod p. Он же заметил, что тот является характером,

(

a p

)

·

(

a' p

)

=

(

aa' p

)

.

Действительно, p вычетов по mod p, в качестве представителей которых можно взять числа 0, 1, ..., p–1, образуют поле, а ненулевые элементы этого поля образуют группу, в которой квадратичные вычеты составляют подгруппу индекса 2. Пусть K = Q(vb) — квадратичное поле, которое получается из поля рациональных чисел Q присоединением квадратного корня из рационального числа b. Целое число ??0 Гильберт называет p-адической нормой в K, если по модулю любой степени p оно сравнимо с нормой некоторого целого числа в K. Он полагает

(	a, K p	)	=	i	+1, если a является p-адической нормой,
				i
				i	–1 в противном случае

и показывает, что этот p-адический норменный символ также является характером. Систематическое изучение чисел по модулю произвольных степеней простых чисел p было проведено К. Гензелем в рамках его p-адических чисел, и я повторю на этом языке определение Гильберта: «Рациональное число a ? 0 или, более общо, p-адическое число a_p ? 0 является p-адической нормой в поле K, если уравнение

a_p = Nm (x + yvb) = x² – by²

имеет p-адическое решение x = x_p, y = y_p; норменный символ (a_p, K) равен +1 или –1 в соответствии с тем, является ли a_p p-адической нормой в K или нет».

p-адические числа образуют поле Q(p), а p-адические нормы составляют в его мультипликативной группе G_p ненулевых чисел подгруппу индекса 1 или 2. Цикличность факторгруппы является существенным обстоятельством. Легко видеть, что p-адические квадраты образуют подгруппу G_p² индекса 4, если p ? 2, и 8, если p = 2, а факторгруппа G_p/G_p² не является циклической и, следовательно, не может быть описана одним-единственным характером. Разумеется, каждый p-адический квадрат является p-адической нормой в K. Оба шага, замена квадратов K-нормами и переход от модуля p к произвольно большим степеням p, из которых первый позволяет ослабить, а второй усилить условие Гаусса для квадратичного вычета, одинаково существенны для успеха введённого Гильбертом определения.

Каждое p-адическое число a_p ? 0 представимо в виде p^he_p, где e_p — p-адическая единица, тем самым a_p имеет определённый порядок h (относительно p). Каждое обыкновенное рациональное число a совпадает с некоторым p-адическим числом I_p(a) = a_p. Здесь I_p обозначает гомоморфизм вложения поля Q в поле Q(p):

I_p(a + a?) = I_p(a) + I_p(a?), I_p(aa?) = I_p(a)I_p(a?).

Характер (

a, K p

)

обозначается также через (I_p(a), K).

Мы подходим ко второму открытию Гильберта; он пришёл к заключению, что нельзя получить простые законы, пока мы не добавим к «конечным простым точкам» p одну бесконечную простую точку q. По определению q-адические числа являются вещественными числами, a I_q(a) — рациональное число, совпадающее с самим a.

Таким образом, вещественное число является q-адической нормой в K, если уравнение a_q = x² – by² имеет решение в вещественных числах x, y. Ясно, что при b > 0, т.е. в случае вещественного поля K, это выполняется для всех a_q. Если же b < 0, т.е. K — мнимое поле, то только положительные числа a_q являются q-адическими нормами.

Тем самым,

(aq, K) =	i	1, если K вещественное,
	i
	i	sgn aq, если K мнимое.

Тот факт, что норменный символ является характером, для бесконечной простой точки проверяется, тем самым, намного легче, чем для конечных точек.

Третье замечание Гильберта состоит в том, что закон взаимности Гаусса вместе с двумя его дополнениями может быть записан следующей изящной формулой:

? ( Ip(a), K) = ? ( a, K p ) = 1, p p

(3)

где произведение берётся по всем конечным и бесконечным простым точкам p. Это произведение вполне определено, так как почти все множители (т.е. все, за исключением конечного числа) равны 1. Действительно, если p не входит в дискриминант поля K, то (a_p, K) = 1 для любой p-адической единицы a_p. Формула (3) является первым настоящим успехом идеи норменного символа. Она дала Гильберту уверенность в том, что высшие законы взаимности должны формулироваться в терминах норменных вычетов.

Каждое рациональное число a определяет для каждой простой точки p p-адическое число a_p = I_p(a). Какие свойства этого сопоставления используются при образовании произведения (3)? Очевидный ответ на этот вопрос даёт понятие иделя, введённое Шевалле: идель a есть функция, ставящая в соответствие каждой точке p некоторое p-адическое число a_p ? 0, которое является p-адической единицей почти для всех p. Относительно операции умножения функций идели образуют группу J_k. Соответствие p a_p = I_p(a) определяет для каждого рационального числа a ? 0 некоторый идель, называемый главным иделем a. Для иделей a мы можем снова вернуться к нашим прежним обозначениям

(

a, K p

)

вместо (a_p, K). Формула

?K(a) = (a, K) = ? ( ap, K) = ? ( a, K p ) p p

(4)

определяет характер ?_K, норменный характер на группе J_k всех иделей. Закон взаимности в форме Гильберта (3) утверждает, что для главных иделей a

(a, K) = 1.

(5)

По самому определению норменного символа (a_p, K) это же равенство имеет место, если a является нормой в K, т.е. для любой точки p a_p есть p-адическая норма в K. Два иделя a и a? называются эквивалентными, если их отношение a?a^–1 является главным иделем. Обозначим, через Nm J_K группу всех иделей, эквивалентных нормам в K. Тогда равенство (5) имеет место для всех иделей a из Nm J_K, и было бы интересно узнать, только ли для них это верно, или, другими словами, узнать, является ли Nm J_K подгруппой индекса 2 в группе J_k.

Теперь мы достигли такого уровня, когда наш опыт обращения с квадратичным полем K над основным рациональным полем Q позволяет нам перейти к произвольному относительному абелеву полю K над заданным алгебраическим числовым полем k = Q(?). Прежде всего надо сказать о бесконечных простых точках поля k. Его определяющее уравнение f (?) = 0 есть неприводимое уравнение в поле Q некоторой степени m и, тем самым, имеет в множестве комплексных чисел m различных корней ??, ??, ..., ?^(m). Предположим, что r из них вещественны, пусть это будут ??, ..., ?^(r). Каждый элемент ? из k имеет r вещественных сопряжённых элементов ??, ..., ?^(r). При этом ?^(t) определяется как образ ? при гомоморфизме I^(t) из k в поле вещественных чисел:

? ?^(t) = I^(t)(?) (t = 1, ..., r).

Тем самым, мы говорим об r вещественных бесконечных простых точках q?, .., q^(r) с соответствующими гомоморфизмами I? = Iq?, ..., I^(r); поля k(q?), ..., k(q^(r)) отождествляются с полем вещественных чисел. Тем самым, ? является n-й q?-адической степенью, если уравнение ?? = ??ⁿ имеет вещественное решение. Ясно, что это условие нетривиально только для чётных n и эквивалентно в этом случае условию положительности ??. (В комплексной области это уравнение всегда разрешимо вне зависимости от четности n, и именно поэтому мы полностью исключаем из рассмотрения комплексные бесконечные точки.)

Конечные простые точки — это простые идеалы B поля k. При изучении полей Галуа K/k степени n мы вначале исключаем из рассмотрения разветвлённые идеалы p, входящие в относительный дискриминант поля K/k. Каждый неразветвлённый идеал p поля k распадается в K на некоторое число q различных простых идеалов B₁, ..., B_q относительной степени f , при этом fq = n. Легко видеть, что p-адическое число ?_p ? 0 является p-адической нормой в K тогда и только тогда, когда его порядок (в p) кратен f . В частности, p-адические единицы являются нормами. Таким образом, мы оказываемся в значительно более простой ситуации, чем при определении гауссова символа квадратичного вычета: норменный характер числа ?_p зависит только от порядка i этого числа в точке p. Теперь ясно, как надо поступать: мы выбираем первообразный корень f -й степени из единицы ? и полагаем (?_p, K) = ?ⁱ, если порядок ?_p равен i. Построенная функция от ?_p является характером и принимает значение 1 на нормах и только на них. Но здесь возникает загвоздка: не существует никакого алгебраического свойства, позволяющего отличать друг от друга несколько первообразных корней f -й степени из единицы. Тем самым, мы имеем произвол в выборе ?. С этим ещё можно было бы смириться, если бы мы имели дело только с одним простым идеалом. Но когда нужно принимать во внимание все простые идеалы, образовывая произведения типа (4), эта неопределённость, казалось бы, уничтожает все надежды на получение простого закона взаимности типа (5). Я не буду описывать тех ухищрений, с помощью которых Эйзенштейну, Куммеру и Гильберту удалось выйти из этого трудного положения. Намного лучшее решение было найдено Артином. Если поле K/k абелево, то для K и p однозначно определена подстановка Фробениуса K/p, которая является элементом порядка f группы Галуа ? расширения K/k. Пусть этот элемент и явится заменой ? в нашем окончательном определении p-адического норменного символа:

(?p, K) = ( ?, K p ) = ( K p ) i ,

(6)

если порядок ?_p в p равен i. Теперь для любого иделя ? мы можем образовать произведение

?	(?p, K) =	?	(	?, K p	)	= (?, K),
p		p

распространённое по всем конечным и бесконечным (вещественным) простым точкам p, и сформулировать закон взаимности, утверждающий, что (?, K) = 1 для любого главного иделя ?. Всё это было бы хорошо, если бы мы только не исключили в нашем определении (?_p, K) некоторых специальных p, а именно бесконечных точек и разветвлённых простых идеалов. В одном специальном случае с помощью чрезвычайно сложных вычислений Куммеру удалось дать правильное определение (?_p, K) для исключительных p. Четвёртое открытие Гильберта состоит в изобретении простого и остроумного приёма, позволившего преодолеть это трудное препятствие, ставшее на пути дальнейшего прогресса. Ограничимся вначале иделями, являющимися n-ми степенями в наших исключительных точках. Другими словами, предположим, что уравнение ?_p = ?_pⁿ разрешимо для p-адических значений ?_p иделя ? для этого конечного числа точек. В этом случае определить (?, K) не представляет никакого труда:

(?, K) =	?	?	(?p, K) ;
	p

штрих здесь означает, что произведение берется только по неисключительным простым точкам, где мы знаем определение (?_p, K). При тех же ограничениях мы доказываем (вместе с Артином) закон взаимности

(?, K) = 1, если ? главный,

(7)

и замечаем, что, по определению, (?, K) = 1, если ? — норма. Вернёмся к произвольному иделю ?. Легко видеть, что существует эквивалентный идель ?* ~ ?, который является n-й степенью для всех исключительных простых точек, хотя таких ?* будет, разумеется, бесконечное число. Тем не менее ограниченный закон взаимности гарантирует нам, что

(?*, K) =	?	?	(?p*, K)
	p

принимает одинаковое значение для всех таких ?*. Именно это значение мы и возьмём за определение (?, K). Приняв это определение, мы получаем, что закон взаимности (7) и утверждение, что (?, K) = 1 для любой нормы, имеют место без всяких дополнительных предположений. Таким образом, сам закон взаимности становится средством для того, чтобы можно было следить за исключительными точками!

