Лекция 10. «Наука и политика» - наука Франции эпохи Великой Французской Революции и Наполеона
Энциклопедисты идейно подготовили Великую Французскую Революцию 1789-1794 гг. с ее лозунгом «Свобода, равенство и братство». Следовавшие за ними ученые Франции принимали активное участие и в ВФР, и в последовавшей за нею эпохе Наполеона. Активными участниками событий этой эпохи были Гаспар Монж (1746-1818), Лазар Карно (1753-1823) и Пьер Лаплас (1749-1827).
Сын мелкого торговца Гаспар Монж учился в Военной Академии в Мезьере (в Арденнах) и стал преподавать там уже в 1768 году. Он создал начертательную геометрию – прикладную дисциплину об изображении пространственных фигур на плоскости и о построении по плоским чертежам пространственных фигур, которая стала необходимой частью инженерной подготовки. Поначалу метод Монжа составлял секрет, как имеющий оборонное значение. В 1780 году Монж стал членом Парижской АН. В годы ВФР создаются вместо старых университетов новые учебные заведения: Политехническая школа (готовящая инженеров), Нормальная школа (готовившая учителей). Монж принимает активное участие в их организации и затем возглавляет их. О задачах народного образования выразительно говорит Монж в предисловии к своей «Начертательной геометрии» (1795) (прочесть первую часть его). В годы Революции Монж занимал много высоких административных постов: был морским министром в правительстве в 1792-93 гг., подписал постановление суда о казни Людовика 16, как председатель правительства в тот месяц, участвовал в работе Комиссии мер и весов (разработавшей десятичную систему – метр, килограмм и т.д.), организовывал снабжение революционных армий оружием (в 1794 году опубликовал сочинение «Описание искусства изготовления пушек»), побудил Конвент к изготовлению военных воздушных шаров, и т.д. Монж был активным якобинцем, но после свержения Робеспьера Монж все-таки остался в живых.
С 1795 по 1798 год главная забота Монжа – Политехническая школа. Он фактически создал модель инженерного образования будущего. В 1796-1797 году Монж был в составе комиссии французских ученых и художников, которая взыскивала репарации с Италии после Наполеоновского похода в Италию (попросту – грабила Италию, но Монж при этом считал, что Наполеон несет свободу в Италию, и личная его честность никогда не подвергалась сомнению). В эти годы Монж стал близок к Наполеону и он взял его (вместе с другими учеными – математиком Фурье, химиком Бертолле, физиком Сент-Илером и др.) в свою Египетскую экспедицию ( май 1798 – октябрь 1799). По приказу Наполеона Монж организует в Каире и Александрии Египетский институт. Научная деятельность его была полезна (в частности, был найден тот двуязычный камень, который в 1822 году помог Шамполиону расшифровать египетские иероглифы). При бегстве из Египта Наполеон Монжа и Бертолле взял с собой. В годы консульства (1799-1804) и Империи (1804-1814) Наполеон назначает Монжа сенатором (вместе с Лапласом и Лагранжем), делает его графом, первым награждает орденом Почетного легиона. В науке Монж занимает теорией механизмов, дифференциальной геометрией и дифференциальными уравнениями (обозначения Монжа, уравнения Монжа-Ампера и т.д.), много сил отдает работе в Политехнической школе. Наука, Наполеон и Политехническая школа – три главные привязанности Монжа. Во время Реставрации Монж был лишен всех титулов и знаний (в том числе и академических). Монж уезжает в эмиграцию в Бельгию, где и умирает в,1818 году. Похоронили его в Париже на кладбище Пер-Лашез.
В истории науки известны имена отца и сына Карно. Старший из них Лазар Никола Карно (1753-1823) учился в 70-е гг. в Мезьерской инженерной школе у Монжа. Занимался геометрией и анализом, теорией механизмов. В геометрии треугольника известна теореме Карно – обобщение теоремы Менелая на случай пересечения сторон треугольника с алгебраической кривой порядка п. Лазар Карно с энтузиазмом встретил ВФР, был в 1792-1795 гг. членом Конвента, в 1794 году его президентом, членом Комитета общественного спасения. Карно создал 14 армий Французской республики, разработал план ряда кампаний и руководил ими. Был прозван «организатором побед». Был одним из пяти членов Директории, военным министром во времена Консульства, но голосовал (единственный) против установления империи, после чего ушел в отставку. Во время «Ста дней» Наполеона стал министром внутренних дел, а во время Реставрации был выслан из Франции и жил в Варшаве и Магдебурге. Но 1883 году его прах был перенесен в Пантеон в Париже.
