Тяпкин А.,Шибанов А. - Пуанкаре

• Название: Пуанкаре
• Автор: Тяпкин А. Шибанов А.
• Жанр: Биографии и Мемуары

Книга о жизни французского математика, физика-теоретика, академика Анри Пуанкаре.

ПУАНКАРЕ (Poincare) Жюль Анри (29.4.1854, Нанси, — 17.7.1912, Париж), французский математик, член Парижской АН (1887).

---

Полен д'Андеси своим происхождением по материнской линии была внучкой крупнейшего биолога Изидора Жоффруа Сент-Илера и правнучкой знаменитого Этьена Жоффруа Сент-Илера. С самого детства она уже имела представление о той жизни, которую следует вести ученому, преданному науке. По свидетельству Аппеля, мадам Пуанкаре "окружала своего мужа семейной атмосферой, глубоко тихой и спокойной, которая только и позволяет гигантскую работу мысли".

В свободные от работы часы Пуанкаре охотно и с любовью занимался воспитанием своих детей, став для них первым авторитетом по любому вопросу. Высоко ценились у них даже его художественные способности. То, что в свое время вызывало досаду учителей, а ныне довольно иронично воспринималось студентами Сорбонны, приводило в восторг самое юное поколение семьи Пуанкаре. Рисунки отца охотно принимались в качестве почетной награды за успехи. Универсальные наклонности Анри как бы равномерно распределились между его детьми. У старшей дочери проявилось литературное дарование, но абсолютно отсутствовала склонность к точным наукам; у младших дочерей — наоборот. Сын его со временем блестяще окончит Политехническую школу. Когда он показал отцу написанную им диссертационную работу на звание бакалавра, Пуанкаре, вспомнив свои лицейские успехи на поприще словесности, исправил ошибки в двух латинских стихотворениях, использованных в этом сочинении.

В отношениях с людьми Пуанкаре проявлял свойственную ему терпимость и непредвзятость. Никто не слышал от него безапелляционного, категоричного суждения. Для начинающих ученых он был самым доброжелательным судьей, обладающим к тому же удивительной широтой взгляда. Прославленный метр никогда не принуждал молодых дебютантов следовать его авторитетным воззрениям, предоставляя каждому полную инициативу. Единственное, чем он пытался их заинтересовать, — это жаждой научного поиска. Но, когда дело доходило до оценки результатов работы, Пуанкаре становился весьма требовательным. Впрочем, строгость эта всегда исходила из интересов науки и не задевала достоинства его младших коллег. "Среди кандидатов, которые не смогли получить его одобрения, ни один не подверг сомнению благородство мотивов, по которым ему было отказано в предпочтении", — свидетельствует Г. Бигурдан, коллега Пуанкаре по университету.

Пуанкаре мало заботился о почестях и славе. Не интересовали его и высокие административные посты в науке. Он отказался от руководства Парижской обсерваторией, хотя многие сочли бы эту должность, которую исполнял в свое время знаменитый Леверье, великой честью для себя. Зато, когда после смерти профессора Калландро военный министр из финансовых соображений решил закрыть курс общей астрономии в Политехнической школе, Пуанкаре, несмотря на свою неимоверную загруженность, взялся читать эту дисциплину без оплаты, только чтобы сохранить ее в учебной программе.

Помимо Сорбонны и Политехнической школы, Пуанкаре с 1902 года преподает в Высшей национальной школе почты и телеграфии, читая там лекции по теории электричества. Это была его дань еще одному увлечению. Да и не он один был захвачен проблемами беспроволочной телеграфии — одержимость ею в начале века была массовой. С тех пор как А. С. Попов, молодой преподаватель Минного офицерского класса в Кронштадте, развивая опыты Герца, создал первое в мире действующее устройство беспроволочного телеграфа, это открытие заворожило умы и затмило многие научные достижения. Пуанкаре изумлен и недоумевает: академики, отвергнув кандидатуру Марии Кюри, имеющей столь огромные заслуги в исследовании радиоактивности, избирают в Парижскую академию Бранли, изобретателя когерера — устройства, играющего весьма важную роль в радиотехнике. В Париже основывается общество по применению беспроволочной телеграфной связи между городами Франции. Резко возрос спрос на знания в области теории электричества. К исследованиям электрических колебаний подключаются крупнейшие физики того времени.

