Лев Понтрягин - Жизнеописание Л. С. Понтрягина, математика, составленное им самим

• Название: Жизнеописание Л. С. Понтрягина, математика, составленное им самим
• Автор: Лев Понтрягин
• Издательство: Прима
• Жанр: Биографии и Мемуары
• Год: 1998

С именем Понтрягина связана целая эпоха в развитии математики. Труды Л. С. Понтрягина оказали определяющее влияние на развитие топологии и топологической алгебры. Он заложил основы и доказал основные теоремы в оптимальном управлении и теории дифференциальных игр. Его идеи во многом предопределили развитие математики в XX веке.

Текст публикуемого ниже «Жизнеописания...» был написан, по воспоминанию вдовы Льва Семёновича — Александры Игнатьевны Понтрягиной, после тяжёлой болезни, зимой 1982–83 года, и подготовлен к изданию по рукописи, предоставленной вдовой.

Книга насквозь лична и субъективна, но в ней хорошо отражена эпоха развития науки в Советском Союзе, в частности — развитие математики. Она поражает своей правдивостью и открытостью. В этом, может быть, и есть её историческая и воспитательная ценность.

---

33

Отчет об этом заседании был опубликован в журнале «Фронт науки и техники» за 1936 г.

34

См. работу «Гомотопическая классификация отображений (n+2)-мерной сферы в n-мерную. Опубликовано в кн.: Понтрягин Л. С. Избранные научные труды. Т. I. — М.: Наука, 1988.

35

Книга «Гладкие многообразия и их применения в теории гомотопий» была опубликована в 1955 г. (М.: изд-во АН СССР), второе издание в 1976 г., третье — в 1985 г. Опубликована также в кн.: Понтрягин Л. С. Избранные научные труды. Т. I. — М.: Наука, 1988.

36

См. работу 1942 г. «О нулях некоторых элементарных трансцендентных функций» и добавление к ней, написанное в 1953 г. Опубликовано в кн.: Понтрягин Л. С. Избранные научные труды. Т. II. — М.: Наука, 1988.

37

См. работу «Эрмитовы операторы в пространстве с индефинитной метрикой». Опубликовано в кн.: Понтрягин Л. С. Избранные научные труды. Т. II. — М.: Наука, 1988.

После этой основополагающей работы теория самосопряжённых операторов в пространстве с индефинитной метрикой получила развитие в работах Крейна, Лангера и др. (см. монографию: Азизов Т. Я., Иохвидов И. С. Основы теории линейных операторов в пространствах с индефинитной метрикой. — М.: Наука, 1986). Эта теория находит самые разнообразные применения в дифференциальных уравнениях, теории колебаний и волноводов, оптимальном управлении и др.

38

Книга «Основы комбинаторной топологии» была издана в 1947 г., второе издание в 1976 г., третье — в 1986 г.; переведена на ряд иностранных языков.

39

Результаты Рохлина по топологии подробно обсуждаются в книге «В поисках утраченной топологии» (М.: Мир, 1989). Там же приведена библиография работ В. А. Рохлина.

40

Основные работы Л. С. Понтрягина о теории дифференциальных уравнений с малым параметром приведены в книге: Понтрягин Л. С. Избранные научные труды. Т. II. — М.: Наука, 1988.

41

О работах Л. С. Понтрягина в области дифференциальных игр см. работу: Никольский С. М. О работе Понтрягина в области линейных дифференциальных игр преследования. — В кн.: Никольский С. М. Первый прямой метод Понтрягина в дифференциальных играх. — М.: МГУ, 1984.

42

Принцип максимума Понтрягина получил широчайшее применение в технике. В качестве примера, приведём здесь справку, выданную ЦАГИ Л. С. Понтрягину.

Применение принципа максимума и теории дифференциальных игр в современной механике полёта

Принцип максимума и теория дифференциальных игр Л. С. Понтрягина нашли широкое и важное применение в следующих работах, проведённых в ЦАГИ.

1. Исследование и выбор оптимальных траекторий, оптимальных параметров и разработка методов оптимизации характеристик летательных аппаратов (ЛА) различного назначения:

⚫ оптимальное пространственное выведение;

⚫ оптимальное выведение на орбиту искусственных спутников Земли, Луны и планет;

⚫ оптимальное маневрирование ЛА, в том числе их стыковка;

⚫ стабилизация и оптимальное управление ориентацией ЛА;

⚫ оптимальные межпланетные перелёты, в том числе с двигателями малой тяги.

2. Решение задач динамики полёта и управления входом в атмосферу:

⚫ исследование возможности полёта ЛА со скоростями входа, превышающими вторую космическую (обеспечение коридора входа, выдерживание ограничений по перегрузке, тепловым и температурным режимам);

⚫ оптимальное выведение на орбиту искусственного спутника планеты (в том числе Марса) с использованием аэродинамического торможения в атмосфере;

⚫ оптимальное управление боковой дальностью

⚫ построение зон достижимости и оптимальное пространственное движение в заданную точку земной поверхности.

