День числа Пи — повод вспомнить не только о бесконечности десятичных знаков, но и о людях, чья жизнь была посвящена математике. Один из них — русский учёный Пафнутий Львович Чебышёв. Именно так произносится его фамилия: с ударением на второй слог и с буквой «ё» в конце. Напоминаем об этом в знак уважения к человеку, который, по словам французского математика Шарля Эрмита, был «гордостью русской науки и одним из величайших математиков Европы».
Детство и увлечение механизмами
Пафнутий Чебышёв появился на свет 16 мая 1821 года в селе Окатово Боровского уезда Калужской губернии. Его отец, Лев Павлович, был зажиточным помещиком и участником Отечественной войны 1812 года. Семья принадлежала к старинному дворянскому роду, известному с XVI века.
Своё необычное имя мальчик получил по православной традиции: 14 мая чтится память преподобного Пафнутия Боровского, почитаемого в семье. Неподалёку от родового имения стоял знаменитый Пафнутьев Боровский монастырь.
Учиться Пафнутий начал дома. Грамоте его обучила мать, Аграфена Ивановна; французскому языку и арифметике — двоюродная сестра Авдотья Сухарева. С детства мальчик хромал из-за подагры, поэтому редко участвовал в шумных играх. Вместо этого он вырезал из дерева действующие модели мельниц, разбирал игрушки, конструировал собственные устройства. Этот интерес к тому, как работает машина, станет стержнем всего его научного пути.
Московский старт: от голодных лет до первой медали
В 1832 году семья перебралась в Москву, чтобы подготовить Пафнутия и его старшего брата к поступлению в университет. Среди приглашённых учителей оказался Платон Погорельский, известный педагог и автор учебника алгебры. В 1837 году Чебышёв поступил на физико-математическое отделение философского факультета Московского университета.
Уже на первом курсе он написал работу о вычислении корней уравнения и получил за неё серебряную медаль. Профессор Николай Брашман, занимавшийся практической механикой, сразу разглядел в студенте будущее светило и стал направлять его занятия. Именно он привил Чебышёву вкус к задачам, в которых теория неотделима от практики.
В 1841 году Чебышёв окончил университет со статусом «отличнейшего кандидата». Однако именно тогда семья разорилась из-за неурожая. Отец больше не мог помогать деньгами. Молодой математик мог бы пойти на службу, но выбрал иное: поселился в отцовском доме на Пречистенке и продолжил заниматься наукой, перенося лишения. За пять таких лет была написана магистерская диссертация «Опыт элементарного анализа теории вероятностей», защищённая в 1846 году.
Петербургский период: рождение школы и академическое признание
Источник: museum.spbstu.ru
В 1847 году Чебышёв переехал в Петербург и получил место в университете. Двумя годами позже он защитил докторскую диссертацию «Теория сравнений»; эта работа была удостоена Демидовской премии Академии наук и стала первым фундаментальным русскоязычным трудом по данной теме. В 1850 году Чебышёв стал профессором, в 1853-м — адъюнктом Петербургской академии наук. Профессорская деятельность в университете продолжалась ровно 35 лет.
В столице вокруг него постепенно складывался круг учеников, которым предстояло образовать знаменитую Петербургскую математическую школу. В 1863 году Чебышёв участвовал в разработке либерального Университетского устава. Помимо этого, он много сил вкладывал в реформу математического образования: составлял программы для школ и университетов, писал рецензии на учебники — сохранилось более двухсот таких рецензий.
Главные достижения: от простых чисел до шарнирных механизмов
Источники: cyberneticzoo.com, habr.com, urok.1sept.ru, forum.guns.ru
Научные интересы Чебышёва охватывали несколько областей, и в каждой он оставил результаты мирового значения.
Теория чисел. В статьях 1849–1850 годов «Об определении числа простых чисел, не превосходящих данной величины» и «О простых числах» он доказал неточность формулы Лежандра и вплотную подошёл к асимптотическому закону распределения простых чисел — окончательно он был доказан Адамаром и Валле-Пуссеном лишь в 1896 году. Чебышёв также доказал так называемый постулат Бертрана. Британский математик Джеймс-Джозеф Сильвестр назвал его «победителем простых чисел».
Теория вероятностей. Чебышёв превратил этот раздел математики в строгую дисциплину с точными формулировками и доказательствами. Его «неравенство Чебышёва» (1866) и формулировка закона больших чисел стали основой для статистики, страхового дела и физики. Благодаря трудам Чебышёва и его учеников за теорией вероятностей в мире закрепилась репутация «русской науки».
Теория приближения функций. Занявшись шарнирными механизмами в 1854 году после поездки в Европу, Чебышёв сформулировал совершенно новый подход: не усреднять ошибку вычислений, а минимизировать максимальное отклонение. Из этой идеи выросли знаменитые многочлены Чебышёва, которые сегодня применяются в компьютерных алгоритмах, цифровой обработке сигналов и численных методах.
Прикладная математика и механика. Работая в Артиллерийском комитете, Чебышёв составлял таблицы стрельбы, разрабатывал теорию полёта снаряда. Формула Чебышёва для вычисления дальности полёта снаряда используется в учебниках баллистики до сих пор. Параллельно он сконструировал около 40 типов механизмов, среди которых стопоходящая машина, которая произвела сенсацию на Всемирной выставке в Париже в 1878 году, самокатное кресло — прообраз инвалидной коляски, арифмометр непрерывного действия, переданный Национальному музею искусств и ремёсел в Париже. Все эти устройства Чебышёв создавал на собственные средства.
Наследие: учитель и создатель школы
Чебышёв воспитал целое созвездие учёных. Среди его учеников — Александр Ляпунов, Андрей Марков, Егор Золотарёв, Дмитрий Граве и многие другие математики с мировым именем. Ляпунов сформулировал принцип, которому обучал их великий наставник: ценны только те исследования, что вызваны реальными задачами, и только те теории, которые вытекают из конкретных случаев. По инициативе Чебышёва членом-корреспондентом Петербургской академии наук впервые была избрана женщина — Софья Ковалевская.
При жизни он стал действительным членом Парижской академии наук — первым из российских учёных в XIX столетии. В 1890 году президент Франции наградил его командорским крестом ордена Почётного легиона. Всего Чебышёв состоял в шести академиях наук: Петербургской, Болонской, Берлинской, Парижской, Итальянской и Шведской, а также был почётным членом всех университетов России и Лондонского королевского общества. В 1944 году Академия наук СССР учредила премию его имени; сегодня Российская академия наук раз в пять лет вручает Золотую медаль имени Чебышёва за выдающиеся работы по математике.
На международном конгрессе математиков, когда его назвали «знаменитым русским математиком», он поправил говорящего: «Почему русским, а не мировым?»
Память
Пафнутий Чебышёв скончался 8 декабря 1894 года от паралича сердца прямо за письменным столом — таким, работающим до последнего вздоха, он и остался в памяти учеников. Похоронен в фамильном склепе храма села Спас-Прогнанье Жуковского района Калужской области, рядом с могилами родителей.
Его именем названы кратер на Луне, астероид, горный хребет, улицы в разных городах, суперкомпьютер в МГУ, математический журнал «Чебышевский сборник» и десятки математических понятий. В День числа Пи его вспоминают как учёного, для которого математика была одновременно наукой, ремеслом и призванием — способом познавать мир и делать его лучше.