Если значение (?, K) становится известным для любого иделя ?, мы можем вычислить (?_p, K) для заданной точки p и заданного p-адического числа ?_p ? 0, взяв значение (?, K) на «примарном» иделе, также обозначаемом через ?_p, равным ?_p в точке p и 1 во всех остальных простых точках. (Идель ? является произведением своих примарныхкомпонент ?_p.) Можно ожидать, что будут выполняться следующие два свойства:

I. (?_p, K) = 1 тогда и только тогда, когда ?_p является p-адической нормой.

II. Для данного простого идеала p (?_p, K) = 1 для каждой p-адической единицы ?_p тогда и только тогда, когда p неразветвлён.

Выше уже были установлены условия достаточности из I и II:

(I₀) если ?_p — норма, то (?_p, K) = 1;

(II₀) если p неразветвлён, то (?_p, K) = 1 для каждой p-адической единицы ?_p.

Обратное утверждение к (I₀) тривиально для неисключительных точек, но для исключительных точек из-за неявного определения норменного символа доказательство обратных утверждений к (I₀) и (II₀) довольно сложно. Утверждение II показывает, что для любого простого разветвлённого идеала p норменный характер ?_p зависит не только от порядка ?_p; тем самым то простое свойство, которое делает возможным определение (6), распространяется только на неразветвлённые идеалы p. Можно было бы надеяться также на справедливость утверждения:

III. Если главный идель ? является идельной нормой в поле K, то число ? есть норма в K.

Это верно для циклических полей K/k, но, вообще говоря, неверно для произвольных абелевых полей.

Обозначим снова через Nm J_K подгруппу группы J_k, состоящую из иделей, эквивалентных нормам. Тогда норменный символ ?_K(?) = (?, K) определяет гомоморфное отображение факторгруппы J_k/Nm J_K в группу Галуа поля K/k. Можно было бы надеяться, что это отображение взаимно однозначно:

IV. Отображение норменного символа устанавливает изоморфизм факторгруппы J_k/Nm J_K на группу Галуа поля K/k.

Утверждения I, II, III_c (индекс c означает ограничение циклическими полями) и IV составляют основные предложения того, что можно назвать норменной теорией относительных абелевых полей. Они справедливы для каждого такого поля K/k.

Имеется другая часть этой теории, собственно теория полей классов, которая относится к вопросу о связи множества всевозможных относительных абелевых полей K над k со структурой группы J_k иделей поля k. Каждое такое поле K определяет, как мы видели выше, подгруппу конечного индекса Nm J_K группы J_k. Возникает вопрос: какие именно подгруппы J_k^* группы J_k получаются таким способом из абелевых полей K/k? Ясно, что необходимыми условиями являются следующие:

1)	Каждый главный идель принадлежит Jk*.
2)	Существует такое натуральное число n, что каждая n-я степень иделя принадлежит Jk*.
3)	Существует такое конечное множество точек S, что ?IJk*, если ? является единицей во всех точках и равно 1 для точек из S.

Основная теорема теории полей классов утверждает, что эти условия являются также и достаточными.

V. Для любой подгруппы J_k^* группы J_k, удовлетворяющей трём предыдущим условиям (и, в частности, конечного индекса), существует однозначно определённое абелево поле K/k такое, что J_k^* = Nm J_K.

Разобьём множество иделей на классы, относя два иделя к одному классу, если их частное принадлежит группе J_k^*. Тогда факторгруппа J_k/J_k^* называется группой классов, а соответствующее поле K — полем классов. Самый важный пример получается, если взять за J_k^* группу всех единичных иделей ?, значения ?_p которых являются p-адическими единицами во всех простых точках p ¹². В этом случае соответствующие классы совпадают с обычными классами идеалов: два идеала принадлежат одному классу, если их частное является главным идеалом (?), где число ? положительно для всех вещественных бесконечных простых точек. Соответствующее поле классов K, так называемое абсолютное поле классов, имеет относительный дискриминант, равный единице, и представляет собой максимальное неразветвлённое абелево поле над k (теорема II). Его степень n над k равна числу классов идеалов, а группа Галуа изоморфна группе классов идеалов поля k (теорема IV). Если f — наименьшая степень, после возведения в которую идеал p попадает в подгруппу главных идеалов, то p разлагается в произведение n/f различных простых идеалов в K, каждый из которых имеет относительную степень f . Последнее утверждение есть не что иное, как повторение норменного определения поля классов. Таким образом, разложение идеала p в поле K зависит только от того класса, к которому принадлежит p. Замена идеалов на идели даёт самый простой подход к обобщению этой теоремы с неразветвлённого случая, которым в основном занимался Гильберт, на разветвлённый случай, изученный Такаги. Гильберт высказал, кроме того, утверждение, что каждый идеал поля k становится главным в абсолютном поле классов. Мы умеем сегодня доказывать это утверждение, однако с помощью ещё не понятых до конца рассуждений, выходящих за рамки абелевых полей.

Как уже говорилось выше, сам Гильберт не смог доказать эти теоремы в полной общности. Однако, отправляясь от гауссовской теории родов в квадратичных полях и исследований Куммера, он начал постепенно двигаться, разбирая простейшие примеры, создавая на своём пути необходимый запас новых понятий и предложений, до тех пор, пока ему не открылся весь ландшафт полей классов. Мы не можем даже пытаться дать здесь идею высокотехнических доказательств всех результатов. Завершение своей работы он оставил своим последователям. Вероятно, ещё далёк тот день, когда мы будем располагать сравнительно полной теорией относительных числовых полей Галуа.

Кронекер показал, а Гильберт упростил его доказательство, что абелевы поля над основным рациональным полем являются подполями круговых полей и тем самым получаются из трансцендентной функции e^2?ix подстановкой рациональных значений в её аргумент x. Для абелевых полей над мнимым квадратичным полем аналогичную роль играет так называемое комплексное умножение эллиптических и модулярных функций («Jugendtraum ¹³ Кронекера»). В то время как Генрих Вебер вслед за Кронекером и Р. Фютер под руководством Гильберта воплотили эту мечту в реальность, сам Гильберт обратился к модулярным функциям нескольких переменных, определяемых числовыми полями, и исследовал их связь с арифметикой. Этих своих исследований он никогда не публиковал, однако его идеи на основе его заметок были развиты О. Блюменталем, а позже Э. Гекке. Полученные результаты многообещающи, но всё ещё далеки от полноты. Характерным признаком богатства мысли Гильберта является то, что в этот самый продуктивный период своей жизни он передал своим ученикам целый комплекс проблем, столь привлекательных, как связи между теорией чисел и модулярными функциями ¹⁴.

Остаётся отметить особенно простое доказательство трансцендентности чисел e и ?, которым Гильберт открыл серию своих работ по арифметике, и работу 1909 года с доказательством гипотезы Варинга столетней давности. Последнюю работу я бы отнёс к числу его самых оригинальных, но мы не будем на ней более подробно останавливаться, так как десять лет спустя Харди и Литлвуд нашли другой подход, дающий асимптотические формулы для числа искомых представлений. «Круговой метод» Харди—Литлвуда породил в последнее время значительную литературу на эту и смежную с ней тему ¹⁵.

АКСИОМАТИКА

Трудно придумать бoльшую пропасть, чем та, которая отделяла последнюю работу Гильберта по теории числовых полей от его классической книги Основания геометрии, опубликованной в 1899 году. Единственным предвестником последней служила одна заметка 1895 года о прямой как кратчайшей линии. Однако О. Блюменталь сообщает, что уже в 1891 году Гильберт, обсуждая работу Г. Винера о роли теорем Дезарга и Паппа, о которой тот докладывал на одном из математических собраний, сделал замечание, в двух словах передающее суть аксиоматического метода: «Следует добиться того, чтобы во всех геометрических утверждениях слова точка, прямая, плоскость можно было заменить словами стол, стул, кружка».

Греки представляли себе геометрию как дедуктивную науку, которая занимается чисто логическими выводами из небольшого количества заранее установленных аксиом. Этой программы придерживались как Евклид, так и Гильберт. Однако список аксиом Евклида был далеко не полным, у Гильберта же он полон и его рассуждения не содержат логических пробелов. Евклид пытался дать описательное определение основных пространственных объектов и соотношений, участвующих в его аксиомах; Гильберт же отказался от такого подхода. Всё, что нам надо знать об этих основных понятиях, содержится в аксиомах. Аксиомы, каковы они есть, являются, по сути дела, их неявными (и по необходимости неполными) определениями. Евклид считал аксиомы очевидными, его интересовало реальное пространство физического мира. Однако в дедуктивной системе геометрии очевидность и даже истинность аксиом несущественны; они служат лишь предположениями, из которых выводятся логические следствия. В самом деле, существует много различных материальных интерпретаций основных понятий, для которых аксиомы становятся верными. Например, аксиомы n-мерной евклидовой векторной геометрии соблюдаются, если брать в качестве вектора распределение постоянного тока в электрической цепи, состоящей из n проводников, соединенных в некоторых точках разветвления, и принять в качестве квадрата длины вектора джоулево тепло, выделяемое током за единицу времени. При построении геометрии на аксиоматической основе стремятся к максимальной экономии, для чего проясняют роль различных групп аксиом. Взятые в своём естественном порядке, это аксиомы инциденции, порядка, конгруэнтности, параллельности и непрерывности. Например, если это возможно, теорию геометрического подобия или площадей многоугольников строят без аксиом непрерывности.

Во всем этом Гильберт не был одинок, однако в его исполнении чувствуется рука мастера. Выдающейся фигурой среди его предшественников является М. Паш, который прошел длинный путь от Евклида, выявив скрытые аксиомы порядка и с методической ясностью построив дедуктивную систему проективной геометрии (1882 год). Другими из них были Ф. Шур из Германии и представители блистательной школы итальянских геометров (Пеано, Веронезе), которые также принялись за разработку этих вопросов. В выборе основных понятий Гильберт более консервативен, чем итальянцы: вполне сознательно он придерживается традиций Евклида с его тремя классами неопределяемых элементов — точек, прямых, плоскостей — и его отношениями инцидентности, порядка и конгруэнтности сегментов и углов. Это придает особую прелесть книге Гильберта, как будто вы глядите в лицо, хорошо знакомое и в то же время величественно преображенное.