3. Исследование оптимальных траекторий и оптимальных режимов полёта самолёта:

⚫ построение оптимальных траекторий и режимов набора высоты, в том числе для рекордных полётов по высоте и скороподъёмности;

⚫ исследование оптимальных пространственных траекторий высокоманёвренных самолётов;

⚫ исследование оптимальных взлётно-посадочных режимов, в том числе с минимизацией шума, создаваемого самолётом на местности.

4. Разработка методов исследования игровых задач механики полёта самолётов:

⚫ игровые задачи преследования–уклонения;

⚫ задачи управления в условиях неполной информации;

⚫ задачи идентификации и наблюдения в механике полёта на основе минимаксных критериев точности.

Кроме того, идеи принципа максимума проникли в ряд нетрадиционных областей управления и стимулировали развитие следующих научно-технических направлений:

⚫ численные методы оптимизации (методы поиска экстремума функции многих переменных на основе различной информации о функции);

⚫ методы аппроксимации, интерполяции и сглаживания функции и их приложения к задачам аналитического описания геометрии внешних форм летательных аппаратов, автоматизация изготовления аэродинамических моделей на станках с ЧПУ (числовым программным управлением) и др. актуальным и перспективным задачам разработки систем автоматизации проектирования летательных аппаратов (САПР ЛА);

⚫ разработка методов построения законов и систем управления, позволяющих реализовать преимущества оптимальных режимов и оптимальных траекторий;

⚫ методы оптимального управления аэродинамическими трубами и др. Многие из рассмотренных выше вопросов входят в программы спецкурсов, читаемых на кафедре механики полёта в МФТИ.

Заместитель начальника ЦАГИ, член-корреспондент АН СССР Г. С. Бюшгенс

43

Книга В. Г. Болтянского, Р. В. Гамкрелидзе, Е. Ф. Мищенко и Л. С. Понтрягина «Математическая теория оптимальных процессов» была опубликована в 1961 г., переиздавалась в 1969, 1976 и 1983 гг. Переведена на ряд иностранных языков.

В 1989 г. (М.: Наука) вышла книга Л. С. Понтрягина «Применение принципа максимума в оптимальном управлении», содержащая основные результаты коллективной монографии. Переиздана в 1998 г. (Принцип максимума. М.: Фонд математического образования и просвещения).

44

Первое издание книги Болтянский В. Г. «Математические методы оптимального управления» было опубликовано в 1966 г., второе — в 1969 г.

45

См. работу «Оптимальные процессы регулирования» (УМН, 1959, т. 14, № 1, с. 3–20).

46

Книга Л. С. Понтрягина «Обыкновенные дифференциальные уравнения» издавалась на русском языке в 1961, 1965, 1970, 1974 и 1982 гг. Переведена на английский, китайский, японский, немецкий, болгарский, польский и испанский языки.

В 1975 г. за эту книгу Л. С. Понтрягину была присуждена Государственная премия СССР.

47

На русском языке опубликованы сборники докладов на математических конгрессах: Международный математический конгресс в Амстердаме 1954 г.: Обзорные доклады (М.: Физматгиз, 1961); Международный математический конгресс в Эдинбурге 1958 г.: Обзорные доклады (М.: Физматгиз, 1962); Труды международного конгресса математиков. Москва, 1966 (М.: Мир, 1968); Международный конгресс математиков в Ницце, 1970: Доклады советских математиков (М.: Наука, 1972).

48

На русском языке опубликована книга Р. Айзекса «Дифференциальные игры» (М.: Мир, 1967).

49

См. книгу Кострикин А. И. Введение в алгебру. — М.: Наука, 1977.

50

Первое издание книги Я. Б. Зельдовича «Высшая математика для начинающих» было опубликовано в 1960 г., пятое — в 1970-м.

Уместно привести отрывок из предисловия Я. Б. Зельдовича к пятому изданию книги:

«Уже в заглавии книги выражена задача — дать читателю первое представление о дифференциальном и интегральном исчислении и, применяя эти методы к важнейшим разделам физики, показать значение и силу высшей математики...

За годы, прошедшие после первого издания (1960 г.), отшумели дискуссии, в которых автора обвиняли в математической нестрогости и чуть ли не в развращении молодёжи приблизительным, легкомысленным.

В сущности сталкивались два различных подхода к обучению.

Во многих учебниках изложение ведётся в форме, напоминающей диспут двух учёных. Учащийся представляется как противник, выискивающий всевозможные возражения. Педагог последовательно, строго логически разбирает эти возражения одно за другим и неопровержимо доказывает правильность своих положений.