Начиная с 1890 года Пуанкаре публикует целую серию статей по теории опытов Герца, показавших существование предсказанных Максвеллом электромагнитных волн и возможность их получения с помощью простых приборов. А в 1899 году выходит в свет его книга "Теория Максвелла и герцевские колебания. Беспроволочная телеграфия". В этой работе, учитывая стремление широких кругов практиков приобщиться к физическим основам беспроволочной телеграфии и высокочастотных электрических колебаний, он в элементарной форме, без всяких расчетов разъясняет наиболее трудные вопросы. Как и других физиков, Пуанкаре интересует задача распространения волн вдоль проводов. Сам Герц решал ее в предположении бесконечно тонкого проводника. Такие известные ученые, как Д. Д. Томсон, лорд Рэлей, Друде и Пуанкаре, пытаются найти решение для более реальной задачи, в которой учитывается толщина провода. Пробовали было рассматривать электромагнитные волны по аналогии со звуковыми и световыми, но получили явное противоречие с опытом. Пуанкаре первый указал, что противоречия объясняются затуханием волн телеграфии. Причем затухание это вызвано двумя причинами: расходами энергии волны на излучение и на тепловой нагрев провода. Опыты как будто бы свидетельствовали, что преобладает второй механизм затухания.

Наибольшего успеха в этих теоретических исследованиях добиваются лорд Рэлей и Пуанкаре. Они рассматривают явление с общих позиций теории Максвелла, отводя основную роль изменению электромагнитного поля и влиянию на него проводников и заряженных диэлектриков. Это был совершенно новый подход для электротехников того времени, привыкших иметь дело лишь с расчетами разности потенциалов и силы тока в замкнутых электрических цепях с определенными сопротивлениями, индуктивностями и емкостями. Кирхгоф, один из основателей этой теории электрических цепей, применив старый проверенный метод и даже не принимая во внимание электромагнитное поле вокруг проводника, получил "телеграфное уравнение", описывающее распространение электромагнитных колебаний вдоль линии. Пуанкаре тоже вывел "телеграфное уравнение", но уже с чисто максвелловской точки зрения, имея дело с электромагнитными волнами вне проводника. Но его более строгий и более глубокий метод не выдержал конкуренции с методом Кирхгофа, хотя на основании этого метода лорд Рэлей еще до 1900 года предсказал техническое использование волноводов. Инженеры-электротехники предпочли более простой и более привычный им подход теории электрических цепей, отказавшись от всех богатств более тонкой, но более сложной теории. Они уподобились тому эфору из древней Спарты, который сорвал с музыкального инструмента две дополнительно введенные струны. Ему было неважно, что инструмент усовершенствован и дает новые аккорды. Он жаждал вернуться к привычному.

К тому же радиотехника вскоре облюбовала длинные волны, для которых классическая теория XIX века давала весьма удовлетворительную картину явлений, происходящих в приемниках и передатчиках, и представляла все результаты в знакомой и наглядной форме. Даже для расчета антенн и фидеров старая теория была вполне приемлемой. Почти тридцать лет все монографии и учебные пособия пропагандировали исключительно теорию электрических цепей, теорию прошлого века. Несколько поколений инженеров воспитывались на этих классических методах, не зная более строгих и точных. Лишь с развитием техники сверхвысоких частот, имевшей дело с дециметровыми и миллиметровыми волнами, проявилась несостоятельность широко применяемых теоретических средств. Только тогда обратились к уравнениям электромагнитного поля и к более сложным математическим методам. Пуанкаре смотрел слишком далеко вперед, его теория намного опережала происходящие события. В этом была ее сила, в этом была и ее слабость.

Еще одна его математическая формула завтрашнего дня была получена в исследованиях дифракции радиоволн проводящей сферой. Пуанкаре пытался объяснить явление распространения радиосигналов на большие расстояния. В мемуаре 1909 года он выводит основную формулу теории распространения радиоволн, устанавливающую закон угасания сигнала по мере удаления от источника колебаний. Математический метод, с помощью которого автор пришел к этому результату, вызвал оживленный обмен мнениями на страницах различных научных журналов того времени. Но только в середине XX века формула Пуанкаре для амплитуды дифрагированной волны была окончательно подтверждена исследованиями Ватсона.

Некоторые свои статьи Пуанкаре посвящает вопросу об униполярной индукции, вызвавшей в то время нескончаемые споры, методам расчета периода вибратора, истолкованию явления множественного резонанса, казавшегося весьма парадоксальным. В 1910 году он занимается разработкой способа передачи сигналов времени на корабли, находящиеся в открытом море. Это позволило бы отказаться от дорогих и сложных в эксплуатации хронометров. Вклад его в новую отрасль техники заслуженно оценен современниками. Французское правительство доверило ему председательство в межведомственной комиссии, которая должна была координировать применение беспроволочной телеграфии.