Одно дело — построить геометрию на прочном основании, и совсем другое — исследовать логическую структуру построенного сооружения. Если я не ошибаюсь, Гильберт был первым, кто мог свободно переходить на этот более высокий, «метагеометрический» уровень; он систематически изучает взаимную независимость своих аксиом и устанавливает независимость некоторых из самых фундаментальных геометрических теорем от той или иной ограниченной группы аксиом. Его метод основан на построении моделей: показывается, что модель противоречит одной из аксиом и удовлетворяет требованиям всех остальных аксиом, из чего следует, что первая не может быть следствием остальных. Одним из выдающихся примеров этого метода, известным с давних пор, служит модель неевклидовой геометрии Кэли—Клейна. Для неархимедовой геометрии Веронезе Леви-Чивита построил незадолго до Гильберта удовлетворительную арифметическую модель. Вопрос о непротиворечивости тесно связан с вопросом о независимости. Относящиеся сюда общие идеи кажутся нам теперь почти банальными, настолько радикальным оказалось их влияние на наше математическое мышление. Гильберт высказал их на ясном и точном языке, воплотив их в своей книге, подобной кристаллу: монолитное целое с многими гранями. Её художественные качества, безусловно, способствовали её успеху как шедевру научной литературы.

При построении своих моделей Гильберт демонстрирует поразительную по разнообразию изобретательность.

Самыми интересными примерами мне кажутся, во-первых, тот, где он показывает, что теорема Дезарга не следует из аксиом инцидентности на плоскости, но аксиомы инцидентности на плоскости вместе с теоремой Дезарга позволяют вложить плоскость в пространство более высокой размерности, в котором будут выполняться все аксиомы инцидентности, и, во-вторых, тот пример, где он решает вопрос о необходимости аксиомы непрерывности Архимеда для того, чтобы восстановить все аксиомы конгруэнтности, исключив из них возможность отражений.

Из чего строятся модели? Клейнова модель неевклидовой геометрии может пониматься как демонстрация того, что любой, кто признает евклидову геометрию с её точками, прямыми и т.п., может равным образом получить и неевклидову геометрию простой сменой терминологии. Сам Клейн предпочитал другую интерпретацию в терминах проективного пространства. Однако аналитическая геометрия Декарта давно предлагала более общий и удовлетворительный путь, безусловно известный Риману, Клейну и многим другим: всё, что нам нужно для наших конструкций, — это поле вещественных чисел. Поэтому любое противоречие в евклидовой геометрии должно обязательно проявиться как противоречие в аксиомах арифметики, на которых основаны наши действия с вещественными числами. Никто до Гильберта так ясно этого не высказал. Он формулирует полный и простой список аксиом для вещественных чисел. Система арифметических аксиом обладает такими же заменяемыми частями, как и система геометрических аксиом. С чисто алгебраической точки зрения самыми важными аксиомами являются аксиомы (коммутативного или некоммутативного) поля. Любое такое абстрактное числовое поле может служить основой для построения соответствующих геометрий. Vice versa ¹⁶ можно определять числа и операции над ними, исходя из некоторого пространства, удовлетворяющего определенным аксиомам. Дезаргово Streckenrechnung ¹⁷, которым пользовался Гильберт, служило тому прекрасным примером. В общем случае этот обратный процесс намного сложнее. Чикагская школа Э. Г. Мура продолжила исследования Гильберта, а О. Веблен, в частности, много сделал для того, чтобы вскрыть полное соответствие между проективными пространствами, удовлетворяющими некоторым простым аксиомам инцидентности (без аксиом порядка), и абстрактно определяемыми числовыми полями ¹⁸.

Буквально, вопрос о независимости есть вопрос о доказательстве невозможности вывода одного утверждения из других. При этом объектом исследования становятся сами утверждения, а не те объекты, к которым они относятся; предварительно же мы тщательно анализируем логический механизм дедукции. Метод моделей представляет собой удивительный трюк, позволяющий избавиться от такого рода логических исследований. Однако за этот отход от основной проблемы приходится дорого платить: мы сводим всё к вопросу непротиворечивости арифметических аксиом, который остается открытым. Аналогичным образом утверждение о полноте, буквально означающее, что каждое общее утверждение об объектах, участвующих в аксиомах, может быть выведено из них, заменяется на категоричность (по Веблену). Последнее означает, что любая возможная модель изоморфна одной-единственной модели, с помощью которой доказывалась непротиворечивость. В этом плане Гильберт доказывает, что существует только «одна», декартова геометрия, удовлетворяющая всем его аксиомам. Только в случае конечных проективных пространств Дж. Фано и О. Веблена, например проективной плоскости из семи точек, модель является чисто комбинаторной схемой и вопросы непротиворечивости, независимости и полноты могут быть решены в абсолютном смысле. Сам Гильберт, по-видимому, никогда не думал об иллюстрации своей концепции аксиоматического метода с помощью чисто комбинаторных схем, хотя они и представляют собой самые простые примеры.

Подход к основаниям геометрии, совершенно отличный от того, который был изложен в его книге, был предложен Гильбертом в одной работе, являющейся одним из самых ранних документов теоретико-множественной топологии. С точки зрения механики главной задачей для геометрии является возможность описания движения твердого тела. Такова была точка зрения Гельмгольца, охарактеризовавшего группы движения евклидова пространства с помощью нескольких простых аксиом. Эту проблему продолжал разрабатывать и Софус Ли в связи со своей общей теорией непрерывных групп. Теория Ли зависит от некоторых предположений дифференцируемости; в одной из своих Парижских проблем Гильберт предложил избавиться от них. В упомянутой работе ему это удалось в случае проблемы Гельмгольца для плоскости. Доказательство трудное и утомительное; вполне естественно, что теперь условие непрерывности кладется в основу определения и не играет той решающей роли, как это было в его «Основаниях». Другие авторы, Р. Л. Мур, Н. Дж. Леннес, В. Зюс, Б. фон Керекьярто, значительно разработали проблему, следуя этим топологическим соображениям. Быть может, будет интересно добавить немного личных воспоминаний. Гильберт определяет двумерное многообразие с помощью окрестностей, требуя выделения некоторого класса «допустимых» взаимно однозначных отображений каждой окрестности на некоторую жорданову область в декартовой плоскости, связанных друг с другом непрерывными преобразованиями. Когда в 1912 году я читал в Гёттингене курс по римановым поверхностям, я обратился к работе Гильберта и заметил, что сами эти окрестности могут служить определением этого класса отображений. Окончательное определение было дано затем Ф. Хаусдорфом; аксиомы Хаусдорфа определили лицо топологии ¹⁹. (Однако, когда нам приходится определять дифференцируемое многообразие, мы до сего дня придерживаемся косвенного определения Гильберта; ср. О.Веблен и А.Н.Уайтхед, Основания дифференциальной геометрии, М., ИЛ, 1949.)

Фундаментальный вопрос об абсолютном доказательстве непротиворечивости аксиом, который должен был лечь в основу всего математического анализа и даже канторовской теории множеств во всей её безумной общности, постоянно находился в воображении Гильберта, о чем свидетельствует его доклад на международном конгрессе в Гейдельберге 1904 году. Из него видно, что он уже был на этом пути, хотя и далеко от цели. Затем наступило время, когда его всецело захватили интегральные уравнения, а позже физика. Спустя некоторое время, в 1917 году, послышался его громкий голос о старой проблеме в цюрихской речи Axiomatisches Denken ²⁰. К тому времени трудности, связанные с основаниями математики, достигли критического состояния и положение дел взывало о помощи. Под влиянием неотразимых парадоксов в теории множеств Дедекинд и Фреге отказались от своей работы по природе чисел и арифметических утверждений: Бертран Рассел указал на иерархию типов, которые, не будучи «ограничены» грубой силой, подрывали арифметическую теорию континуума. Наконец, Л. Э. Я. Брауэр своим интуиционизмом открыл нам глаза и заставил увидеть, насколько общепринятая математика идет дальше таких утверждений, которые могут претендовать на реальный смысл и истинность, основанную на очевидности. Мне жаль, что в своей оппозиции Брауэру Гильберт никогда открыто не признал того большого долга, который он, равно как и другие математики, имел перед Брауэром за это открытие.

Гильберт не хотел приносить тяжелые жертвы, которых требовала точка зрения Брауэра. Он увидел, по крайней мере в общих чертах, тот путь, который позволит избежать этого жестокого увечья. В то же время он был обеспокоен признаками колебания в среде математиков, ряд которых открыто встал на сторону Брауэра. Моя собственная статья о Grundlagenkrise ²¹ в Math. Z. 10 (1921), написанная в первые беспокойные послевоенные годы в Европе, характерна для тех настроений. В результате всего этого Гильберт всерьёз возвращается к проблемам оснований. Он уверен, что абсолютная строгость может быть восстановлена без «совершения предательства нашей науки». В его голосе, произносящем «die Grundlagenfragen einfurallemal aus der Welt zn schaffen» ²², слышится гнев и решимость. «Запретить математику использовать принцип исключенного третьего, — говорит он, — всё равно что запретить астроному пользоваться телескопом или боксеру кулаками». Гильберт сознавал, что сами математические утверждения не могут стать объектами математического исследования, предназначенного доказать их непротиворечивость в первоначальном смысле, пока они не будут сведены к простым формулам. Алгебраические формулы типа a+b=b+a представляют собой самые привычные примеры. Процесс логического вывода, с помощью которого первоначально полученные формулы дают новые формулы, должен быть описан без всякого упоминания значения этих формул. Этот процесс должен начинаться с некоторых основных формул, аксиом, которые должны быть явно выписаны. Так, в его Основаниях геометрии значение геометрических терминов стало несущественным, хотя смысловое значение таких логических терминов, как «и», «не», «если..., то...», всё ещё сохранялось. Теперь же предлагалось уничтожить всякие следы наличия смысла. В частности, логические символы, такие, как в ab (читается: «из a следует b»), являются составной частью формул. Гильберт полностью согласен с Брауэром в том, что огромное большинство математических утверждений не имеет «реального» характера утверждений, передающих определенное содержание, основанное на очевидности. Однако он настаивает на том, что нереальные, «идеальные утверждения» необходимы для «полноты» нашей математической системы. Он противостоит Брауэру, который просил нас отбросить то, что не имеет смысла, тем, что полностью избавляется от притязаний на содержательность, пытаясь доказывать не истинность отдельного математического предложения, а непротиворечивость системы. Он уверен, что игра в дедукцию, проводимая по правилам, никогда не приведет к формуле 0?0. В этом смысле и только в этом он обещает спасти взращенную нами классическую математику. Тем, кто обвиняет его в стремлении свести математику к сплошной игре, он прежде всего указывает на то, что введение идеальных элементов в целях полноты является общим методом во всех областях математики — например, идеальные точки вне достижимой области пространства, без которых последнее было бы неполным; далее он отмечает, что в смежной с математикой науке, физике, также сверяют с экспериментом не отдельные утверждения, а всю систему в целом.