Недолгой была жизнь сына Лазара Карно – Никола Леонара Карно (1796-1832). Он окончил Политехническую школу, стал военным инженером, но после разгрома армий Наполеона вышел в отставку. Никола Карно один из создателей теории тепловых двигателей и термодинамики. В термодинамике круговой тепловой процесс называется циклом Карно. Единственная работа Н.Карно вышла в 1824 году и называется «Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу».
Ученым, очень много сделавшим для науки, и обласканным всеми правительствами (обоих Людовиков (16 и 18), Республики, Наполеона), был Пьер Симон Лаплас (1749-1827). Он родился в бедной крестьянской семье в Нормандии, учился в одном из монастырей и с 1766 года жил в Париже. По рекомендации Даламбера получил место преподавателя в военной школе. В 1785 году стал членом Парижской АН. В своих политических взглядах принципиальностью не отличался. В годы ВФР принимал активное участие с организации Нормальной и Политехнической школ, был председателем Палаты мер и весов, в 1799 году стал министром внутренних дел, однако скоро был уволен Наполеоном, так как «вносил слишком много бесконечно малых в дела государства». Наполеон сделал его сенатором, графом и наградил орденом Почетного легиона, в 1814 году Лаплас голосовал за низвержение Наполеона, а Людовик 18 сделал Лапласа пэром и маркизом. Но в науке Лаплас был честен и продуктивен.
Лаплас завершил создание небесной механики на основе закона всемирного тяготения Ньютона: доказал устойчивость Солнечной системы, исследовал движения планет и их спутников, развил и обосновал гипотезу Канта о возникновении Солнечной системы (эту гипотезу стали называть гипотезой Канта-Лапласа). Свои исследования Лаплас опубликовал в многотомном трактате «Небесная механика». Когда Наполеон спросил Лапласа, почему в этом трактате не сказано о Боге, то Лаплас ответил Наполеону: «Государь, я не нуждаюсь в этой гипотезе». Небольшая популярная книга Лапласа «Изложение системы мира» характеризует Лапласа как блестящего литератора и за эту книгу он был избран членом Французской Академии (в 1816 году), став одним из сорока «бессмертных».
В математике много занимался теорией дифференциальных уравнений (уравнение Лапласа, оператор Лапласа и т.д.). Совместно с Лавуазье Лаплас вел исследования о горении водорода в кислороде, о теплопроводности и расширении тел при нагревании и т.д.
Хотя астрономические работы Лапласа демонстрируют его механический детерминизм, но Лаплас в большой степени сформировал как науку теорию вероятностей. Он получил теоремы сложения и умножения вероятностей, ввел понятие математического ожидания и др. Еще при жизни Лапласа его «Аналитическая теория вероятностей» (1812), которую он посвятил Наполеону Великому, издавалась трижды.
Одним из первых преподавателей в Политехнической школе был советник Наполеона по науке Жан Батист Фурье (1768-1830). Он принимал участие в Египетском походе и внес большой вклад в египтологию. В математике он ввел тригонометрические ряды (ряды Фурье), суммой которых возможно представить любую функцию. Этот математический аппарат он применил в теории тепла и для решения дифференциальных уравнений (метод Фурье). Для его «Аналитической теории тепла» (1822) характерен детерминизм, господствовавший тогда в науке. Фурье также разрабатывал теорию численных решений алгебраических уравнений и проблемы теории вероятностей. После смерти Лапласа Фурье стал председателем Совета Политехнической школы.
В 1810 году окончил Политехническую школу ученик Монжа Жан Виктор Понселе (1788-1867). Он был лейтенантом инженерных войск наполеоновской армии, попал в плен и свой «Трактат о проективных свойствах фигур» написал в Саратове в 1813-1814 гг. Издал он его во Франции в 1822 году. В этом трактате проективная геометрия изложена как сформировавшаяся наука. Кроме того Понселе много занимался механикой, одновременно с Кориолисом ввел понятие работы, написал ряд учебников по индустриальной и прикладной механике. Занимал высокие военные посты, стал бригадным генералом. В 1848-1850 гг. был директором Политехнической школы.
