«Аксиомы
1. Две величины, равные третьей, равны между собой.
2. Целое больше, чем любая из его частей.
3. Целое равно сумме составляющих его частей.
4. Две точки можно соединить только одной прямой».
Он читал страницу за страницей, и перед ним, простое и прекрасное, как греческий храм, вставало здание геометрии. Читая быстро, он видел не только частные теоремы, но их взаимосвязь, планировку целого, величие самой структуры геометрии. Он поймал себя на том, что угадывает, знает заранее, что будет сказано дальше. Он увидел, как здание растет у него на глазах. Вскоре все окружающее: класс, товарищи, надзиратели, звуки, запахи — исчезло. Абстрактные геометрические теоремы стали более осязаемыми, чем мир вещей. Здание геометрии все росло у него в голове. Читая теоремы, он почти всегда молниеносно видел, как их можно доказать, и тут же, в подтверждение своих мыслей, просматривал текст и рисунки. Скоро он мог пропускать доказательства: многие теоремы он предвидел. У него было такое чувство, как будто он знает геометрию очень, очень давно, но знание было скрыто от него темной пеленой. Чтение книги Лежандра сорвало пелену и открыло ему греческий храм. Казалось, чьи-то сильные, надежные руки унесли его из Луи-ле-Гран. Он больше не чувствовал себя несчастным: Луи-ле-Гран перестал существовать для него.
На других уроках, в каждый свободный момент этого дня он читал, поглощая теоремы, по-своему доказывая их, по-своему рассуждая. В день, когда он начал читать Лежандра, он дошел до «Книги IV. О правильных многоугольниках и окружностях».
Встретилась задача: «Найти окружность, которая как можно меньше отличалась бы от данного правильного многоугольника».
Он подумал: «Что это за число π?»
Ища ответа, он обратился к напечатанным мелким шрифтом замечаниям для особо успевающих студентов. Там он нашел доказательство того, что отношение длины окружности к диаметру, а также квадрат этого отношения — иррациональные величины. Читать стало труднее. Ему встретились новые знаки, такие, как tgx, значение которого было ему неизвестно. Он перешел к последней части книги Лежандра — «Трактату о тригонометрии», где давалось определение этому и другим тригонометрическим символам.
Когда в четверть десятого вечера во всех спальнях потушили свет, Эварист лежал на кровати с открытыми глазами, глядя в пространство. Он ясно видел все теоремы, с которыми познакомился за день. Появились геометрические фигуры, их перечеркнули уравнения, растянувшиеся во все стороны. Какая-то новая теорема настойчиво требовала, чтобы он доказал ее. Мир рассуждений и мир снов смешались в причудливом переплетении рассудка и воображения, где люди были похожи на формулы, а теоремы — на живые существа. Эварист пытался разделить для себя эти два мира, но так и не смог помешать им сливаться воедино всю ночь напролет, всю бессонную и радостно-тревожную ночь.
На другое утро он опять читал Лежандра. Впервые с тех пор, как поступил в Луи-ле-Гран, он не думал про отца, не чувствовал запаха сена, не слышал колокольного перезвона в Бур-ля-Рен. Его мозг горел новым пламенем, потушить которое могла только смерть. В два дня он кончил книгу Лежандра, рассчитанную на два года учения. Он знал в ней все. Знал и то, что познанное им останется и будет расти у него в голове до последнего дня его жизни.
На уроке математики к Эваристу обратился профессор Вернье:
— Вы в этом классе новичок.
Эварист встал с места. Взгляд у мсье Вернье был усталый, но приветливый.
— Это для вас новая дисциплина. Она может вначале показаться вам трудной. Вам понадобится время, чтобы привыкнуть к ней. Я предоставлю вам, скажем, месяц сроку, а потом проверю вас.
Эварист стоял молча, уставившись профессору в лицо. Мсье Вернье взглянул на него с нетерпением.
