Российские математики и механики XVIII - начала XIX веков

Отечественные исследования в области механики начались с открытием Петербургской академии наук. Подготовка к ее открытию длилась более 10 лет, начиная с первых обсуждений этой идеи Петром I и Г.В. Лейбницем. Одним из первых в эти обсуждения был вовлечен знаменитый немецкий философ и математик, ученик и последователь Лейбница, профессор университетов Галле и Марбурга, член многих европейских Академий наук, учитель М.В. Ломоносова – Христиан фон Вольф (1679–1754).

В 1721 г. Петр 1 послал своего библиотекаря И.Д. Шумахера в путешествие по европейским странам с целью привлечения в будущую российскую академию наук самых известных ученых. Одним из первых в списке Шумахера был профессор Х. Вольф. Сам Х. Вольф (с 1743 г. – ректор университета Галле), после долгих раздумий, выдвижения неприемлемых условий, отклонил предложение о переезде, но вызвался быть помощником в подборе академиков для будущей Академии.

Будущим академикам предлагались очень выгодные условия жизни и работы. Однако большинство из тех, кого рекомендовал Вольф, в итоге отвергли предложение о переезде. Одних пугал суровый российский климат, других – бытовая неустроенность в строящемся городе на Неве, а кто-то, воспользовавшись этим предложением, смог улучшить свои позиции по имеющемуся месту службы. В 1727 г. в письме Л. Эйлеру Вольф назвал Петербургскую академию "раем для ученых". Но "раем" она оказалась не для всех.

Почти половина прибывших из Германии и Швейцарии первых академиков, рекомендованных Х. Вольфом, были известными учеными-механиками (математиками, физиками, астрономами). Спектр их научных интересов был обширен: принципы механики, механика точки, механика твердого тела, механика жидкости и газа, небесная механика, теория упругости и сопротивления материалов, теория машин, теория корабля и другие разделы механики.

С 1728 г. Академия начала издание (на латинском языке) ежегодного сборника трудов "Комментарии Петербургской академии наук". Принимая во внимание состав авторского коллектива первых выпусков, легко понять, почему это издание очень быстро приобрело популярность в научных кругах, а вся Академия – авторитет одного из ведущих научных центров Европы.

Якоб Герман (Jakob Hermann; 1678– 1733) был первым и старшим из прибывших в Петербург иностранных академиков. В год приезда в Россию он уже был членом Берлинской (1701) и Болонской (1708) академий, а позднее стал и членом Парижской академий наук (1733). Как и Эйлер, он родился в Базеле, окончил Базельский уни верситет (учился у Якоба Бернулли). По рекомендации Лейбница он публиковал свои работы в журнале "Acta Eruditorum", в 1707 г. получил место профессора математики Падуанского университета, а с 1713 г. работал профессором университета Франкфурта-на-Одере.

Именно академику Я. Герману была оказана честь выступить на первом заседании Конференции (13.11.1725) Петербургской академии наук, и именно его статьей открывается первый выпуск "Комментариев". С приездом Эйлера в Петербург Герман оказывал младшему коллеге, земляку и родственнику (мать Эйлера была троюродной сестрой Германа) всяческую поддержку.

Герман был автором многих известных работ по математике и механике. В первых шести выпусках "Комментариев" им опубликованы 17 статей по различным проблемам математического анализа, геометрии, по динамике точки, колебаниям маятников, учету сопротивления среды. Его важнейшей книгой считается "Форономия, или о силах и движениях тел твердых и жидких" (Амстердам; 1716). Форономией автор называл науку о силах, то есть механику. В книге используется принцип (он был сформулирован в более ранних работах), позволяющий сводить динамические задачи к статическим. Принцип Германа был развитием похожей идеи Я. Бернулли. Далее этим принципом пользовался и Эйлер. По этой причине первоначально принцип получил название "принципа Германа–Эйлера" или "Петербургский принцип".

После дальнейшего развития этой идеи Даламбером, принцип вошел механику как "принцип Даламбера". Эйлер высоко ценил "Форономию" и часто ссылался на эту книгу Я. Германа, ставя ее в один ряд с "Началами" Ньютона и "Механикой" Вариньона.

