Геометрия скорби. Размышления о математике, об утрате близких и о жизни

Майкл Фрейм, 2021

Майкл Фрейм (род. 1951), математик, бывший профессор Йельского университета и коллега создателя фрактальной теории Бенуа Мандельброта, в своей книге исследует феномен скорби с точки зрения геометрии. Мы скорбим, потеряв близкого человека, домашнего питомца, прежний образ жизни – нечто любимое и важное для нас. Как могут фракталы, траектории и переменные уменьшить эту душевную боль? По утверждению Фрейма, понимание «геометрии» своих переживаний может помочь пережить утрату. Анализируя скорбь как необратимую потерю, он обращается к законам математики, литературным сюжетам, эволюционной биологии, личному опыту. С их помощью Фрейм выводит собственные теоремы, позволяющие увидеть и проанализировать через «самоподобие» жизненного выбора, теорию мультивселенной и проецирование негативных эмоций на разные «пространства» сознания сложную закономерность чувств, составляющих скорбь.

1. Геометрия

Жаль, что уже не увижу деревья, какими видел их раньше.

Представьте, что сейчас ранняя весна, вечерние сумерки, и вы сидите в каком-то малознакомом парке. Что вы увидите, подняв глаза от страницы этой книги? Вероятно, замысловатый узор из светлых и темных силуэтов, вливающихся в шероховатые столбы — стволы деревьев; толстые ветви, ветки потоньше, мелкие прутья; потрепанные обрывки плоскостей — листьев. А еще цветы и траву. Геометрические формы позволяют нам узнавать или, по крайней мере, называть то, что нас окружает.

Мы видим, как зрительно меняются формы, распознаём их движение — наблюдаем, например, как листья и ветки покачиваются от легкого ветерка.

Листья на вершине высокого дерева всё еще освещены солнцем, хотя ствол погружен в темноту. Мы обычно говорим, что тьма спускается, но здесь она как будто поднимается (а если мы придем в парк утром, то увидим, как по стволу дерева спускается рассвет). Геометрия солнца и земли являет во всей простоте то, чего мы раньше не замечали в этом мире.

На протяжении веков художники великолепно чувствовали геометрию. Приведу лишь несколько примеров. А если вы немного покопаетесь в «Гугле», то найдете еще больше.

Построенный в IX, а затем воссозданный в XIII веке дворец Альгамбра в испанской Гранаде — прекрасный образец исламского искусства и архитектуры. Множество декоративных мозаик, включая ту, что приведена ниже, являются замощениями плоскости правильными многоугольниками.

Это фигуры, которыми можно покрыть всю поверхность без наложений и пропусков, поскольку все они соприкасаются друг с другом лишь краями (частично или полностью). Клетки шахматной доски или шестиугольные пчелиные соты — наиболее известные из таких фигур, но есть и другие.

В книге Бранко Грюнбаума^[17] и Джоффри Шепарда^[18]«Плитки и паттерны» (этот семисотстраничный труд вполне заслуживает эпитета «всеобъемлющий») приводится огромное количество примеров не столько из области искусства, сколько из области математики^[19]. Вообще существует семнадцать различных паттернов, обладающих красноречивым названием «группы орнамента». То, что таких паттернов всего семнадцать, было доказано в конце XIX века, но исламские художники знали об этих способах мощения за сотни лет до того, как русский кристаллограф и математик Евграф Фёдоров представил свое доказательство данного тезиса^[20]. Иногда художники интуитивно делают открытия, которые математики проверяют и доказывают лишь многие годы спустя.

Взаимодействие геометрии и искусства отражают также подобные треугольники. Из школьных уроков геометрии мы знаем, что два треугольника подобны, если они имеют одинаковую форму, даже если у них разные размеры. Фигура называется самоподобной, если она состоит из элементов, каждый из которых подобен целой фигуре. На верхнем рисунке слева приведена фигура, состоящая из треугольников, расположенных внутри других треугольников, — это треугольник Серпинского, одна из самых известных самоподобных фигур. Чтобы увидеть ее самоподобие, обратите внимание на то, что она состоит из трех частей — нижней левой, нижней правой и центральной верхней, — каждая из которых подобна целому треугольнику. Об этом треугольнике мы поговорим подробнее в третьей главе.