Но как можно убедиться в том, что «дедуктивная игра» никогда не приведет к противоречию? Не придется ли нам это доказывать с помощью дедукции из аксиом, т.е. тем же математическим методом, справедливость которого мы подвергаем сомнению? Ясно, что это привело бы к регрессу ad infinitum ²³. Должно быть, Гильберту, как поборнику аксиоматического метода, было трудно признать, что вопрос о непротиворечивости приходилось решать с помощью интуитивного рассуждения, основанного не на аксиомах, а на очевидности. Однако, в конце концов, неудивительно, что окончательное слово должно оставаться за всевидящим интеллектом. Уже при сообщении правил игры нам приходится рассчитывать на него. Игра происходит без слов, но правила должны быть сказаны, а любое суждение об этой игре, в частности о её непротиворечивости, должно быть высказано словами. Кстати, описывая интуитивную основу для своей Beweistheorie ²⁴, Гильберт демонстрирует выдающееся мастерство в этом, увы, столь неопределенном средстве сообщения, как язык. Относительно того, что он считает очевидным в своих «метаматематических» рассуждениях, Гильберт более авторитетен, чем сам папа римский, более требователен, чем Кронекер или Брауэр. Однако ничего нельзя поделать с тем, что наше рассуждение о гипотетической последовательности формул, оканчивающейся формулой 0?0, ведётся в гипотетической общности и использует очевидность такого сорта, которую формалист с презрением окрестил бы как приложение принципа полной индукции. Элементарная арифметика может быть основана на таких интуитивных рассуждениях, как это описано самим Гильбертом. Однако для введения бесконечности в полной мере, в которой она встречается в высшей математике, нам требуется формальный аппарат переменных и «кванторов». Тем самым, Гильберт предпочитает провести четкую границу: он становится строгим формалистом в математике и строгим интуиционистом в метаматематике.

По-видимому, стоит кратко объяснить, каким образом формализм Гильберта позволяет восстановить принцип исключенного третьего, служивший главным объектом критики Брауэра. Рассмотрим бесконечную последовательность чисел 0, 1, 2, ... Любое свойство A чисел (например, «быть простым») может быть представлено пропозициональной функцией A(x) («x простое»), из которой подстановкой конкретного числа b вместо переменной x можно получить конкретное утверждение A(b) («b простое»). Согласно принципу, отрицаемому Брауэром и которого хочет придерживаться Гильберт, имеем либо

* существует число x, для которого справедливо утверждение A(x),

либо

* A(x) не справедливо ни для какого x.

Принимая его, мы сможем найти некоторого «представителя» r для свойства A, т.е. такое число, что для любого числа b A(b) влечет A(r), A(b) A(r). Действительно, в случае (a) мы возьмем за r одно из чисел x, для которых справедливо A(x), а в случае (b) берем любое r. Так, Аристид является представителем честности, ибо, как говорили афиняне, если есть честный человек, то это — Аристид. Предполагая, что нам известен представитель, мы сможем решить вопрос, существует ли честный человек или все — нечестные; для этого нам всего лишь надо посмотреть на него: если он нечестен, то и все нечестны. В случае чисел мы даже можем сделать выбор представителя однозначным — в случае (a) мы берем за r наименьшее число, для которого справедливо A(x), а в противоположном случае (b) берем r=0. Таким образом, r получается из A с помощью некоторого оператора ?_x, r = ?_x A(x), который можно применить к любому мыслимому свойству A. Пропозициональная функция может содержать, кроме x, другие переменные y, z, ... Тем самым, к оператору ? необходимо приписывать индекс x, точно так же как при интегрировании надо указывать, по какой переменной оно производится. Оператор ?_x исключает переменную x; например, ?_x A(x, y) есть пропозициональная функция от одного y. Оператор такого рода называется квантором. Итак, мы записываем нашу аксиому в виде

A(b) A(?x A(x)).

(8)

При этом не обязательно выбирать представителя однозначным способом; наше конкретное правило действует лишь в случае, когда x пробегает множество чисел 0, 1, 2, ... Вместо этого мы будем считать, что квантор ?_x обладает универсальной приложимостью и в каждом случае выбирает для нас некоторого представителя. Аксиома выбора Цермело оказывается, таким образом, вплетенной в принцип исключенного третьего. Это смелый шаг, но чем смелее, тем лучше; лишь бы быть уверенным, что мы остаемся в рамках непротиворечивости!

В формализме пропозициональные функции заменяются формулами, обращение с которыми должно быть описано без ссылок на их значение. В общем случае переменные x, y, ... будут встречаться среди символов некоторой формулы A. Мы говорим, что символ ?_x связывает переменную x в формуле A, если он предшествует этой формуле ²⁵, и говорим, что x свободна в формуле A, если она не связана квантором с индексом x. При этом x, y, , ?_x представляют собой символы, входящие в формулу; готические буквы не применяются для обозначения таких символов, а используются для коммуникации. Нашу основную аксиому (8) более естественно рассматривать как правило для образования аксиом. Она выражает следующее: возьмите любую формулу A, в которой x является единственной свободной переменной, и любую формулу b без свободных переменных и с их помощью образуйте новую формулу

A(b) A(?x A).

(9)

Здесь A(b) обозначает формулу, полученную из A подстановкой всей формулы b на место переменной x всюду, где она входит свободно.

Таким образом, в соответствии с определенными правилами формулы могут быть получены как аксиомы. Дедукция основывается на правиле силлогизма: из двух формул a и ab, полученных ранее, первая из которых стоит слева от символа , мы получаем формулу b.

Каким образом предлагает Гильберт убедиться в том, что дедуктивная игра никогда не приведет к формуле 0?0? Вот его основная идея. Пока мы имеем дело только с «конечными» формулами, т.е. с формулами, не содержащими кванторов ?_x , ?_y , ..., вопрос об их истинности или ложности можно решить, просто посмотрев на них. С присутствием ? такое описательное суждение о формулах становится невозможным — самоочевидность больше не работает. Однако любая конкретная дедукция представляет собой последовательность формул, в которых участвует только конечное число аксиоматических правил типа (9). Предположим, что ?_x является единственным квантором и всюду, где он встречается, за ним следует одна и та же конечная формула A. Другими словами, мы имеем дело с формулами типа (9):

A(b1) A(?xA), ..., A(bh) A(?xA).

(10)

Предположим, кроме того, что формулы b₁, ..., b_h конечны. В этом случае можно произвести приведение, заменяя формулу ?_xA каждый раз, когда она встречается в нашей последовательности, некоторой конечной формулой r. В частности, формулы (10) примут вид

A(b1) A(r), ..., A(bh) A(r).

(11)

Теперь мы видим, как нужно выбирать r: если мы последовательно просматриваем конечные формулы A(b₁), ..., A(b_h) и обнаруживаем, что одна из них, скажем A(b₃), истинна, то мы принимаем b₃. Если же все они ложны, то мы берём r наугад. Таким образом, все приведённые формулы (11) «истинны» и наше предположение о том, что дедукция ведет к ложной формуле 0?0, приводит к противоречию. Основным здесь является то, что в конкретной дедукции встречается только конечное число явно указанных составляющих b₁, ..., b_h. Если мы ошибочно выберем, например, Алкивиада вместо Аристида как представителя неподкупности, то наша ошибка не будет иметь последствий, если только те немногие из людей (из бесконечной толпы афинян), с которыми мы имеем дело, все являются подкупными.

Немного более сложным, будет случай, когда мы разрешим, чтобы формулы b₁, ..., b_h содержали ?_x , считая, однако, что за ним всегда следует одна и та же формула A. В этом случае мы сначала сделаем пробную редукцию, заменив ?_xA, скажем, числом&nsbp;0. После этого формулы b₁, ..., b_h заменятся редуцированными конечными формулами b₁⁰, ..., b_h⁰, а формулы (10) — формулами

A(b₁⁰) A(0), ..., A(b_h⁰) A(0).

Такая редукция вполне пригодна, если только A(0) не будет ложна и в то же время одна из формул A(b₁⁰), ..., A(b_h⁰), скажем A(b₃⁰), истинна. Но тогда мы сможем взять b₃⁰ как вполне законного представителя формулы A, и со второй редукцией, заменяющей ?_xA на b₃⁰, снова всё будет в порядке.

Однако это только самые первые трудности, которые нас ожидают. Кванторы ?_x , ?_y , ... с различными переменными, применённые к различным формулам, встанут перед нами, нагромождаясь друг на друга. Мы сделаем пробную редукцию, которая в некоторых местах может и не пройти; эта неудача научит нас, как её исправить. Однако исправленная редукция может не пройти в других местах. Создается впечатление, что мы находимся в замкнутом круге, и возникает вопрос, каким образом надо делать последовательные редукции, чтобы быть уверенным, что окончательная редукция будет хорошей во всех местах нашей последовательности формул. Ничто так не способствовало прояснению замкнутого характера обычных трансфинитных рассуждений в математике, как эти попытки убедиться в непротиворечивости, несмотря на все порочные круги.

Символизм для формализации математики, а также общий подход и первые попытки доказательства непротиворечивости принадлежат Гильберту. Своей дальнейшей разработкой эта программа обязана его молодым сотрудникам П. Бернайсу, В. Аккерману и Дж. фон Нейману. Последние два доказали непротиворечивость «арифметики», вернее, той её части, которая ещё обходится без опасной аксиомы о превращении предикатов в множества. Одно время казалось, что этот пробел незначителен, и уже разрабатывались подробные планы для проникновения в анализ. Затем произошла катастрофа: допуская, что непротиворечивость уже установлена, К. Гёдель указал способ построения арифметических утверждений, истинность которых очевидна, но которые тем не менее не выводятся в рамках формализма. Его метод применим как к гильбертову, так и к любому другому, не слишком ограничительному формализму. Из двух совокупностей, первая из которых состоит из всех формул, получаемых в формализме Гильберта, а вторая — из всех реальных утверждений, истинность которых очевидна, ни одна не содержит другую (при условии, что непротиворечивость формализма может быть установлена). Очевидно, что вопрос о полноте формализма в том абсолютном смысле, в котором его видел Гильберт, был тем самым снят. Когда позже Г. Генцен восполнил пробел в доказательстве непротиворечивости арифметики, существенность которого была обнаружена открытием Гёделя, ему пришлось это сделать с помощью значительного снижения требований Гильберта к очевидности ²⁶. Границы того, что заслуживало доверия с интуитивной точки зрения, вновь стали неопределенными. Так как защита отчизны–арифметики поглотила все силы, наступление на анализ так и не началось, не говоря уже об общей теории множеств.

В таком положении эта проблема находится в настоящее время; никакого окончательного решения не видно. Но независимо от того, что принесет будущее, нет никакого сомнения в том, что Брауэр и Гильберт подняли проблему оснований математики на новый уровень. О возвращении на позиции Principia Mathematica Рассела и Уайтхеда не может быть и речи.

