Эварист Галуа
1811–1832
Nitens lux, horrenda procella, tenebris aeternis involuta.
Из письма Эвариста Галуа
Юный Эварист Галуа, двадцати одного года, хороший математик, кроме того, известный своим пылким воображением, умер от острого перитонита, вызванного пулей, выпущенной с 25 шагов.
Gazette des Hôpitaux от 7 июня 1832 года
Эварист Галуа (26 октября 1811 – 31 мая 1832) – выдающийся французский математик, основатель современной высшей алгебры.
Эварист Галуа родился в семье директора пансиона Никола-Габриэля Галуа, позже ставшего мэром небольшого городка Франции Бур-ля-Рен. Первоначально мама Эвариста, Аделаиды-Мари Демант, сама заботилась о его образовании, имевшем преимущественно гуманитарное направление. Читая Плутарха, Корнеля, Расина, мальчик жадно впитывает свободолюбивые идеи классиков. Когда Эваристу исполнилось 12 лет, родители определили его в Королевский колледж в Париже (ныне лицей Луи-ле-Гран).
Хорошо подготовленный, он становится одним из наиболее успевающих воспитанников лицея. Но довольно скоро литература, история, риторика перестают удовлетворять природный пытливый ум Эвариста. Увлеченность гуманитарными предметами гаснет, поведение его характеризуется учителями как «рассеянное», ум – «недозревшим» и Галуа оставляют на второй год в классе риторики.
Сделавшись второгодником, Эварист решает параллельно посещать и математический класс. Там-то сразу же и обнаружились его исключительные математические способности. С интересом и страстью штудируя серьезные учебники и даже исследовательские труды по алгебре и математическому анализу, Эварист особенно увлекся работой Лагранжа – великого французского математика-аналитика XVIII века, в которой исследовалась проблема разрешимости в радикалах алгебраических уравнений общего вида
а0хn+ а1хn–1+…+ аn–1х+аn=0.
Суть проблемы – выразить решения такого уравнения формулой, составленной из коэффициентов уравнения, знаков арифметических действий и радикалов. Соответствующие формулы для решения уравнений квадратных, третьей и четвертой степеней известны. Последние две были получены еще в XVI веке итальянскими математиками Тарталья и Феррари, но все попытки получения формулы для решения уравнений пятой степени общего вида
а0х5+а1х4+а2х3+а3х2+ а4х+ а5=0
были безуспешными в течение более чем двух веков.
Только в 1824 году двадцатидвухлетний норвежский математик Нильс Хенрик Абель, найдя совершенно новый подход к этой проблеме, доказал, что уравнение пятой и более высоких степеней общего вида неразрешимо в радикалах, т. е. невозможно сконструировать из коэффициентов такого уравнения с помощью арифметических действий и извлечения корней формулу, выражающую его решения.
Юный Галуа – он на 9 лет моложе Абеля – избрал иное направление для своих исканий в теории алгебраических уравнений п-го порядка. Открытие Абеля и исследования Лагранжа относились к уравнениям с буквенными коэффициентами. Однако же корни некоторых уравнений пятой и более высоких степеней с числовыми коэффициентами удается выразить в радикалах. Значит, должен быть какой-то признак, позволяющий установить, решается данное уравнение в радикалах или нет. Полное исследование этого вопроса и поиск научного ответа стали целью жизни юного Эвариста Галуа.
Юноша твердо и бесповоротно вступил на тропу самостоятельных математических исследований. Ближайшее его стремление – поступить в Ecole Polytechnique – Политехническую школу, где математику преподают ученики Лагранжа.
Не будучи натаскан на решении изощренных задач, предлагавшихся на вступительных экзаменах, Галуа провалился. Этот провал, замечает историк математики Дюпюи, «явился первой из несправедливостей, которые в конце концов отравили ему жизнь». Пришлось вернуться в колледж, но теперь, к счастью, в класс другого учителя математики – Ришара. Учитель Ришар сразу оценил незаурядность натуры и математическое дарование шестнадцатилетнего юноши. Проходит год, Галуа 17 лет, и вот в одном математическом журнале опубликовывается его первое научное сообщение: «Доказательство одной теоремы о периодических непрерывных дробях». Вскоре Галуа сделал новые, еще более значительные открытия, относящиеся к теории решения уравнений, и направил несколько своих научных статей в Академию наук. Оценить его работу и представить совету академии взялся самый знаменитый из французских математиков того времени – Огюстен Луи Коши. Но, как утверждается в статьях и книгах о Галуа, маститый академик якобы умышленно «зажал» его работу, сомневаясь в том, что юный лицеист смог одолеть веками неподдававшуюся проблему, или, быть может, Коши, загруженный делами, просто забыл о рукописях Галуа. Так или не так, но эти рукописи с тех пор считаются утерянными. Тень непорядочности или, скажем, высокомерной пренебрежительности, наброшенной на Коши летописцами жизни Галуа, удалось значительно осветлить лишь в 1971 году. В архивах Французской академии наук было обнаружено письмо Коши, из которого следует, что он внимательно читал все манускрипты Галуа и, убедившись в их важности и ценности, планировал представить его работы совету Академии наук в январе 1830 года.
