День числа "Пи": несколько причин полюбить математику

Представьте себе массу людей, выстроившихся в шеренгу. Над каждым из них табличка с определенной цифрой. Все они стоят в строгом порядке. Неподалеку другие люди пекут пироги, поют странные песни и рассказывают неловкие математические анекдоты. К чему это все? Так в научном музее Сан-Франциско "Эксплораториум" каждый год 14 марта отмечают день числа "Пи" — неофициальный День математики, который придумал больше тридцати лет назад косматый физик Ларри Шоу. Корреспондент Delo.ua вместе с Институтом математики НАН Украины разбирался, как это было и почему сегодня все так же важно говорить об этом.

Перед тем, как попасть в музей, Шоу работал над ускорителями частиц в Ливерморской национальной лаборатории. В 1972 году Френк Оппенгеймер (младший брат Роберта Оппенгеймера, отца атомной бомбы) пригласил его на место куратора в "Эксплораториум". Вчерашний физик устраивал выставки, писал музыку и изучал буддизм, пока не заметил, что в американском варианте записи дат — месяц/день/год — 14 марта точь-в-точь совпадает с тремя первыми цифрами числа "пи" (3,14). Нельзя сказать, что это открытие тот час перевернуло его жизнь, но уже через год по всему музею посетители ели праздничные Пи-роги (Pi-pie).

То, что в этот же день родился выдающийся физик Альберт Эйнштейн, только добавило веса выдумке Шоу, и праздник стал традицией с пускай не очень оригинальными, но обаятельными ритуалами. Обязательным атрибутом считаются те самые Пи-роги, а также любая еда, в которой "присутствует" знаменитая константа — ананасы ( pi neapple), кедровые орехи ( pi ne nuts) и пицца ( pi zza). Не обходится действо и без праздничных шествий, которые исправно, вплоть до своей кончины в 2017 году, возглавлял Ларри "Принц пи" Шоу. Праздник настолько породнился с наукой в целом, что в 2009 году Палата представителей США выпустила специальный документ, которым поддержала празднование Дня "Пи" 14 марта по всему земному шару.

Справка: Ради справедливости, стоит отметить, что существуют две резервные даты, которые также связывают с этим числом — 22 июля (дробь 22/7 использовалась в качестве приближения "пи") и 28 июня (6/28). Последнюю еще называют днем "тау", другой константы, которая равна "пи" умноженному на два.

Казалось бы, к чему такой ажиотаж вокруг незатейливого отношения длины окружности к ее диаметру? Да и откуда вообще взялось "пи"? Долгое время эту греческую букву использовали для обозначения окружностей, а в 1706 году впервые "по назначению" ее применил английский математик Уильям Джонс. Спустя двадцать лет идею подхватил Леонард Эйлер, рок-звезда математики нового времени. Хотя приблизительное значение константы ученые пытались выяснить задолго до того. Есть даже версия, что Вавилонская башня упала по вине строителей, которые решили, что "пи" равно трем. Да и кто только не занимался вопросом — египетские жрецы, китайские философы, авторы ведийских текстов.

Все пытались уточнить "пи". Эстафету Архимеда подхватил сначала Птолемей, а потом голландец Людольф ван Цейлен. За десять лет он продвинулся на двадцать цифр после запятой и сдался со словами "У кого есть охота — пусть идёт дальше". Но методы математики развивались — появился анализ, который во многом перевернул мир и до сих пор держит в ужасе большинство первокурсников технических специальностей. К концу XIX века цифр стало больше пятисот, а саму константу начали обнаруживать в самых неожиданных уголках человеческих знаний, выводя из самых умопомрачительных формул.

Вскоре, закономерно, вмешались компьютеры и после запятой появились сначала миллионы, а потом и триллионы знаков. В 2019 году сотрудница Google Эмма Харука Ивао установила мировой рекорд, преодолев 31 триллион цифр!

