Том 27. Поэзия чисел. Прекрасное и математика

Связь полотен Поллока и фракталов обнаружили австралийские ученые Ричард Тейлор, Адам Миколич и Дэвид Джонас. В 1999 году была опубликована их статья в журнале Nature, в которой указывалось, что картины Поллока имеют фрактальную структуру, которой подчиняются как ширина капель и подтеков, так и геометрия линий краски, пролитой на полотно. Ученым удалось измерить фрактальную размерность этих структур с помощью метода, описанного выше.

Расчеты показали, что размерность картин Поллока превысила 1, то есть его полотна начали становиться по-настоящему фрактальными, в середине 1940-х. Впоследствии их фрактальная размерность неизменно возрастала и в 1952 году достигла значений, близких к 1,7 для структур, образованных разбрызгиванием краски, и 1,9 — для хаотических структур, обусловленных перемещениями самого художника во время работы над картиной. Рост фрактальных размерностей был постоянным и проявлялся в работах Поллока с такой точностью, что их анализ позволил определить подлинность полотен и даже дату создания.

Разумеется, Поллок не контролировал фрактальную размерность своих полотен. Он наверняка даже не подозревал, что его картины имеют фрактальную природу. Они были воплощением чистой интуиции, чистого стиля. Методы работы Поллока хорошо известны, о них сняты документальные фильмы. Художник добавлял новые и новые линии, капли и подтеки краски. Работа над картиной могла длиться до нескольких месяцев. Поллок отверг множество картин, которыми не был доволен, и обрезал края других полотен, потому что чувствовал, что по краям изображение менее интенсивно, чем в центре. Фрактальные размерности, вычисленные австралийскими учеными и характерные для его полотен, есть не что иное, как мера стиля художника.

Вернемся к вопросам, заданным в начале главы. Сколь бы велика ни была гармония фрактала, наш воображаемый прохожий сочтет, что фракталы едва ли отражают человеческую природу.

Возможно, он скажет, что ковры Аполлония или кривая Коха, несомненно, красивы, а размерность Хаусдорфа — прекрасная мера их удивительной красоты. И наш воображаемый собеседник, конечно же, добавит: этот подсчет квадратиков и вычисление логарифмов очень похожи на рассуждения, типичные для некоторых увлеченных математиков, далеких от реальности. Но наш прохожий будет неправ: никто не может быть далек от окружающей реальности. Не может быть далеким от реальности и само понятие размерности Хаусдорфа: как мы уже объясняли, это понятие было введено человеком и также имеет эмоциональную составляющую. Хаусдорф — это ведь реальный человек из крови и плоти, со своими чувствами, иллюзиями, страстями, огорчениями и всем прочим, который в свое время плыл по реке жизни точно так же, как автор этой книги и ее читатели.

Наш собеседник спросит нас: что может рассказать о человеческой природе наука, в которой рассматриваются столь абстрактные понятия, как размерность Хаусдорфа? Продолжив чтение, читатель сможет сам решить, проливает ли сопоставление математического понятия и его эмоционального контекста свет на темные уголки человеческой природы.

Хаусдорф: самый борхесовский математик

Возможно, лучше всего математическое творчество Хаусдорфа можно описать теми же словами, которыми обычно характеризуется творчество Хорхе Луиса Борхеса: «иллюзорное», «парадоксальное», «ироничное», «запутанное».

Разумеется, самым запутанным элементом творчества Хаусдорфа является определенное им понятие размерности. Оно расширило классическое понятие размерности и позволило создать более точную классификацию геометрических объектов. Так, фракталы, в высшей степени запутанные объекты, которые обрели невероятную популярность в последней четверти XX века благодаря Бенуа Мандельброту, определяются как множества, размерность Хаусдорфа для которых не является натуральным числом.

Хаусдорф также рассмотрел прообраз чисел, которые сегодня называются «недостижимыми кардинальными числами». Эти бесконечные числа — продукты нашего разума, которые, вне всяких сомнений, не лишены доли иронии. Их определяющая характеристика — невероятно огромные размеры, причем эти числа столь велики, что неизвестно, существуют ли они на самом деле. В этом и заключается невообразимая ирония: они столь велики, что их довольно сложно увидеть!

Математика Хаусдорфа не только иронична и запутанна — она еще и противоречива. Высшее проявление противоречивости в математике Хаусдорфа изложено в его книге «Основы теории множеств». Это парадоксальное описание сферической поверхности, на основе которой десять лет спустя польские математики Стефан Банах и Альфред Тарский определили шар, который можно разделить на несколько частей, к примеру на пять, из которых затем можно составить два шара, идентичные исходному. Аналогично можно разделить горошину на части так, что при определенном расположении из них можно составить шар размером с Солнце. Это математическая версия евангельской притчи о хлебе и рыбе.