Пуанкаре - математик, опередивший свое время

Выдающийся французский ученый во многом опередил свое время. Автор серьезнейших исследований (11 томов) почти во всех математических областях. В своих трудах он заложил основы, которые до сих пор являются актуальными для многих научных исследований.

В каждой своей работе Пуанкаре удалось достичь значимых результатов. Основное применение его достижений прикладное. При своем общем характере, труды Анри Пуанкаре позже послужили развитию науки, применялись и применяются до сих пор во многих научных областях.

Детские годы

Анри Пуанкаре появился на свет 29.04.1854 г в небольшом французском городке Сите Дюкаль близ Нанси в семье врача и преподавателя медицинского факультета Леон Пуанкаре и Эжени Лануа, которая занималась исключительно домашними делами и детьми. Детей было двое: Анри и Алина. С самого раннего возраста маленький Анри страдает сильной рассеянностью. Она будет сопровождать его всю жизнь. В то время еще никто не осознает, что этот недостаток – свидетельство его таланта погружаться в свои мысли, анализировать, размышлять.

Мальчик в раннем возрасте переболел дифтерией. Болезнь дала осложнение, и несколько месяцев ребенок не мог ходить и не разговаривал. Анри стал больше обращать внимания на звуки, а с годами это вылилось в то, что звуки у него стали ассоциироваться с определенным цветом. Такая способность есть у многих детей, но к зрелости она пропадает. У Пуанкаре она осталась на всю жизнь.

Со временем мальчик поправился, стал ходить и говорить, но физически был очень слаб. Болезнь изменила его и внутренне: он стал стеснительным и робким. Занимался с ним на дому А. Гинцелин, образованнейший по тем временам человек. Интересно, что какую бы науку они не штудировали, Анри редко что писал, отлично считал в уме, его не заставляли делать домашнюю работу и не загружали излишней информацией. Все уроки могли казаться только беседой взрослого и ребенка обо всем на свете. Однако, такие занятия способствовали улучшению и без того хорошей слуховой памяти. Почва оказалась "благодатной", и из болезненного робкого мальчугана вырос гениальный ученый со своей индивидуальной манерой. К слову сказать, нелюбовь к всякой писанине у Жюля Анри останется до конца жизни.

Анри настолько хорошо усвоил знания в домашней школе, что поступил сразу в 9-ый класс. Ему было чуть больше 8-ми лет. Классы лицея в то время считались от 10 до 1. Первый был подобен нашему одиннадцатому, выпускному. Педагоги лицея в Нанси гордились им. Он прекрасно писал сочинения и изложения, без труда делал все математические задания. Однако, то время математика мало его занимала. Преподаватель математики пророчил ему великое будущее, но Пуанкаре больше занимается словесностью и переходит на гуманитарное отделение.

19.06.1870 г начинается война Франции с Пруссией, которая принесла разочарование и горе французам. В это период Анри активно помогает своему отцу, который стоит во главе всей медицины города по работе с ранеными солдатами. Парень выполняет обязанности помощника в амбулатории и личного секретаря.

События развиваются бурно. Захват города немцами, затем провозглашение Коммуны, бегство верхушки Тьера и майская "кровавая неделя" потрясли шестнадцатилетнего юношу. Диссертация "Как может нация возвыситься?" по окончании гимназии отразила все его переживания и мысли о Родине.

05.08.1871 г экзамен на бакалавра словесности в университет сдан с отметкой "хорошо". Казалось бы, впереди его ждет филологический факультет, но Пуанкаре 07.11.1871 г. сдает экзамены на степень бакалавра естественных наук. Математика была почти провалена все по той же легендарной рассеянности. Жюль Анри опоздал на экзамен, растерялся и стал рассказывать совершенно иное, материал, не касающийся экзаменационного вопроса. К неудаче отнеслись с пониманием, так как знали о выдающихся способностях Анри. Его допустили к устному экзамену, где он показал себя во всем блеске. Степень бакалавра естественных наук была получена.

Обучаясь в классе элементарной математики, Пуанкаре изучает дополнительную литературу и неоднократно побеждает в общих математических состязаниях.

Учеба в Политехнической и Горной школах

С осени 1873 г. Пуанкаре – студент Политехнической школы. Сначала возглавляя список лучших, в дальнейшем он теряет лидерские позиции из-за некоторых предметов, которые не воспринимает всерьез. Это рисование, черчение и военное искусство. Заканчивает школу уже на вторых позициях. Затем он поступает в Горную школу, считавшуюся по тем временам очень престижным учебным заведением. Там он занят научными исследованиями в области кристаллографии.

В 1879 г. в Горной школе под руководством Эрмита, защитил докторскую диссертацию, которая получает одобрение профессора Сорбонны Г. Дарбу. Профессор считал, что в одной работе Пуанкаре проработано материала и выдвинуто идей на несколько диссертаций.

С апреля 1879 г. Пуанкаре трудится в качестве инженера шахт. После одного из взрывов в шахте, когда погибли люди, он спускается на место взрыва и выясняет, почему произошла трагедия и каковы ее размеры. Защитив диссертацию, начинает преподавательскую деятельность. Он работает в Кане на курсе мат. анализа на Факультете наук.

Семейная жизнь

Безграничная любовь к математике не заслоняет от него другую, не менее важную - любовь к женщине. 20.04.1881 г. Анри Пуанкаре и Луиза Полен д'Андеси сочетаются законным браком. Пышная свадьба состоялась в Париже. Сначала детей долго не было, затем в 1887 г. на свет появляется долгожданная девочка, которую назвали Жанной, спустя два года родилась Ивонна, затем – Генриетта. Бог посылает чете Пуанкаре еще и сына. Леон родился через два года после Генриетты.