Гильберт — поборник аксиоматического метода. Он.считал, что этот метод имеет универсальное значение не только в математике, но и во всех науках. Его исследования в области физики пронизаны аксиоматическим духом. В своих лекциях он любил иллюстрировать этот метод примерами из биологии, экономики и т.д.

Современная эпистемологическая интерпретация науки испытала большое влияние его идей. Временами, когда он восхвалял аксиоматический метод, казалось, будто он хочет сказать, что этот метод полностью вытеснит конструктивный или генетический метод. Я уверен, что, по крайней мере в поздние его годы, это не было его настоящим мнением. Хотя исходные математические объекты он вводит с помощью аксиом своей символической системы, формулы строятся им в самом явном и конечном виде. В последнее время аксиоматический метод распространился на все ветви математического дерева. Одна из них, алгебра, насквозь пронизана аксиоматическим духом. Аксиомы играют здесь, можно сказать, служебную роль, являясь средством для определения области изменения переменных, участвующих в явных конструкциях. Однако нетрудно представлять себе картину и по-другому, что именно они являются основными действующими лицами. Нейтральная точка зрения отдает должное как той, так и другой стороне; немалая доля привлекательности современных математических исследований обязана счастливому сочетанию аксиоматического и генетического методов.

ИНТЕГРАЛЬНЫЕ УРАВНЕНИЯ

Между двумя периодами, в течение которых усилия Гильберта были направлены на основания, сперва геометрии, а затем всей математики в целом, лежат двадцать долгих лет, посвящённых анализу и физике.

Зимой 1900–1901 года шведский математик Э. Хольмгрен докладывал на семинаре Гильберта о первых работах Фредгольма по интегральным уравнениям, и, по-видимому, Гильберт зажёгся ими сразу же. Этот предмет имеет долгую и извилистую историю и своим возникновением он обязан Даниилу Бернулли. В течение двух столетий усилия математиков были направлены к решению (механической, акустической, оптической, электромагнитной) проблемы колебаний среды и связанной с ней краевой задачи теории потенциала. Работа Фурье Theorie analylique de la chaleur (1822) стала вехой на этом пути. Г. А. Шварц с помощью построения основной частоты мембраны впервые доказал (1885) существование собственных колебаний для двумерного случая и более высоких размерностей. Последнее десятилетие XIX века пришлось на создание Пуанкаре его мощных теоретико-функциональных методов; вместе с К. Нейманом они вступили в схватку с гармонической краевой задачей; Вольтерра изучал тот тип уравнений, который теперь носит его имя, а Хельге фон Кох изобрёл бесконечные определители для линейных уравнений с бесконечным числом неизвестных. Большинство научных открытий делается «в своё время»; иногда, но реже какой-нибудь гений приоткрывает завесу над будущим на десятки лет раньше, чем этого можно было ожидать. Открытие же Фредгольма, как мне всегда казалось, пришло с некоторым опозданием для того времени. Что может быть естественнее идеи превращения системы линейных уравнений, описывающей дискретную систему масс, в интегральные уравнения при переходе к предельному случаю сплошной среды? Однако тот факт, что в более простых ситуациях в непрерывном предельном случае возникают дифференциальные, а не интегральные уравнения, на целых два столетия приковал внимание математиков к дифференциальным уравнениям!

Тем не менее надо отметить, что простота результатов Фредгольма обязана специальному виду его уравнения, на который трудно было бы напасть, если бы он не руководствовался проблемами математической физики, к которым он его применил:

	1
x(s) –	?	K(s, t) x(t) dt = f (s) (0 ? s ? 1).
	0

Здесь линейный оператор, стоящий в левой части, действует на неизвестную функцию x и принимает данное значение f , (E – K) x = f . Он состоит из двух частей: тождественного оператора E и линейного оператора K, который в некотором смысле слабее E. Фредгольм доказал, что для таких интегральных уравнений справедливы следующие два основных факта, известных для систем из n линейных уравнений от того же числа неизвестных: 1)

Однородное уравнение [ f (s) = 0] имеет конечное число линейно независимых решений x(s) = ?1(s), ..., ?h(s), а однородное уравнение с сопряжённым ядром K'(s, t) = K(t, s) имеет такое же число линейно независимых решений ?1(s), ..., ?h(s).

2)

Неоднородное уравнение разрешимо тогда и только тогда, когда заданная функция f удовлетворяет h линейным уравнениям 1 ? f (s) ?i(s) ds = 0 (i = 1, ..., h). 0

Используя один искусственный приём Пуанкаре, Фредгольм вводит параметр ?, заменяя K на ?K, и получает решение в знакомом из линейной алгебры виде, т.е. как отношение двух определителей типа X. фон Коха, каждый из которых является целой функцией ?.

Гильберт увидел две вещи: 1)

построив функцию Грина K для заданной области G и уравнения потенциала ?u = 0 с помощью уравнения Фредгольма на границе области, мы преобразуем дифференциальное уравнение колебания мембраны ?? + ?? = 0 в однородное интегральное уравнение 1 ?(s) – ? ? K(s, t) ?(t) dt = 0. 0 с симметрическим ядром K, K(t, s) = K(s, t) (при этом параметр ? перестаёт быть искусственным, а отвечает существу дела);

2)

проблема нахождения «собственных значений» ? и «собственных функций» ?(s) этого интегрального уравнения представляет собой интегральный аналог задачи приведения квадратичной формы от n переменных к главным осям. Тем самым, соответствующая теорема для интегральной квадратичной формы 1 1 ? ? K(s, t) x(s) x(t) ds dt 0 0 (12) с произвольным симметричным ядром K должна лечь в основу общей теории колебаний непрерывной среды.

Если другие и понимали это, то Гильберт, по крайней мере, осознал это настолько чётко, что направил всю свою энергию на доказательство этого предложения. И это ему удалось сделать с помощью такого же прямого метода, который около 1730 года применил Бернулли к задаче о колебании струны: переход к пределу, исходя из алгебраической задачи. При этом ему пришлось использовать определитель Коха—Фредгольма. Он находит последовательность собственных значений ?₁, ?₂, ..., стремящихся к бесконечности, ?_n ? при n ?, и ортонормированное множество соответствующих собственных функций ?_n(s),

	1		1
?n(s) – ?n	?	K(s, t) ?n(t) dt = 0,	?	?m(s) ?n(s) ds = ?mn,
	0		0

таких, что 1	1
?	?	K(s, t) x(s) x(t) ds dt =	?	?n2 ?n	,
0	0

где	1
?n =	?	x(s) ?n(s) ds — коэффициент Фурье.
	0

Из этой теории следует, что каждая функция вида

	1
y(s) =	?	K(s, t) x(t) dt
	0

может быть разложена в равномерно сходящийся ряд Фурье по собственным функциям ?_n:

			1
y(s) =	?	? n?n(s), ? n =	?	y(s) ?n(s) ds.
	n		0

Предельный переход, который применил Гильберт, довольно сложный. Вскоре после этого Э. Шмидт в своей гёттингенской диссертации нашёл более простое и конструктивное доказательство этих результатов. При этом он применил один метод Г. А. Шварца, изобретённый тем двадцать лет назад для нужд интегральных уравнений.

От конечных форм дорога ведёт либо к интегралам, либо к бесконечным рядам. Поэтому Гильберт рассмотрел аналогичную проблему ортогональных преобразований заданной квадратичной формы

? Kmn xm xn m, n

(13)

в форму специального вида

c1?12 + c2?22 + ... (cn = 1/?n 0)

(14)

от бесконечного числа (действительных) переменных (x₁, x₂, ...) или векторов x счётномерного пространства. При этом рассматриваются только векторы с конечной длиной |x|,

|x|² = x₁² + x₂² + ...;

они образуют то, что мы сейчас называем гильбертовым пространством. Преимущество этого гильбертова пространства перед «пространством» всех непрерывных функций x(s) основано на некотором свойстве полноты. Благодаря этому свойству можно сформулировать необходимое и достаточное условие для приведения формы (13) к виду (14) в терминах некоторой «вполне непрерывности», позволяющей провести хорошо известное в алгебраическом случае рассуждение: числа c₁, c₂, ... определяются как последовательные максимумы функции K на «сфере» |x|² = 1.

Как подсказывает теорема об интегральной квадратичной форме, связь между пространством функций x(s) и гильбертовым пространством векторов (x₁, x₂, ...) осуществляется произвольной полной ортонормированной системой u₁(s), u₂(s), ... и выражается уравнением

	1
xn =	?	x(s) un(s) ds.
	0

Неравенство Бесселя утверждает, что сумма квадратов коэффициентов Фурье x_n не превосходит интеграла от квадрата функции x(s). Полнота, впервые введённая А. Гурвицем и подробно исследованная В. Стекловым, требует, чтобы в этом неравенстве было на самом деле равенство. Таким образом, теорема о квадратичных формах от бесконечного числа переменных даёт одновременно результат как о собственных значениях, так и о собственных функциях для симметрических ядер K(s, t) — точнее, давала бы, если бы мы могли рассчитывать на равномерную сходимость ряда ? x_nu_n(s) для любого заданного вектора (x₁, x₂, ...) из гильбертова пространства. В специальном случае собственных векторов квадратичной формы (13), соответствующей интегральной форме (12),

xn = ?	?	Kmn xm,
	m

Гильберт решает этот вопрос, составляя равномерно сходящийся ряд

			1
?	?	xm	?	K(s, t) um(t) dt,
	m		0

который представляет на самом деле непрерывную функцию ?(s) с n-м коэффициентом Фурье

?	?	Kmn xm = xn.
	m

И таким образом он получает собственную функцию для K(s, t) с собственным значением ?. Вскоре после этого под влиянием идей Гильберта Э. Фишер и Ф. Рисс доказали свою хорошо известную теорему о том, что пространство всех функций x(s) с интегрируемым по Лебегу квадратом удовлетворяет всем свойствам полноты гильбертова пространства и, тем самым, с помощью полной ортонормированной системы u_n(s) эти пространства изоморфно отображаются друг на друга. Я упоминаю эти подробности ввиду того, что историческая последовательность событий может быть забыта многими из более молодых математиков, для которых гильбертово пространство представляет то абстрактное понятие, которое не различает эти свои две реализации — пространство интегрируемых с квадратом функций x(s) и пространство последовательностей с суммируемым квадратом (x₁, x₂, ...). Я думаю, что Гильберт вполне разумно придерживался рамок непрерывных функций там, где не было настоящей потребности вводить общие понятия Лебега.

Быть может, самым великим достижением Гильберта в области интегральных уравнений является его обобщение теории спектрального разложения с вполне непрерывных на так называемые ограниченные квадратичные формы. Он находит, что в этом случае спектр будет содержать точки накопления и, кроме того, будет присутствовать и непрерывная часть. И снова Гильберт использует непосредственный переход к пределу, увеличивая число переменных ad infinitum ²⁷. И как прежде, вскоре после этого были найдены простые доказательства его результатов.