Учитель математики Ришар обратился к дирекции Политехнической школы с рекомендацией зачислить Галуа без вступительных экзаменов как юношу, талантливо работающего, по выражению Ришара, «в высших областях математики». Рекомендацию отклонили, и Эваристу пришлось вновь предстать перед экзаменаторами. И вновь неудача.
Так или иначе, но в Политехническую школу Галуа не попал.
Почему экзаменаторы задают поступающим только запутанные вопросы? – записывает он позже. – Может показаться, что они боятся быть понятыми теми, кого спрашивают. Откуда взялась эта злосчастная манера нагромождать в вопросах искусственные трудности? Неужели кто-нибудь думает, что наука слишком проста? А что из этого получается? Ученик заботится не о том, чтобы получить образование, а о том, чтобы выдержать экзамены.
Через несколько дней после неудачного экзамена новая беда: покончил с собой отец Эвариста – мэр городка Бур-ля-Рен в течение семнадцати лет, уважаемый простыми горожанами, но затравленный его политическими противниками – клерикалами и иезуитами. Несчастья и неудачи не угасили в Галуа жажду знаний и творчества. С февраля 1830 года он посещает лекции профессоров другой высшей школы, известной под названием «Ecole Normale» («Нормальная»). В том же году Эварист представляет на конкурс в Академию наук новые три манускрипта. Казалось бы, теперь все хорошо. Рукопись Эвариста начал читать сам Фурье – великий математик, не ретроград. Он-то уж оценит новизну и своеобразие математических открытий Галуа!
Так и было бы, если бы жестокая фортуна не подставила очередную подножку восемнадцатилетнему Галуа: Фурье стар и вскоре умирает. А рукопись Галуа куда-то таинственно исчезает, как в прошлый раз из рук Коши.
Летом 1830 года Июльская революция устраняет во Франции власть короля Карла X. Эварист со всем пылом своей натуры принимает сторону революционеров, вступает в Общество друзей народа и в артиллерию национальной гвардии. Активно участвует во всех волнениях, потрясавших Париж на протяжении 1831 года, и негодует по поводу возведения на престол нового короля Луи-Филиппа вместо установления республики, считая это изменой идеалам, за которые сражались на баррикадах. Его лишают права посещать лекции. Галуа бедствует, но не сдает свои гражданские и научные позиций.
14 июля 1831 года зачинщиков беспорядков, в их числе Галуа, арестовывают.
Гений, непонятый и непризнанный при жизни даже крупнейшими математиками, для полиций тем более всего лишь политический смутьян, «неистовый республиканец» (по характеристике самого префекта полиции). Вот полиция и приступает к осуществлению своих излюбленных трюков: сначала в камеру – последнее обиталище Галуа – влетает якобы шальная пуля, пущенная с чердака соседнего дома, расплющиваясь о стену в нескольких сантиметрах от его головы. Затем подстраивается знакомство Галуа с некоей особой женского пола, оказавшейся вместе с ним в тюремной больнице, куда в марте 1832 года поместили Галуа в связи с ухудшением его здоровья. Суть подлого замысла его политических врагов состояла в том, чтобы спровоцировать ревность и как следствие – дуэль. В эту сеть, расставленную полицией, и попал честный, принципиальный, гордый Галуа.
И вот последняя в его жизни майская ночь 1832 года. Предчувствуя трагичный для себя исход дуэли, он всю ночь лихорадочно дорабатывает свои рукописи сотворенной им новой, оказавшейся впоследствии очень актуальной, математической науки – «теории групп», полностью раскрывшей тайны существования решений алгебраических уравнений. Делает на полях рукописи редакционные пометки и горестные замечания:
…Осталось немного для завершения этих доказательств, но у меня мало времени…
Пишет письмо единственному своему другу, в котором кратко излагает содержание своих исследований и просит его обратиться к крупнейшим математикам для оценки важности этих результатов – в их истинности он не сомневался.
