Неразумная обезьяна - Дэвид Роберт Граймс

Числа, которые можно представить в виде простых дробей, называются рациональными. Для пифагорейцев основу веры составляло то, что все числа можно представить именно в такой форме, и рациональность чисел была скалой, на которой зиждилась их духовная философия. Казалось, сама природа подтверждала их правоту: Пифагор и его последователи проявляли глубокий интерес к музыке, наблюдая возникновение гармонии при укорочении вибрирующей струны на определенную долю. Это можно продемонстрировать на хорошо настроенной гитаре: дерните открытую струну, и пусть она звучит. Теперь прижмите струну к грифу на середине ее длины, на отметке 12-го лада. Звук станет на одну октаву выше, чем при звучании открытой струны, так как частота колебаний увеличится в два раза. Если на электрогитаре вы прижмете струну в 24-ом ладу, то длина звучащей струны уменьшится еще вдвое, и в результате звук будет выше уже на две октавы. Это метафизическое знание о мелодике и гармонии укрепляло уверенность в божественном происхождении упомянутых отношений. Не было никаких оснований оспаривать божественную нумерологию – для последователей Пифагора все сущее было числом, и все сущее было совершенно.

Но даже самая красивая теория может рухнуть под натиском безобразной реальности. Опровержение пифагорейской философии явилось не от внешних врагов, а от верного ученика. О жизни Гиппаса из Метапонта известно очень мало, но имеющиеся скудные сведения заставляют думать, что это был преданный пифагореец, который даже в мыслях не допускал возможность оспаривать очевидность рациональности.

Существуют разные версии рассказа о том, как именно он нанес серьезную рану пифагорейской философии, но чаще всего цитируют работу Гиппаса о квадратном корне из 2. Это число имело особую важность для Пифагора. Рассмотрим единичный квадрат, длина каждой стороны которого равна 1. Согласно знаменитой теореме, длина диагонали этого квадрата равна в точности? 2. Это значение имело для Пифагора особую важность, ибо, хотя приблизительное значение составляло 1, 414, вывод точного мистического соотношения был не очевиден. Несомненно, пифагорейцы очень старались вывести такое рациональное значение: 99/70 отличается от истинного ответа меньше, чем на 1/10000. Дробь 665857/470832 дает еще большее приближение, отличающееся от истинной величины не более чем на одну триллионную долю. Но простого приближения было недостаточно; надо было получить точное, единственное соотношение, чтобы подтвердить правильность веры. Однако решение в руки не давалось. Воспользовавшись красивой аргументацией, Гиппас представил беспощадное и краткое доказательство того, что поиск точного отношения – абсолютно бесплодная затея. Первым делом Гиппас предположил, что такая несократимая дробь существует, то есть, ?2 = P/Q.

Следующим шагом стало избавление от корня, и так как действие в одной части уравнения требует выполнения такого же действия в другой части для сохранения равносильности, Гиппас возвел в квадрат обе части уравнения и после перестановки получил следующее уравнение: 2Q

= P

. На первый взгляд это уравнение мало помогает делу, но Гиппас заметил то, что – в силу своей тривиальности – прежде игнорировалось: P

ровно в два раза больше, чем Q

. Но P

может быть четным числом только в том случае, если четным числом является P, а значит, его можно обозначить как 2К. Но вернувшись к нашей предыдущей записи, мы получаем 2Q

= (2K)

= 4K

и, таким образом, можем утверждать, что Q

= 2K

. Снова использовав тот же довод, мы можем утверждать, что Q, по необходимости, является четным числом. Но этого не может быть, так как мы уже определили, что дробь P/Q является несократимой, а отношение двух четных чисел всегда является сократимой дробью. Следовательно, мы пришли к неразрешимому противоречию. Это был поразительный вывод: просто предположив, что совершенное соотношение существует, Гиппас показал, что это допущение приводит к абсурду.

Единственным выходом из противоречия было заключить, что для выражения корня квадратного из 2 не существует рационального числа, то есть – не существует красивого и магического целочисленного соотношения. На горизонте замаячил демон иррациональности, потрясший веру до основания; святости божественной пропорциональности был нанесен сокрушительный удар. Мало того: последовательное применение метода – доказательства от противного – показало, что? 2 не является дьявольским исключением, единственной аномалией, для существования которой можно было придумать рациональное обоснование. Наоборот, новый метод доказательства позволил обнаружить и новый класс чисел – чисел, непредставимых в форме точного соотношения и названных иррациональными. Вдобавок, словно для того, чтобы окончательно уязвить пифагорейцев, та же логика привела и к другому открытию: множество иррациональных чисел бесконечно больше, чем множество всех рациональных чисел [8 - Это не фигура речи: на самом деле существуют разные типы бесконечности. Наименьшее множество – это множество натуральных чисел (1, 2, 3, …), представляющее собой “счетную” бесконечность. Множество действительных чисел (включающее и иррациональные) содержат бесконечно больше элементов и являются “несчетными”. Рассмотрение этого вопроса выходит за рамки настоящей книги, но есть одна интересная мысль, о которой непременно стоит упомянуть. Бесконечности анализируются отнюдь не интуитивно; самое малое по числу элементов бесконечное множество называют “алеф-ноль”; из его причудливых свойств можно выделить то, что алеф-ноль плюс или минус конечное множество дает в результате снова алеф-ноль. Этот факт породил шутку о теории чисел: “Алеф-ноль бутылок пива стоит на полке бара. Возьмем одну бутылку и пустим ее по кругу. Но на полке все равно останется алеф-ноль бутылок пива! ” Жаль, что очень мало пересечение множества всех теоретиков чисел с множеством комиков. ].