Расширяя таким образом границы этой общей теории, он не упускает из виду обыкновенные дифференциальные уравнения и уравнения в частных производных, которые дали ей начало. Одновременно с молодым итальянским математиком Эудженио Элиа Леви он развил метод параметрикса, перебрасывающий мост между дифференциальными и интегральными уравнениями. Для заданного эллиптического дифференциального оператора второго порядка ?^* параметрикс K(s, t) представляет собой нечто вроде качественного приближения к функции Грина, как и последняя, завися от значений аргумента s и параметра t. Предполагается, что он обладает регулярной особенностью при s = t, так что неоднородное уравнение ?^* = f для

u = K?, u(s) =

?

K(s, t) ?(t) dt

сводится к интегральному уравнению ? + L? = f относительно функции плотности ? с ядром L(s, t) = ?_s^*K(s, t), достаточно регулярным при s = t, чтобы к нему была применима теория Фредгольма. Здесь важно отбросить предположение, что функция K удовлетворяет уравнению ?^*K = 0, так как в общем случае неизвестно фундаментальное решение для данного дифференциального оператора ?^*. Чтобы не заботиться о граничных условиях, Гильберт предполагает, что область интегрирования представляет собой компактное многообразие типа сферической поверхности. В зтом случае он показывает, что его метод применим, если параметрикс не только имеет регулярную особенность, но и является симметричным относительно аргумента и параметра.

Сказанного вполне достаточно, чтобы стало ясным, что на территории анализа была открыта золотая жила, которая сравнительно легко поддавалась разработке и которая не скоро должна была истощиться. Линейные уравнения с бесконечным числом неизвестных явились предметом дальнейших исследований (Э. Шмидт, Ф. Рисс, О. Тёплиц, Э. Хеллингер и другие); непрерывный спектр и его появление в интегральных уравнениях с «особыми» ядрами требовали более тщательного анализа (Э. Хеллингер, Т. Карлеман); на обыкновенные дифференциальные уравнения второго и более высокого порядка с регулярными и особыми граничными условиями также обратили должное внимание (А. Кнезер, Э. Хильб, Дж. Д. Биркгоф, М. Бохер, Я. Д. Тамаркин и многие другие) ²⁸. Стало возможным установить асимптотические законы распределения собственных значений, что было важно для вопросов термодииамики излучения (Г. Вейль, Р. Курант). Разложения по ортогональным функциям изучались независимо от их применений к дифференциальным и интегральным уравнениям. По-новому были освещены непрерывные дроби Стилтьеса и проблема моментов. Самые настойчивые приступили к атаке на нелинейные интегральные уравнения. Вокруг Гильберта организовалась большая международная школа математиков, а интегральные уравнения вошли в моду не только в Германии, но и во Франции, где им уделяли внимание такие великие мастера, как Э. Пикар и Гурса, в Италии и по другую сторону Атлантического океана. Было написано много как хороших, так и посредственных работ. Общим результатом всей этой деятельности стало значительное изменение во взглядах на анализ.

Замечательны приложения интегральных уравнений вне тех областей, для которых они были изобретены. Среди них я упомяну следующие три: (1)	Проблема Римана определения n аналитических функций f 1(z), ..., f n(z), регулярных всюду, за исключением некоторого конечного множества точек, и изменяющихся при аналитическом продолжении вокруг этих точек согласно заданным линейным преобразованиям. Эта проблема была решена самим Гильбертом, а затем более простое и полное решение было дано Племелем. (Очень специальный случай этой проблемы даёт существование алгебраических функций на римановой поверхности, заданной в виде накрытия комплексной z-плоскости.) В этом же направлении лежали и исследования Дж. Д. Биркгофа о матрицах из аналитических функций.
(2)	Доказательство полноты неприводимых представлений компактной непрерывной группы. Оно является необходимым средством для подхода к общей теории инвариантов на основе метода усреднения Гурвица, а уточнение и обобщение этого метода играет важную роль в современных теоретико-групповых исследованиях, включая разработанную Г. Бором теорию почти периодических функций 29. Таким образом, здесь мы снова встречаемся со старым другом Гильберта — теорией инвариантов.
(3)	Совсем недавно гильбертов метод параметрикса помог установить центральную теорему существования в разработанной У. В. Д. Ходжем теории гармонических интегралов на компактных римановых пространствах 30.

Рассказ получился бы достаточно драматичным, даже если бы мы остановились на этом месте. Однако спустя некоторое время произошло удивительное событие: спектральная теория в гильбертовом пространстве оказалась подходящим математическим аппаратом для новой квантовой физики, начало которой было положено Гейзенбергом и Шрёдингером в 1925 году. Это последнее развитие привело к пересмотру всего предмета в целом при помощи более тонких средств (Дж. фон Нейман, А. Винтнер, М. Г. Стоун, К. Фридрихс). Так как Дж. фон Нейман был сотрудником Гильберта в период окончания той эпохи, когда его интересы делились между квантовой физикой и основаниями, историческая связь с собственными достижениями Гильберта не прекращается даже в этой последней фазе развития. Обзор того, что стало с теорией абстрактных пространств и линейных операторов в наше время, лежит вне рамок настоящей статьи.

Картина «аналитического периода» Гильберта будет неполной, если мы не упомянем второй мотив, вариационное исчисление, который пересёкся с его доминирующим интересом — интегральными уравнениями. «Теорема о независимости», которой он окончил свой парижский обзор математических проблем (1900), внесла важный вклад в формальный аппарат этого исчисления. Но гораздо более важную роль сыграл его смелый и решительный подход к проблемам функциональных максимумов и минимумов. Весь хорошо отработанный аппарат вариационного исчисления здесь был сознательно отброшен в сторону. Вместо него он предложил строить минимизирующую функцию как предел последовательности функций, для которых значение рассматриваемого интеграла стремится к своему минимуму. Классический пример даёт интеграл Дирихле в двумерной области

D [u] =

? ?

{(

?u?x

)

2

+

(

?u?y

)

2

}

dx dy.

G

Допустимыми здесь являются все функции u с непрерывными производными, удовлетворяющие заданным граничным условиям. Пусть d — нижняя грань значений D[u] для допустимых u; тогда можно найти последовательность допустимых функций u_n такую, что D[u_n] d при n ?. Нельзя ожидать, что сама последовательность u_n будет сходиться, однако можно попытаться её изменить с помощью подходящего процесса интегрального сглаживания, чтобы она начала сходиться. Так как предельная функция должна быть гармонической, а значение таких функций для любой точки P совпадает со средним значением её на любой окружности K с центром в P, то естественнее всего заменить u_n(P) на её среднее значение в K. При этом мы надеемся, что это среднее значение будет стремиться к числу u(P), которое не зависит от выбранной окружности, а его зависимость от точки P даст решение проблемы минимума. Кроме интегрирования Гильберт использует до перехода к пределу некоторый процесс выделения подходящей подпоследовательности из u_n. Благодаря простому неравенству

v

D [um – un]

?

v

D [um] – d

+

v

D [un] – d

,

открытому С. Зарембой, последнего можно и не делать. Метод Гильберта ещё лучше приспособлен для задач, в которых граница области не имеет столь большого значения, как в краевой задаче. После небольшого видоизменения его можно применять к случаю точечных особенностей, и таким образом Гильберт решает фундаментальную проблему для потоков на римановых поверхностях. Это позволяет получить необходимую основу для подхода самого Римана к теории абелевых интегралов, а также показывает, что таким же образом можно получить фундаментальные теоремы Пуанкаре и Кёбе об униформизации. Насколько бы далеко мы продвинулись в теории чисел, если бы располагали столь же мощными методами для конструкции абелевых и произвольных расширений Галуа полей алгебраических чисел, какими оказались трансцендентные методы Римана—Гильберта в применении к аналогичным проблемам в полях алгебраических функций! Широкие их приложения к теории конформных отображений и минимальных поверхностей были открыты работами Рихарда Куранта — человека, много лет являвшегося главным сотрудником Гильберта во всех математических делах в Гёттингене ³¹. Также значительным, но не таким непосредственным является влияние идей Гильберта на целое направление в современном развитии вариационного исчисления; в Европе среди многих других можно упомянуть имена Каратеодори, Лебега, Тонелли, в Америке цепочка тянется от О. Больца до совсем недавней работы М. Морса.

ФИЗИКА

Ещё до смерти Минковского, в 1909 году, Гильберт начал систематическое изучение теоретической физики в тесном сотрудничестве со своим старым другом, который всегда находился в курсе достижений соседней науки. Работа Минковского по теории относительности стала первым плодом этих совместных занятий. Гильберт продолжал их в течение многих лет и в период между 1910 и 1930 годами часто читал лекции и вёл семинары на физические темы. Он с большой радостью расширял свой кругозор и свой контакт с физиками, с которыми он мог встречаться на их собственной территории. Тем не менее урожай, собранный им на этой почве, вряд ли может сравниться с его достижениями в чистой математике. Многообразие экспериментальных фактов, которые приходится принимать во внимание физику, является огромным, их увеличение происходит слишком быстро, а их значение и относительный вес слишком изменчивы, чтобы аксиоматический метод смог найти здесь себе достаточно твёрдую опору, разве что это возможно в каких-нибудь прочно установившихся областях нашей физической науки. Люди, подобные Эйнштейну или Нильсу Бору, в темноте прокладывают свой путь к своим концепциям об общей теории относительности или структуре атома, руководствуясь опытом и воображением, отличными от тех, которыми пользуются математики, хотя, без сомнения, и для них математика играет важную роль. В результате, обширным планам Гильберта в области физики так и не суждено было свершиться.

Однако применение им интегральных уравнений к кинетической теории газов и элементарной теории излучения представляет собой значительное достижение. В частности, его асимптотическое решение фундаментального уравнения Максвелла—Больцмана в кинетической теории газов, интегрального уравнения второго порядка, чётко разделило два слоя экспериментальных физических законов, к которым приводит эта теория. Более подробно это решение было рассмотрено физиками, которые применили его к ряду конкретных проблем. В своих исследованиях по общей теории относительности Гильберт соединил теорию гравитации Эйнштейна с программой единой теории поля Г. Ми. Более трезвый подход Эйнштейна, не связанный с весьма спекулятивной программой Ми, оказался более полезным. Работа Гильберта может рассматриваться как предвестник единой теории гравитации и электромагнетизма. Однако в гамильтониане Гильберта остаётся ещё слишком много произвольности; последующие попытки избавиться от неё (Вейль, Эддингтон, сам Эйнштейн и другие) не достигли окончательной цели.