Братья Николай и Даниил Бернулли были сыновьями знаменитого математика и механика Иоганна Бернулли (1667–1748) и племянниками не менее знаменитого старшего брата Иоганна – Якоба Бернулли (1654–1705). Николай (1695–1726), занявший пост первого академика – математика Петербургской академии наук, к сожалению (отец возлагал на него большие надежды), скончался через восемь месяцев после переезда в Петербург. А его младший брат Даниил (1700–1782) проработал в Академии почти восемь лет (1725– 1733), заполненных изучением разнообразных проблем механики и математики. Ежегодно в "Комментариях" появлялись работы о принципах сложения и разложения сил, о связи центра колебаний и центра тяжести тела, о действии жидкостей на движущиеся тела, о колебаниях стержней, о малых колебаниях струны и других механических проблемах.

Первые отечественные работы по механике жидкости связаны с именами Даниила Бернулли и Леонарда Эйлера. В Петербурге Даниил задумал и подготовил к изданию свою знаменитую "Гидродинамику, или записки о силах и движениях жидкостей ", изданную им в Страс

бурге в 1738 г. После возвращения летом 1733 г. в Швейцарию и всю оставшуюся жизнь Даниил не прерывал связей с Академией (ему было присвоено звание Почетного члена Академии, установлена ежегодная пенсия в 200 рублей), переписывался с ее учеными, продолжал публиковать работы в "Комментариях" (из 75 работ его научного наследия 50 были опубликованы в "Комментариях").

Но самым известным математиком и механиком Петербургской академии наук был ученик И. Бернулли и друг Д. Бернулли Леонард Эйлер (1707–1783). В Петербурге он прожил

большую часть свой жизни (с 1727 по 1741 и с 1766 по 1783 г.).

Он активно участвовал в деятельности Академии (выступал на заседаниях Конференции, публиковал статьи и книги, участвовал в экспертизе технических проектов и в подготовке первых карт России), преподавал в академическом университете, вел обширную переписку с европейскими учеными и государственными деятелями.

Даже в берлинский период творчества Эйлер находил возможность участвовать в делах нашей Академии: вел переписку с коллегами (в том числе с М.В. Ломоносовым), публиковал и редактировал статьи в "Комментариях", принимал участие в судьбе молодых ученых - будущих академиков: С.К. Котельникова, С.Я. Румовского, М.Е. Головина, Н.И. Фусса, А.И. Лекселя, С.Е. Гурьева и других, выполнял поручения по приобретению научного оборудования.

Как основоположник многих новых направлений развития механики, математики, астрономии, физики, технических наук, Эйлер оставил огромное научное наследие, определившее развитие мировой науки на многие годы. При жизни он в шутку говорил, что его труды будут публиковать еще 20 лет после его смерти. Но он ошибся. Его труды издавались Академией почти 80 лет. По подсчетам его биографов в Германии им было опубликовано около 300 работ и более 500 книг и статей опубликованы в период его жизни в России. Таков был его вклад в развитие российской и мировой науки.

Состав ученых Петербургской академии наук постепенно менялся (на то были как объективные, так и субъективные причины). После 1728 г. власть в Академии почти целиком была сосредоточена в руках И.Д. Шумахера, чья деятельность одобрялась далеко не всеми. Некоторые из академиков ждали срока окончания контракта для того чтобы покинуть Петербург. В 1731 г. этим правом воспользовались Я. Герман и Г.Б. Бильфингер. Им на смену в составе Академии стали появляться молодые, в том числе, и отечественные ученые (к концу века они составляли уже большинство членов Академии). Расширялся спектр проводимых исследований, увеличивалось число публикаций. В период с 1726 по 1830 г. было издано 360 книг (монографий, учебных пособий) и статей по различным проблемам механики.

Значительную часть этого списка составляли работы Л. Эйлера, которые касались большинства проблем механики того времени.