Наступившим утром 30 мая 1832 года случайный прохожий заметил на лужайке тяжело раненного в живот молодого человека. Это был Галуа. Раненого отвезли в больницу.
Галуа еще накануне питал слишком мало иллюзий, чтобы сохранить их после ранения. Он смотрел смерти в лицо. Его юный брат, единственный из всей семьи, был извещен: он поспешил к нему весь в слезах. Эварист попытался успокоить его своим стоицизмом.
Не плачь, — сказал он ему, — я нуждаюсь во всем моем мужестве, чтобы умереть в 20 лет.
В полном сознании он отказался от присутствия священника. К вечеру обнаружилось неизбежное воспаление брюшины и унесло его через 12 часов – в 10 утра 31 мая он испустил последний вздох.
Похоронили его в общей могиле на кладбище Монпарнас. Ныне от этого погребения не сохранилось и следа.
В ночь перед дуэлью Эварист написал, адресуясь ко «всем республиканцам»:
Жизнь моя угасла в жалкой лужице клеветы… Прощайте! Я отдал свою жизнь на благо народа!
Одно из его писем оканчивается латинской фразой:
Nitens lux, horrenda procella, tenebris aeternis involuta – Ослепительный свет, страшная буря, вечным мраком окутанная.
Только 14 лет спустя все сохранившиеся работы Галуа (60 страниц рукописи) были разобраны, опубликованы и прокомментированы Лиувиллем. «Теория групп», созданная могучим напряжением ума и воли Галуа, вошла в мир математики. Работы Галуа, немногочисленные и написанные сжато, поначалу остались не поняты современниками. И полное признание пришло еще позже – в семидесятых годах ХIХ столетия. Открытия Галуа произвели огромное впечатление и положили начало новому направлению — теории абстрактных алгебраических структур. Следующие 20 лет лучшие алгебраисты мира – Кэли и Жордан – развивали и обобщали идеи Галуа, которые совершенно преобразили облик всей математики.
Главная ценность трудов Галуа состоит даже не в конкретных полученных им результатах, а в разработанном для их получения математическом аппарате, центральное место в котором занимает понятие группы. Непреходящее значение работ Галуа состоит в осознании того, что идея симметрии, связывавшаяся ранее исключительно с геометрией, на самом деле играет фундаментальную роль во всей математике и вообще в естествознании. Строго говоря, теория разрешимости уравнений в радикалах важна не столько сама по себе и уж во всяком случае не для практического решения алгебраических уравнений; тут гораздо уместнее и надежнее приближенные методы, – она важна главным образом как конкретное воплощение общей идеи симметрии. По-видимому, сам Галуа достаточно хорошо понимал это и, выдвигая на первый план критерий разрешимости уравнений в радикалах, просто надеялся, что современникам будет легче оценить силу его общих идей на примере конкретной задачи, в течение многих веков не поддававшейся решению. Позднее, по мере все более глубокого понимания работ Галуа о группах симметрии алгебраических уравнений, в науку были введены и детально исследованы «группы симметрии» многих других важных математических объектов, в том числе дифференциальных уравнений и даже физических законов (в работах Анри Пуанкаре), с этой точки зрения «группой Галуа» классической механики является группа Галилея, а механики теории относительности группа Лоренца.
Шестьдесят страниц, написанных Эваристом Галуа накануне роковой дуэли, явились одним из истоков современной теории групп – основного и наиболее развитого раздела алгебры, изучающего в общем виде глубокую закономерность реального мира – симметрию.
Настоящий триумф идеи Галуа получили в наше время. Теперь уже тысячами исчисляется число работ, посвященных «группам» и «полям» Галуа, «когомологии Галуа», методам теории групп и их многочисленным применениям, в частности, к раскрытию тайн строения кристаллов и атомов.
Имя Галуа носят следующие математические объекты:
• группа Галуа
• поле Галуа
• соответствие Галуа
• теория Галуа
• когомология Галуа
• дифференциальная теория Галуа
По материалам статьи «Трагическая судьба Эвариста Галуа» из книги Б.А. Кордемского «Великие жизни в математике» и книги Андре Дальма «Эварист Галуа, революционер и математик».