Фракталы (класс фигур, впервые описанных математиком Бенуа Мандельбротом) — фигуры, построенные из частей, среди которых каждая так или иначе подобна целому. Кусочек береговой линии, если его рассматривать вблизи, выглядит так же, как ее большой отрезок с большого расстояния; листочек папоротника выглядит как сам папоротник в миниатюре; двухметровая нить ДНК сворачивается внутри клеточного ядра диаметром примерно в одну миллионную часть ее длины, повторяя один и тот же способ сложения каждый раз в меньшем масштабе. Это фракталы, которые мы наблюдаем в природе. Простейшие фракталы — самоподобные фигуры вроде треугольника Серпинского.

Круглый узор под треугольником на рисунке слева — это плиточный орнамент XIII века в одном из итальянских соборов, представляющий собой шесть фигур, напоминающих изогнутые треугольники Серпинского, окруженные кольцом треугольников поменьше^[21]. (Делая данный набросок, я измерил и зарисовал основные элементы, а остальное заполнил на глаз. Это заняло немало времени. Но оригинал вырезался вручную, элемент за элементом, а потом они складывались вместе. Когда я об этом думаю, тот час, что я провел над рисунком, уже не кажется таким долгим.)

Художники размышляли над самоподобием многие века. Почему? Потому что оно часто встречается в природе, а художники внимательно присматриваются к ней.

Более свежим примером использования самоподобия является картина Дали «Лицо войны» (1940), изображающая бесчисленные ужасы гражданской войны в Испании. На картине мы видим лицо, в глазницах которого и во рту заключены другие лица, в чьих глазницах и ртах снова заключены лица, и так далее еще на несколько уровней вглубь. Паттерн очень напоминает треугольник Серпинского — повторение фигур, выстроенных в треугольник, только в данном случае располагающихся наверху слева и справа и внизу посредине. Картина Дали гораздо страшнее, чем мой набросок: по обеим сторонам головы без тела вьются клубки змей^[22]

Конец ознакомительного фрагмента.

Примечания

17

6* Бранко Грюнбаум (1929–2018) — израильский и американский математик, один из создателей теории абстрактных многогранников.

18

7* Джоффри Шепард (1927–2016) — английский математик, доктор философии Бирмингемского университета.

19

1. Grünbaum B., Shephard G. Tilings and Patterns. New York: Freeman, 1987.

20

2. Доказательство того, что существует ровно семнадцать групп орнаментов, было представлено в статье: Фёдоров Е. С. Симметрия на плоскости // Записки Императорского Санкт-Петербургского Минералогического общества. Т. 28. СПб.: Типография Императорской Академии Наук, 1891. С. 345–390. Зачем нам нужно это доказательство? Не будь его, оставалась бы вероятность, что существует некая восемнадцатая группа орнаментов (узор замощения, предлагающий новую форму мозаики), скрывающаяся где-то в складках геометрии и доселе оставшаяся незамеченной.

21

3. Собор Благовещения Святой Марии в городе Ананьи (Италия) был построен в 1104 году. Внутренняя мозаика, включая узор из треугольников Серпинского, показанный на рисунке в тексте, была добавлена столетием позже. Этьен Гийон и Юджин Стэнли (Guyon E., Stanley H. E. Fractal Forms. Haarlem: Elsevier, 1991) привлекли внимание к фрактальным элементам мозаики. См. фото на: https://commons.wikimedia.org/wiki/File: Anagni_katedrala_04.JPG

22

4. Лучшее изображение картины «Лицо войны» вы можете увидеть в Википедии (https://en.wikipedia.org/wiki/The_Face_of_War) или на с. 97 книги Робера Дешарна «Дали» (Descharnes R. Dalí. New York: Abrams, 1985), которая также включает предварительный анализ этой картины.