— Как вы думаете, вам хватит месяца?
— Да, мсье.
Мсье Вернье начал урок. Темой его были правильные вписанные и описанные многоугольники. Большинство студентов, казалось, скучали. Голос преподавателя звучал тускло и невыразительно. Он повторял теоремы в том же виде, как они были представлены в книге Лежандра. При доказательстве он применял те же обозначения, те же рассуждения, по нескольку раз повторяя одно и то же. Преподаватель переносил рисунки из книги на доску, а ученики — с доски в тетради. Им задавали вопросы, и они повторяли фразы, услышанные от преподавателя, — те самые, которые были напечатаны в книге Лежандра. Чаще всего они учили эти теоремы, как заучивают латинские или греческие стихи, — механически повторяя их и не стараясь раскрыть содержание.
Эварист видел, что здесь выхолащивают самую душу геометрии, оставляя лишь безжизненный остов, набор скучных, бессмысленных фраз, зазубриваемых изо дня в день. Он видел, с каким непревзойденным мастерством школа ухитряется превратить красоту в скуку, разумное рассуждение — в догму, греческий храм — в груду камней.
В библиотеке лицея царила разруха. Окна не закрывались, освещение было скверным, стены и книги — сырыми. Лишь немногие ученики пользовались этой библиотекой, где находились многочисленные ценные труды по латыни, греческому и истории, но всего горсточка книг по математике.
Когда Эварист выбрал «Решение численных уравнений» Лагранжа, библиотекарь попробовал пошутить:
— Вам известно правило: книгу можно держать только восемь дней. Вы что, собираетесь кончить ее за восемь дней?
— Постараюсь.
Во введении он прочел определение алгебры:
«Алгебра в широком значении слова — это искусство определения неизвестных величин посредством функций известных или принимаемых за известные, а также искусство нахождения общих решений уравнений. Такое решение заключается в нахождении для всех уравнений одной и той же степени таких функций коэффициентов алгебраических уравнений, которые могут представлять собой их корни. В настоящее время эти функции найдены только для уравнений первой, второй, третьей и четвертой степени…»
Он прочел книгу Лагранжа не так быстро, как книгу Лежандра. Впечатления его были противоречивы. Как ни увлек его этот великий труд, он оставил у него и чувство неудовлетворенности, возраставшее с каждой прочитанной страницей. В геометрии он ясно видел общее построение, здесь — нет. И он знал, что не видит его, потому что его не существует. В здании геометрии видны были стиль, гармония, красота. Алгебра же была странным сочетанием построек различных стилей, большинство из которых было лишь заложено, и ни одно не завершено. За нагромождением построек не чувствовалось замысла великого зодчего.
Он старался определить причину своего недовольства. Думал об основной задаче алгебры — задаче решения алгебраических уравнений.
Алгебра, то есть элементарная алгебра, была порождена именно этой задачей. Истоки ее восходят к давним временам. Современная алгебра, с ее обширным полем исследований сегодняшнего дня, тоже зародилась из этой задачи, и истоки ее восходят к работе Галуа.
Итак, решение уравнения может быть либо легкой задачей, известной еще в античные времена; либо трудной задачей, с которой справились в период Возрождения, либо, в каком-то смысле, как это признавали Абель и Галуа, неразрешимой задачей.
Сказать, что если 2x-1=0, то x=1/2, это значит решить уравнение столь незначительное, что оно вряд ли достойно этого названия. Отсюда можно подняться ступенькой выше, к уравнению второй степени, подобному x2-5x+6=0. Здесь нам тоже требуется число (или числа), которые, заменив х, удовлетворят условиям этого уравнения. Другими словами, мы находим корни этого уравнения. Действительно, вставьте в уравнение число 2 или число 3 вместо х, и вы увидите, что любая эта цифра подходит к уравнению x2-5x+6=0 (x2 означает x раз x; 5x означает 5 раз x).