В то время в кружке Гильберта царило очень радужное настроение; мечта о некотором универсальном законе, управляющем как космосом в целом, так и всеми атомными ядрами, казалась почти воплощённой. Однако проблема создания единой теории поля остается нерешённой и поныне; почти наверняка, помимо гравитации и электромагнетизма, удовлетворительное решение должно будет включать и материальные волны (функцию ? Шрёдингера—Дирака для электрона и аналогичные характеристики поля для других ядерных частиц), а математическое оформление теории не ограничится простым обобщением ставшей уже классической теории гравитации Эйнштейна.

Гильберт был не только великим учёным, но и великим учителем. Свидетелями этого являются его многочисленные ученики и ассистенты, которых он учил математическому ремеслу, вовлекая их в свою собственную работу, в изобилии делясь своими идеями, а также с помощью своих лекций, многие записи которых нашли свою дорогу из Гёттингена в публичные и личные математические библиотеки. Эти лекции охватывают чрезвычайно разнообразные разделы математики. Опубликованная в соавторстве с С. Кон-Фоссеном Наглядная геометрия выросла из его педагогической деятельности. Просматривая впечатляющий список его работ, помещённый в Собрании трудов (т. 3, стр. 430), поражаешься значительному числу курсов на такие общие темы, как «Знание и мышление», «О бесконечном», «Природа и математика». В целом его лекции были точным отражением его личности: непосредственные, яркие; как могли они не быть вдохновляющими?

ПРИМЕЧАНИЯ *	Hermann Weyl, David Hilbert and His Mathematical Work, Bull. Amer. Math. Soc. 50 (1944), 612–654; Bol. Soc. Mat. Sao Paolo 1 (1946), 76–104; 2 (1947), 37–60. назад к тексту
1.	Пример конечной группы используется здесь только как иллюстрация. На самом деле непосредственное элементарное доказательство первой основной теоремы для конечной группы, не использующее теорему (А) Гильберта, было дано Э.Нётер (E.Noether), Math. Ann. 77 (1910), 89. Деля на N, мы предполагаем, что характеристика поля k равна 0. — Прим. авт. назад к тексту
2.	Теорема о нулях (нем.). — Прим. ред. назад к тексту
3.	Книга Б. Л. ван дер Вардена «Современная алгебра», т. 2, (Гостехиздат, 1947) даёт на стр. 7–87 прекрасное изложение затронутых здесь общих алгебраических понятий и фактов (см. также новое издание этой книги: Б. Л. ван дер Варден, Алгебра, М., «Наука», 1976, гл. XVI). — Прим. авт. назад к тексту
4.	Я рекомендую вниманию читателя краткое резюме его работы по теории инвариантов, которое было написано самим Гильбертом для Международного математического конгресса в Чикаго в связи с Международной выставкой в 1893 году; Собрание трудов, т. 2, п. 23. — Прим. авт. назад к тексту
5.	Тем самым (лат.). — Прим. ред. назад к тексту
6.	Эталон меры (нем.). — Прим. ред. назад к тексту
7.	O.Veblen, Trans. Amer. Math. Soc. 7 (1906), 197–199; E.Artin, O.Schreier, Abh. Math. Sem. Hamburg. Univ. 5 (1926), 85–99; E.Artin, там же, 100–115. — Прим. авт. назад к тексту
8.	Общество немецких математиков (нем.). — Прим. ред. назад к тексту
9.	Ежегодник (нем.). — Прим. ред. назад к тексту
10.	Теорема (нем.). — Прим. ред. назад к тексту
11.	Последний обзор этой теории содержится в работе Шевалле (C.Chevalley), La theorie du corps de classes, Ann. of Math. 41 (1940), 394–418. — Прим. авт. назад к тексту
12.	В бесконечных (вещественных) точках единицами считаются положительные числа. — Прим. авт. назад к тексту
13.	Мечта юности (нем.). — Прим. ред. назад к тексту
14.	R.Fueter, Singulare Moduln und complexe Multiplication, Bd. 2, Leipzig, 1924, 1927; см. также H.Hasse, J. reine angew. Math. 157 (1927), 115–139; O.Blumenthal, Math. Ann. 56 (1903), 509–548, 58 (1904), 497–527; E.Hecke, Math. Ann. 71 (1912), 1–37, 74 (1913), 465–510. — Прим. авт. назад к тексту
15.	Здесь достаточно сослаться на первую работу из этой серии: G.H.Hardy, J.E.Littlewood, Quart. J. Math. 48 (1919), 272–293, а также последнюю продолжающую её работу, в которой теорема Варинга обобщается на произвольные алгебраические поля: Зигель (C.L.Siegel), Amer. J. Math. 66 (1944), 122–136. — Прим. авт. назад к тексту
16.	Наоборот (лат.). — Прим. ред. назад к тексту
17.	Исчисление отрезков (нем.). — Прим. ред. назад к тексту
18.	Среди более поздних достижений в этих вопросах я упомяну работу: Шван (W.Schwan), Streckenrechnung und Gruppentheorie, Math. Z. 3 (1919), 11–28. Полная библиография работ по аксиоматике геометрии после Гильберта заняла бы, по-видимому, много страниц. Я воздержусь от цитирования соответствующих имён. — Прим. авт. назад к тексту
19.	Параллельное развитие, во главе которого стоял Э. Г. Мур, происходило в Америке. Так как мне приходится писать главным образом по памяти, мой рассказ неизбежно окрашивается местными гёттингенскими традициями. — Прим. авт. назад к тексту
20.	Аксиоматическое мышление (нем.). — Прим. ред. назад к тексту
21.	Кризис оснований (нем.). — Прим. ред. назад к тексту
22.	Избавиться от вопросов оснований раз и навсегда (нем.). — Прим. ред. назад к тексту
23.	До бесконечности (лат.). — Прим. ред. назад к тексту
24.	Теория доказательства (нем.). — Прим. ред. назад к тексту
25.	Если мы хотим во всём дальнейшем буквально понимать правило «?x связывает x», мы должны ab записывать в виде { b a . В этом случае формулы выглядели бы как генеалогические деревья. — Прим. авт. назад к тексту
26.	G.Gentzen, Math. Ann. 112 (1936), 493–565. [Русский перевод: Г.Генцен, Непротиворечивость чистой теории чисел, сб. «Математическая теория логического вывода», М., «Наука», 1967, 77–153.] — Прим. авт. назад к тексту
27.	До бесконечности (лат.). — Прим. ред. назад к тексту
28.	По поводу более поздних работ, затрагивающих также системы дифференциальных уравнений, см. Шур (Axel Schur), Math. Ann. 82 (1921), 213–239; Блисс (G.A.Вliss), Trans. Amer. Math. Soc. 28 (1926), 561–584; Рид (W.T.Reid), там же 44 (1938), 508–521. — Прим. авт. назад к тексту
29.	Вейль, Петер (H.Weyl, F.Peter), Math. Ann. 97 (1927), 737–755; Хаар (A.Haar), Ann. Math. 34 (1933), 147–169; фон Нейман (J.von Neumann), Trans. Amer. Math. Soc. 36 (1934), 445–492. [См. также Л.С.Понтрягин, Непрерывные группы, 3-е изд., М., «Наука», 1973.] — Прим. авт. назад к тексту
30.	Xодж (W.V.D.Hodge), The theory and applications of harmonic integrals, Cambridge, 1941; Вейль (H.Weyl), Ann. Math. 44 (1943), 1–6. — Прим. авт. назад к тексту
31.	R.Courant, Dirichlet's principle, conformal mapping, and minimal surfaces, Interscience Publishers Inc., New York, 1950 (русский перевод: Р.Курант, Принцип Дирихле, конформные отображения и минимальные поверхности, М., ИЛ, 1953). — Прим. авт. назад к тексту

1981 г. январь – февраль

т. 36, вып.1 (217)

УСПЕХИ МАТЕМАТИЧЕСКИХ НАУК

НЕСКОЛЬКО СЛОВ ИЗ ВОСПОМИНАНИЙ О ГИЛЬБЕРТЕ П. С. Александров

На русский язык переведена и пользуется заслуженным успехом среди советских математиков книга о Гильберте, опубликованная в США, автором которой является Констанс Рид (Constance Reid).

Однако надо иметь в виду, что К. Рид не является математиком и Гильберта никогда лично не знала, а написала свою книгу со слов других лиц, близко знавших Гильберта. Так как я являюсь математиком, непосредственно знавшим Гильберта и неоднократно встречавшимся с ним, то, быть может, эти мои краткие воспоминания могут служить некоторым добавлением к книге К. Рид.

Основным свойством Гильберта как учёного, да и просто как человека, является его непреклонная и всепобеждающая вера в могущество человеческого познания: мы хотим знать и мы будем знать. Эти слова Гильберта могут служить как бы девизом для всей его научной деятельности, как бы эпиграфом ко всей его жизни, так же как и другие его не менее знаменитые слова, сказанные в применении к математике, но имеющие конечно по существу своему общенаучный, общепознавательный смысл: Est gibt in der Mathematik kein ignorabimus (В математике не существует понятия «мы не будем знать».) Но в свете этой уверенности Гильберта во всепобеждающей силе человеческого познания, в частности и в математике, особый интерес и содержательность приобретает вопрос о природе математического познания, частности и в особенности теоретико-множественного, вопрос о том, какова та реальность, которую познаёт абстрактная теоретико-множественная математика, каковы те реальности, которые населяют «тот райский сад, который открыл для нас Кантор своею теорией множеств и из которого мы никогда и никому не позволим нас изгнать».

С вопросом о природе реальности, изучаемой математикой, тесно связан и другой вопрос: в чём ценность математического познания, а также каковы критерии, позволяющие отличить хорошие, ценные математические работы от малоинтересной математической продукции, в таком обилии наполняющей и переполняющей математические журналы. Имеется много таких критериев, много условий, характеризующих «хорошие» математические работы, и с этими критериями в большинстве случаев связаны те или иные точки зрения на то, что собственно изучает или должна изучать математика. По моему мнению, все эти точки зрения дают в лучшем случае достаточные условия, не являющиеся, однако, как показывает опыт исторического развития математики, необходимыми.

В качестве первого такого условия назову условие непосредственной полезности, приложимости к практике той или иной математической теории. Это условие имеет своей предпосылкой то, что математика изучает тот же материальный мир, что и другие естественные науки, ту же окружающую нас природу, но только несколько отличными от других естественных наук методами, поэтому ценно в математике лишь то, что приложимо к практике. Однако это решительно опровергается историческим развитием нашей науки и выработанными ею традициями, в силу которых мы высоко ценим такие математические области, как различные главы теории чисел и геометрии, в частности алгебраической, далёкие от приложений к практике.

Впрочем и, казалось бы, бесспорная достаточность критерия практической приложимости математической теории может подвергаться некоторым сомнениям с общефилософской точки зрения вследствие того направления, которое приняли приложения математических наук в последние десятилетия. Во всяком случае не недостаток практической приложимости его теоретических работ поверг Эйнштейна в конце его жизни в тяжёлые и мрачные сомнения о ценности его научной деятельности.