Физику прославили во Франции тех времен Шарль Огюстен Кулон (1736-1806), Андре Мари Ампер (1775-1836), Огюстен Жан Френель (1728-1827) и Жозеф Луи Гей-Люссак (1778-1850).
Закон Кулона о взаимодействии двух точечных зарядов (1785) имеет ту же математическую структуру, что и закон всемирного тяготения Ньютона. Именем Кулона названа единица точечного заряда.
Ампер родился в Лионе, был из семьи аристократов и его отца казнили якобинцы в 1793 году. Он получил домашнее воспитание, к 14 годам прочитал все тома Энциклопедии. В 1804 переехал в Париж, преподавал в Политехнической и Нормальной школах. Ампер – один из основоположников электродинамики. Имя Ампера носит открытый им закон, единица силы тока, прибор для измерения силы тока – амперметр.
Выпускником Политехнической школы был Френель – один из основоположников волновой теории света. Он в 1818 году создал теорию дифракции света, а в 1825 году исследовал поляризацию света, которая в 1811 году была открыта Домеником Франсуа Араго (1786-1853). В 1823 году Френель стал членом Парижской АН. Основное сочинение – «Мемуар о дифракции света» (1819).
Гей-Люссак в 1802 году открыл закон зависимости изменения объема газа от температуры. Опираясь на этот закон, в 1808 году итальянец Амедео Авагадро (1776-1856) пришел к выводу , что в равных объемах различных газов при одинаковых условиях содержится одинаковое количество молекул (закон Авагадро). Независимо от него к такому же выводу в 1814 году пришел Ампер.
В стороне от политических бурь остался Адриен Мари Лежандр (1752-1833). Он занимался только математикой, написал много учебников математики, в том числе и учебник геометрии, ставший образцом для всех дальнейших учебников геометрии (в том числе, и для учебника А.П.Киселева). С 1783 года он был членом Французской АН, преподавал в Парижской военной школе (1775-1780), позднее – в Нормальной и Политехнической школах. Доказал, что пятый постулат Евклида равносилен существованию треугольника с суммой углов 180о. Сформулировал в 1808 году закон распределения простых чисел: (х)=х:(lnx-1,08366), доказал великую теорему Ферма для п=5.
Завершает эпоху революционных потрясений и наполеоновских войн трагическая судьба гениального математика Эвариста Галуа (1811-1832). Он был сыном мэра небольшого городка возле Парижа, учился по книгам Лежандра, дважды его не приняли в Политехническую школу, он поступил в Нормальную школу, но был оттуда исключен, дважды сидел в тюрьме за свои республиканские взгляды и погиб на дуэли, причины которой весьма темны. Его статьи, которые он посылал в журналы и Парижскую АН не понимали, не печатали и теряли. Накануне дуэли он написал одному из своих друзей изложение своих открытий. Это письмо заканчивалась такими словами:
«Ты публично попросишь Якоби или Гаусса дать заключение не о справедливости, а о значении этих теорем. После этого я надеюсь найдутся люди, которые сочтут нужным расшифровать всю это галиматью».
В этой «галиматье» содержались основы современной алгебры, понятие группы, решение проблемы о разрешимости алгебраических уравнений. Работы Галуа стали печатать лишь в 1846 году, а поняли их еще позднее.
Немногим дольше чем Галуа прожил другой гениальный математик той эпохи – норвежец Нильс Хенрик Абель (1802-1829). Он первый доказал неразрешимость алгебраических уравнений пятой степени в радикалах и получил ряд глубоких результатов в математическом анализе. Умер он от чахотки.
Не отрицая крупных успехов в науке и просвещении Франции в той эпохе, надо помнить, что Франция этой эпохи дала истории гильотину, понятие «враг народа», революционный террор, Марата и Робеспьера, и т.д., и т.п. Вот слова «друга народа» - Марата в декабре 1790 года:
«Еще год тому назад для нашей свободы и счастья было бы достаточно отрубить пять или шесть сотен голов. Сегодня уже и десять тысяч не покажется много. Пройдет несколько месяцев, и придется отрубить не меньше ста тысяч голов, и это будет правильно, потому что мы не обретем покоя до тех пор, покажем всех без исключения врагов родины.» Так и случилось в 1793-1793 гг., казни были публичными, а счастья и покоя не стало.
Большевики брали пример с якобинцев.