Семейная жизнь математика была полна покоя и любви. Во многом, благодаря тому, что мадам Пуанкаре поддерживала вокруг супруга и в семье благоприятную атмосферу, ему удалось провести столь "гигантскую работу мысли".

Достижения в математике

Появление целой серии заметок в журнале "Compres Rendus" (Франция) о фуксовых функциях привлекает внимание маститых математиков, Вейерштрасса, С. Ковалевской, и вызывают неподдельный интерес в научном мире. Затем следует еще пять интереснейших работ по той же тематике.

После своего открытия автоморфных функций математик получает должность преподавателя в университете Парижа. Переехав туда, двадцатисемилетний ученый занимается семьей, преподает и активно сотрудничает с новоприбывшими молодыми математиками Полем Аппелем и Эмилем Пикаром. Их наставником является профессор Ш. Эрмит.

В Париже выходит работа Пуанкаре из 4-х ч. "О кривых, определяемых дифференциальными уравнениями”( 1882-1886). До ученого такой метод оставался без внимания. Им закладываются основы теории устойчивости дифференциальных уравнений по начальным условиям и малым параметрам. В 1886 г Ж. А. Пуанкаре становится во главе кафедры математической физики и теории вероятностей. А когда ему исполнилось 33, становится членом французской Академии наук.

Все его изыскания привели исследователя к топологии. Ему принадлежит заслуга введения таких понятий, как числа Бетти, фундаментальная группа, им доказана формула Эйлера-Пуанкаре и дана формулировка общего понятия размерности. Он сделал множество открытий в алгебраической топологии, в дифференциальной геометрии, в теории вероятностей и мн. др. Написал работы по обоснованию принципа Дирихле.

Достижения в небесной механике

С детства Пуанкаре увлекался звездами и заинтересовался законами, по которым движутся тела небесные. Его работа "Никогда не перейдут светила предписанных границ" в 1889 г получила премию на международном конкурсе. Был написан трактат "Новые методы небесной механики" (в 3-х томах). Опубликованы значимые труды об устойчивости движения и о фигурах равновесия гравитирующей вращающейся жидкости, введен метод "интегральных инвариантов" и мн. др. С 1896 г Пуанкаре возглавляет кафедры небесной механики Сорбоннского университета.

Достижения в физике

Влияние Пуанкаре на развитие физики огромно. Еще задолго до Эйнштейна, в 1897 - 1905 гг., в своих статьях, в частности в работе "Измерение времени", он раскрыл некоторые положения специальной теории относительности. Кроме того, его сильно увлекала работа со студентами. Был прочитан весьма объемный курс лекций по физике, воплотившийся в дальнейшем в двенадцатитомном издании. Было затронуто все самое актуальное в науке и дан свой подход к решению. Многие умозаключения других ученых Пуанкаре предвосхитил гораздо раньше.

1902 г – выходит в свет "Наука и гипотеза", всколыхнувшая многих научных деятелей. 1904 г. - Пуанкаре выступает с лекцией в США (г. Сент-Луис), где производит фурор. Им в статье "Заметки Академии наук" (1905) доказана инвариантность уравнений Максвелла относительно преобразований Лоренца. По мнению М. Борна, теория относительности – это не заслуга одного ученого, а результат коллективного труда блистательных ученых, каждый из которых внес в нее свою лепту. К ним, несомненно, относится и А. Пуанкаре.

Пуанкаре – Гамильтон – Перельман

Французским ученым было выдвинуто много интересных гипотез. Одна из них получила название "гипотеза Пуанкаре". В исходной форме она утверждает, что всякое односвязное компактное трехмерное многообразие без края гомеоморфно трёхмерной сфере. По словам американского ученого Маркуса Дю Сотой (Оксфорд) гипотеза Пуанкаре есть "центральная проблема математики и физики, попытка понять какой формы может быть Вселенная...". Гипотеза вошла в золотой список Семи Задач Тысячелетия, за решение каждой из них институт Клэя выдвинул награду в 1 млн долларов США.

Сформированная в 1904 г., долгое время не привлекала особого внимания. Интерес к ней пробудил Генри Уайтхед (Англия), объявив о своем доказательстве. Оно оказалось неверным. С тех пор многие пытались сделать это, особенно в 60-е гг прошлого столетия. Было великое множество доказательств, которые в итоге оказывались ошибочными.

Нашему соотечественнику Перельману удалось доказать гипотезу Пуанкаре. Россиянин опубликовал свою работу в 2004 г, ему была присуждена международная премия «Медаль Филдса», а в 2010 г. Математический институт Клэя присудил Григорию Перельману премию в 1 млн долл. США за доказательство этой Проблемы тысячелетия. От всех наград Перельман отказался.

Работал над доказательством и американский математик Гамильтон, не завершив своей работы до конца, он перестает ею интересоваться. В 2011 г., по настоянию Григория Перельмана, Р. Гамильтон получил награду в $1 000 000 за создание математической теории, отчасти использованной Г. Перельманом.

Награды и звания

Заслуги Пуанкаре были оценены по достоинству. Он обладатель целого ряда премий: Поиселе (1885), короля Швеции Оскара II (1889), Жана Рейно Парижской академии наук (1896), Бойя Венгерской академии наук (1905). Награжден медалями: Лондонского королевского астрономического общества (1900), им. Дж. Сильвестера Лондонского королевского общества (1901) и др. Многие научные французские, британские и российские общества и академии считали честью его членство в своих рядах.

Не стало великого ученого в Париже 17.07.1912 г, ему было всего 58 лет. Пуанкаре погребен в родовом склепе на кладбище Монпарнас. В честь него названы один из лунных кратеров и астероид, его имя носят парижский Математический институт, улица в Париже и целый ряд математических терминов и задач.