К этому времени то, что обычно называют "математикой", давно перестало быть наукой, превратившись в необъятный кластер дисциплин. Математические модели вросли в химию, биологию, социологию, экономику, а кое-где даже в литературу. О физике и вспоминать не стоит. В цифровую эру математика окончательно стала столь же неотъемлемой для человеческой цивилизации, как для самой математики число пи. Правда у такой универсальности и необходимости оказался существенный, но очевидный недостаток — математика чертовски сложна. С этим согласна и младший научный сотрудники Института математики НАНУ Екатерина Пожарская.

"Какая реакция возникает, когда мы сталкиваемся с чем-то для нас непонятным? Страх и отвращение. Поэтому главное — с детства иметь хорошего учителя или наставника, который сможет легко и интересно объяснить сложный материал. Хотя настойчивая, осознанная работа ученика не менее важна", — говорит она.

И все же в глазах подавляющего большинства Царица наук, как называет математику Пожарская, вызывает, как минимум уныние. И здесь нельзя свалить вину только на плохое образование в Украине или тяжелое советское наследие. Аспирант Института математики Александр Лагодзинский называет это глобальной проблемой. Элементарный пример. Если поискать в соцсетях европейские или североамериканские группы, выкладывающие научный юмор, то окажется, что добрая половина всех математических мемов о том, что математика заставляет людей плакать. Ну как такую любить?

А вот у Екатерины получается неплохо — в прошлом году она защитила кандидатскую диссертацию на тему энтропийных чисел классов периодических функций нескольких переменных. Непонятно? Кому-то может показаться, что для понимания таких заклинаний нужно быть математиком, кандидатом физико-математических наук в третьем поколении и, не сомневаясь, при поступлении подать документы на единственную специальность — математику. Все это именно о Пожарской, хотя она свою тягу аргументирует иначе:

Другой красноречивый довод приводит замглавы Совета молодых ученых Института математики Андриана Плакош. Казалось бы, чем может заниматься девушка с таким элегантным, приморским именем? Нильпотентными р-группами Черникова! Андриана не скрывает, что любовь к предмету ей привили еще школьные учителя, и она частенько побеждала на Олимпиадах по математике. Но в то же время это был ее сознательный выбор уже во взрослом возрасте — будущий кандидат физико-математических наук поступила на все факультеты, в которые подавала документы, и долго решалась что выбрать.

"Именно тогда, проанализировав все возможности, я осознала, что математика является универсальной наукой, которая фигурирует во всех профессиональных направлениях будущего", — признается Плакош.

К этим двум практическим аргументам замдиректора по научной работе Института математики Александра Антонюк добавляет третий — эстетический. Доктор наук отмечает, что лично ее интересует в математике скорее не результат, а сам процесс достижения результата — поиск интересных зависимостей и неожиданных последствий.

Своими мыслями о том, как доносить важность и красоту математики, в условиях практически неконтролируемого роста этой изощренности, рассказал Лагодзинский, который является также одним из организаторов Дня числа "пи" в Украине. Он говорит о двух компонентах. Первый — популяризация за счет создания качественного научно-популярного контента и проведения тематических мероприятий. Второй — персоналии.

"Дети и взрослые люди не поверят человеку, который не горит математикой и не сможет доступно объяснить материал. Надо проводить тренинги для ученых, учителей, активистов, чтобы повысить качество донесения информации до публики", — считает Лагодзинский.

В Украине вопрос ярких персоналий, которые бы увлекательно говорили о математике в публичной плоскости, не закрыт. Есть учитель физики из Одессы Павел Виктор, Ютуб-канал которого собрал почти 20 млн просмотров. Есть молодой и перспективный генетик, популяризатор науки Александр Коляда. Однако условного Стивена Строгаца (американский ученый, автор научно-популярных бестселлеров о математике) всеукраинского масштаба нет. И эта проблема пока остается нерешенной.

С другой стороны, по словам Андрианы Плакош, уже сейчас проходит достаточно много мероприятий, направленных на популяризацию математики. Всего пару недель назад Совет молодых ученых и актив Института математики приняли участие в NEOобразовательном арсенале, а 14 марта должно было состояться празднование Дня числа "пи". Из-за карантина, вызванного коронавирусом, праздник пришлось отменить, но, по словам Лагодзинского, он обязательно состоится после. Тем более, что в активе математиков есть еще несколько запасных дат.

Илья Требор, специально для Delo.ua