Из всего научного наследия Эйлера более 160 публикаций относятся к теоретическим проблемам механики (о пространстве, о природе материи и сил, о принципе наименьшего действия, об уравнениях механики), к механике точки и твердого тела, удару, давлению, тре- нию, теории упругости и сопротивлению материалов, небесной механике, механике жидкости и газа. Порядка 40 работ посвящены различным областям прикладной механики: теории машин и механизмов, баллистике, гидравлике, теории корабля. Некоторые из перечисленных трудов были написаны в Берлине, но их развитие мы видим в Петербургских изданиях Эйлера и его научных наследников.

После Г.Б. Бильфингера академиком по классу теоретической и экспериментальной физики стал его ученик, выпускник Тюбингенского университета Георг Вольфганг Крафт (1701-1754). За почти 20 лет пребывания в Петербурге он издал около 60 работ по разным проблемам физики, механики, математики, астрономии, метеорологии. Но его научные статьи не были столь значительны, как его популярные статьи и выступления. Крафт много внимания уделял преподавательской деятельности в гимназии. Им были подготовлены учебные пособия по геометрии, механике, физике, географии, которые позднее были переведены на русский язык. В частности, В.Е. Ададуров перевел его "Краткое введение в изучение простых машин и их устройство" (1738). Позднее был издан русский перевод его учебника по физике, который, в основном, был посвящен механике (законам движения тел, учету сил сопротивления среды, простым машинам).

Василий Евдокимович Ададуров (17091780) был сыном новгородского дворянина. Получив прекрасное образование в Новгородском духовном училище, Славяно-греко-латинской академии, в гимназии и университете при Петербург- ской академии наук, он зарекомендовал себя не только как прекрасный математик, но и как талантливый знаток языков и переводчик. Он был автором переводов многих латинских, немецких и французских книг. В 1733 г. он первым из русских ученых стал членом (адъюнктом) Петербургской академии наук (по кафедре высшей математики под руководством Л. Эйлера). В 1736 г. ему был поручен надзор за учащимися академической гимназии, прибывшими из Москвы, среди которых был и М.В. Ломоносов, а в 1744 г. он был назначен преподавать русский язык будущей императрице Екатерине II. После коронации Екатерины II в 1762 г., Ададуров был назначен куратором Московского университета, получил пост сенатора. В его обязанности входил подбор университетских профессоров (в том числе иностранных), подготовка (обучение) за границей русских ученых, комплектование университетской библиотеки и многие другие заботы. В 1778 г. он был избран Почетным академиком Петербургской академии наук.

Одной из важнейших проблем России XVIII в. было создание эффективной системы образования. Импульс, полученный от петровских реформ, потребовал большого количества квалифицированных русскоязычных преподавателей (математиков, механиков, физиков, географов, …) и учебников по всем разделам науки. Поэтому большинство молодых отечественных ученых, поступавших в Академию в середине и во второй половине XVIII в., были увлечены не только научными задачами, но и подготовкой, переводами учебников, преподаванием своих наук в открывавшихся и уже существовавших учебных заведениях. В области механики и математических наук это были уже названный В.Е. Ададуров, С.К. Котельников (1723–1806), Я.П. Козельский (1729–1794), М.Е. Головин (1756–1790), С.Е. Гурьев (1766–1813), В.И. Висковатов (1779–1812), С.Я. Румовский (1734–1812), И.А. Эйлер (1734–1800), Н.И. Фусс (1755–1825). К этому следует добавить, что уже с конца века в некоторых учебных заведениях появляются профессора, не входившие в состав Академии, но активно занимавшиеся научным творчеством.

Семён Кириллович Котельников был сыном солдата Преображенского полка. В 1741 г. он поступил в академическую гимназию, где, по мнению профессора Г.В. Рихмана (1711–1753), проявил особые склонности к физико-математическим наукам. В 1751 г. он был принят в адъюнкты Академии и направлен в Берлин, где в течение четырех лет работал под руководством Л. Эйлера. В 1751 г., после возвращения в Петербург, он был назначен на должность профессора высшей математики. Написанные им научные работы не были значительными (по механике их только две), но его учебные пособия по механике и математике, переводы на русский язык книг зарубежных ученых пользовались большой популярностью. На протяжении многих лет они использовались не только учащимися университета и Морского корпуса, где он вел преподавание, но и в других учебных заведениях.