Многие хорошие математики склонны оценивать достоинства математической работы с точки зрения трудностей, которые в этой работе преодолены: математический результат хорош, если он труден, если его доказательство потребовало от его автора больших творческих усилий. Этот, я бы сказал, спортивный подход к математике так же даёт, как правило, достаточные условия для оценки достоинства математической работы: теоремы, доказательства которых представили большие трудности, обычно являются и интересными, но необходимым условие трудности доказательства теоремы для важности и значительности этой теоремы всё же не является. Например, основные теоремы Штейница об алгебраических полях и их расширениях не являются особенно трудными, однако их значение для развития современной алгебры чрезвычайно велико. Не являются особенно трудными и доказательства основных теорем Лебега об его мере и интеграле, между тем современный математический анализ был бы невозможен без этих теорем. Я уже не говорю о собственно канторовских теоремах по теории множеств, положивших начало всей теоретико-множественной математике новейшего времени. Не следует забывать, что наряду со спортивной трудностью математических результатов существует их идейная значительность, и эти две различные вещи не следует смешивать. Всё это хорошо понимал Гильберт; в своих разговорах об общих познавательных проблемах, связанных с математикой (а Гильберт охотно вёл такие разговоры), он любил отмечать различные ингредиенты математического познания, в частности и логику, и геометрическую интуицию, и призывал к гармонии между ними.

То, что мы в математике во всяком случае склонны оценивать трудность, преодолённую при получении того или иного результата, является одним из проявлений того общего факта, что мы в математике не отделяем собственно результат работы от процесса его получения и содержание от формы. Это сближает математику с искусством и делает возможным эстетический подход к математической работе и математическому творчеству. В некоторой степени эстетический подход возможен и, вероятно, даже неизбежен в применении ко всякому творческому процессу, в частности и к научному. Мне приходилось быть свидетелем такого подхода и, например, со стороны выдающихся врачей-хирургов. Но если говорить о теоретическом научном познании, то нигде этот подход, критерий красоты и внутреннего совершенства, не проявляется с такою силою, яркостью и убедительностью, как именно в математике. Для Гильберта математика, с одной стороны, всегда есть познание, постижение реальности, с другой стороны, субъективно она для него в первую очередь является увлекательным искусством; недаром основным эмоциональным образом, возникающим у Гильберта, когда он говорит о математике, и прежде всего о теоретико-множественной математике, является образ волшебного сказочного или райского сада во всевозможных вариациях этого образа.

Гильберт делился своими философско-математическими воззрениями и в своих научно-философских докладах, которые он в последние годы своей творческой жизни часто делал для достаточно широкой, не чисто математической аудитории, например, в своих гамбургских лекциях 1923 года, в своих ещё более поздних выступлениях в обществе немецких естествоиспытателей и врачей и в других публичных выступлениях. Не боялся Гильберт затрагивать серьёзные общие математико-познавательные проблемы и в самой непринуждённой обстановке, у себя дома за ужином, а также в университетском, главным образом, студенческом купальном заведении, усердным посетителем которого он был. В этом заведении, у знаменитого «купального мастера» Кли (так звали заведующего этим заведением) постоянно бывали и супруги Курант, и Эмми Нётер, и знаменитый гидромеханик Прандтль, и не менее знаменитый химик Тиман и много других известных учёных. Во время своего пребывания в Гёттингене посещал купальню Кли и Отто Юльевич Шмидт, с которым старый Кли особенно любил вступать в философско-политические дискуссии. Постоянными посетителями Кли были, конечно, и находившиеся в Гёттингене молодые математики, в том числе Хопф, Г. Леви и я. Между прочим, с основными идеями знаменитой гильбертовой работы о бесконечном я впервые познакомился, именно когда Гильберт рассказывал о ней у Кли.

Среди моих многочисленных встреч с Гильбертом была у меня в первый период нашего знакомства, летом 1923 или 1924 года, и одна специально данная им мне «математическая аудиенция». Она происходила в саду гильбертовского дома в Гёттингене, в беседке, и первою своею частью имела сделанный Гильбертом связный обзор основных геометрических проблем; это был как бы непринуждённый конспект лекций по наглядной геометрии, прочитанных Гильбертом в этом или в предыдущем летнем семестре. За этой первой частью беседы последовала вторая часть: она началась с того, что Гильберт спросил меня о результатах и проблемах в близких мне областях топологии, и именно о тех из этих результатов и проблем, которые кажутся мне наиболее важными. В ответ на это предложение я рассказал Гильберту о некоторых результатах в теории топологических пространств и в теории размерности. Наибольшее впечатление произвели на Гильберта понятие лебеговой размерности и факт её совпадения в широких предположениях с индуктивной размерностью. Далее последовала ещё более непринуждённая беседа на математические, и не только математические темы.

Гильберт был очень прост в обращении с молодыми математиками. В нём не было того, что называется генеральством или недоступностью, ни даже просто важностью, что в некоторой степени было присуще, например, Ландау. Однако во всяком обществе математиков, большом или маленьком, Гильберту всегда очевидным образом принадлежало первое место; во всяком разговоре на любую тему его участие всегда и без всякого исключения было ведущим. Это никем и никогда не подчёркивалось именно потому что было для всех очевидным.

Гильберт довольно часто приглашал гостей к себе домой вечером. Эти домашние приемы после краткой непринуждённой беседы на те или иные злободневные темы переходили в ужин и заканчивались обычно танцами, в которых деятельное участие принимал хозяин дома. Однако танцевать с Гильбертом (он танцевал почти исключительно вальс) было не очень просто, потому что он постоянно менял, так сказать, ориентацию танца, танцуя то справа налево, то слева направо: когда он танцевал в одном направлении вращения, у него скоро начинала кружиться голова. Излюбленной партнёршей Гильберта в танце была Клерхен, когда-то домашняя работница в доме Гильберта, уже давно сделавшаяся полноправным и общепризнанным членом семьи. Хотя Клерхен уже давно жила в доме Гильберта, она была значительно моложе своих хозяев. В описываемое мною время, когда Гильберт уже перешагнул через своё шестидесятилетие, а фрау Гильберт была совсем близка к этому, Клерхен ещё заведомо не было пятидесяти лет. Атмосфера гильбертовского дома была очень приятна, очень уютна и патриархальна. Вся эта атмосфера была созданием фрау Гильберт. Это была обаятельная, очень умная женщина, чрезвычайно удачно и с настоящим искусством выполнявшая свою в действительности совсем не лёгкую роль жены великого учёного, бывшего, в то же время, очень сложным и совсем не лёгким в обхождении человеком. Ум, тонкий такт и обаяние фрау Гильберт были неразрывно связаны с присущим ей тонким чувством юмора и подлинным талантом общения с людьми. Трудной страницей жизни семейства Гильберта была тяжёлая безнадёжная болезнь сына.

Гильберт очень тяжело пережил гитлеровский переворот в Германии, оторвавший, в частности, от него многих близких его друзей, самым близким из которых был Курант. Тем не менее не только своё семидесятилетие 22 января 1932 года, но и последовавшие за ним несколько лет Гильберт не проявлял какого бы то ни было физического или душевного упадка, и это несмотря на то, что за пять лет до этого в 1927–28 годах тяжело болел злокачественным малокровием (пернициозной анемией). В результате болезни Гильберт должен был сначала прекратить свои лекции в университете и вести свои научные семинары дома, а потом и вовсе прекратить педагогическую деятельность. Летом 1928 года врачи объявили состояние Гильберта безнадёжным. Но вскоре в Америке было открыто специфическое лечение пернициозной анемии печеночной терапией, и изготовлен соответствующий лечебный препарат. Большие медицинские связи фрау Ландау (она была дочерью знаменитого Эрлиха) позволили ей в числе первых получить этот препарат и доставить его Гильберту. Его применение к лечению Гильберта оказалось чудодейственным: больной, которому авторитетнейшие врачи предсказывали не более двух месяцев жизни, не только поправился за несколько недель, но в сентябре того же 1928 года смог принять деятельное участие в Международном математическом конгрессе в Болонье и сделать на этом конгрессе большой часовой доклад. Доклад этот, открывший собою конгресс, был подлинным триумфом Гильберта: ни до, ни после я не был свидетелем того, чтобы математик, или вообще учёный, удостаивался таких оваций, которые выпали на долю Гильберта после его доклада на конгрессе в Болонье. Аплодисменты такой силы и длительности мне приходилось слышать лишь после выступлений знаменитых артистов.

Оглавление

Гильберт

  ВСТУПИТЕЛЬНОЕ СЛОВО

  ПРЕДИСЛОВИЕ

  I ЮНОСТЬ

  II ДРУЗЬЯ И УЧИТЕЛЯ

  III ДОКТОР ФИЛОСОФИИ

  IV ПАРИЖ

  V ПРОБЛЕМА ГОРДАНА

  VI ПЕРЕМЕНЫ

  VII ТОЛЬКО ЧИСЛОВЫЕ ПОЛЯ

  VIII СТОЛЫ, СТУЛЬЯ И ПИВНЫЕ КРУЖКИ

  IX ПРОБЛЕМЫ

  X БУДУЩЕЕ МАТЕМАТИКИ 14

  XI НОВОЕ СТОЛЕТИЕ

  XII ВТОРАЯ МОЛОДОСТЬ

  XIII САМООТВЕРЖЕННАЯ ЖИЗНЬ В НАУКЕ

  XIV ПРОСТРАНСТВО, ВРЕМЯ И ЧИСЛО

  XV ДРУЗЬЯ И УЧЕНИКИ

  XVI ФИЗИКА

  XVII ВОЙНА

  XVIII ОСНОВАНИЯ МАТЕМАТИКИ

  XIX НОВЫЙ ПОРЯДОК

  XX БЕСКОНЕЧНОСТЬ!

  XXI ПОДАРЕННАЯ ЖИЗНЬ

  XXII ЛОГИКА И ПОЗНАНИЕ ПРИРОДЫ

  XXIII БЕГСТВО

  XXIV СТАРОСТЬ

  XXV ПОСЛЕДНЕЕ СЛОВО

ДАВИД ГИЛЬБЕРТ И ЕГО МАТЕМАТИЧЕСКИЕ ТРУДЫ * Герман Вейль

  ЛИТЕРАТУРА

  ТЕОРИЯ ИНВАРИАНТОВ

  АЛГЕБРАИЧЕСКИЕ ЧИСЛОВЫЕ ПОЛЯ

  АКСИОМАТИКА

  ИНТЕГРАЛЬНЫЕ УРАВНЕНИЯ

  ФИЗИКА

НЕСКОЛЬКО СЛОВ ИЗ ВОСПОМИНАНИЙ О ГИЛЬБЕРТЕ П. С. Александров