Ко всему этому примешивалась еще проблема национальности, проблема, являвшаяся постоянным источником неприятностей на протяжении большей части моей жизни и немало содействовавшая тому, что в течение долгого времени я не мог обрести достаточную внутреннюю устойчивость. Я вырос в еврейской семье. Мои родители единодушно стояли за ассимиляцию и стремились, чтобы наш образ жизни ничем не отличался от образа жизни окружающих нас американцев, но относились они к своему еврейству по-разному. Для отца желание не выделяться среди других было инстинктивной мерой самозащиты, а еврейский вопрос — одним из множества вопросов, которыми он интересовался, и только; мать же угнетал самый факт нашего происхождения, и вопрос об антисемитизме составлял главную заботу ее жизни.
Детей в нашей семье воспитывали не только в полном неведении относительно своего происхождения, но сознательно создавали о нем ложное представление. Мы, однако, не могли не заметить, что среди окружающих нас людей каким-то необъяснимым образом оказывалось довольно много евреев. Так как мать часто делала о евреях весьма нелестные замечания, у меня рано сложилось впечатление, что она стыдится своего происхождения и того, что мы тоже как-то с этим связаны. Позднее, когда мне исполнилось пятнадцать лет и из разговора с отцом я узнал, что мы тоже евреи, я вспомнил об этих замечаниях. Ощущение неполноценности, которое от них осталось, пробудило во мне глубокое внутреннее беспокойство, и прошло много лет, прежде чем я обрел необходимую меру уверенности в самом себе. До тех же пор я постоянно переходил из одной крайности в другую: сегодня сознавал в себе огромные силы, завтра сомневался в том, что я хоть чего-нибудь стою, и в соответствии с этими колебаниями становился то невыносимо самоуверенным, то столь же невыносимо малодушным.
Однако теми успехами, которых я достиг на жизненном поприще, и в том числе научными, я, конечно, обязан некоторым особенностям своего воспитания. Отцовская независимость повлияла и на склад моего характера и на мои привычки. Но гораздо важнее оказалось другое. Самую сильную сторону отца составляли не столько его исключительные умственные способности, сколько удивительная готовность совершенствовать свои знания ценой непрерывного упорного труда. На моих глазах он довел себя до полного изнеможения, переведя с русского языка на английский двадцатичетырехтомное собрание сочинений Толстого за два года, — труд, воистину достойный Геркулеса! Естественно, что от меня он ожидал того же, на что был способен сам. Поэтому с тех пор, как я вышел из младенческого возраста, я не помню такого времени, когда бы я мог жить спокойно, радуясь достигнутым успехам.
После окончания школы я поступил в Тафтс-колледж, недалеко от Бостона, потом занимался в Гарвардском и Корнельском университетах; в 14 лет в Тафтс-колледже я получил степень бакалавра[7], в 18 лет в Гарварде — степень доктора философии[8]. Но по мере того, как я постепенно добивался самостоятельности (очень незначительной!), по мере того, как с возрастом ко мне приближалась независимость зрелости, я все яснее и яснее понимал, что завоеванная мною свобода — это прежде всего свобода ошибаться и испытывать горечь поражения. Правда, из-за склонности отца внезапно принимать решения, предопределяющие мое будущее и связывающие меня так же крепко, как если бы их принял я сам, даже эта радостная свобода была довольно ограничена.
После защиты докторской диссертации Гарвардский университет предоставил мне стипендию для путешествия за границу. Я использовал ее, чтобы побывать в Англии — в Кембридже, а потом в Германии — в Геттингене. Хотя мне и раньше случалось уезжать из дома, только во время этой поездки я почувствовал, что волен жить по своему усмотрению, и вкусил радость свободного труда. В Кембридже моим главным учителем и наставником был Бертран Рассел. Под его руководством я изучал математическую логику и множество других гораздо более общих вопросов, касающихся философии математики и философии науки вообще. Рассел, который в то время — впрочем, и сейчас тоже — больше всего напоминал сумасшедшего шляпочника[9], блестяще читал лекции, посвященные главным образом недавно созданной теории относительности Эйнштейна. Вместе с небольшой группой студентов, собиравшейся у него дома, я изучал его работы по математической логике и, кроме того, слушал несколько рекомендованных им математических курсов. Самыми интересными из них оказались лекции по высшей математике, которые читал Г. X. Харди, ставший впоследствии профессором в Оксфорде и Кембридже и оказавшийся, быть может, самой значительной фигурой из английских математиков этого поколения.
В Гарварде я защищал докторскую диссертацию по философии математики. Рассел убедил меня, что нельзя заниматься философией математики, не познакомившись более серьезно с самой математикой.
Я обратился к Харди и обнаружил, что он не только идеальный учитель, но и ученый, которого каждый молодой честолюбивый математик смело мог избрать образцом для подражания. Я впервые увидел его у Рассела, когда приезжал в Кембридж с отцом, который по своей обычной рассеянности бросил меня там на произвол судьбы. Тогда мы оба приняли Харди за студента, и только позднее я узнал, что этот робкий юноша, упорно стремившийся оставаться в тени, — великолепный спортсмен и высший авторитет во всех играх с мячом. В зрелые годы Харди стал типичным кембриджским профессором: невероятно сухопарый, вечно в невыглаженных брюках и мятой куртке, добрый, готовый каждому прийти на помощь, но ревниво оберегающий свою независимость и панически боящийся женщин — таким он остался у меня в памяти.
Лекции Харди доставляли мне истинное наслаждение. Я и раньше делал попытки проникнуть в область высшей математики, но каждый раз у меня оставалось чувство неудовлетворенности. Я постоянно ощущал, что в ряде доказательств имеются какие-то пробелы, и у меня не было желания притворяться, что я этого не замечаю. Позже выяснилось, что я был прав и что логические пробелы в обоснованиях математики беспокоили не только меня, но и моих первых учителей. Однако Харди с такой обдуманностью и осторожностью вел меня по лабиринту высшей математики, что при нашем приближении все препятствия отступали как по мановению волшебной палочки, и я, наконец, понял, что такое настоящее математическое доказательство. Харди же я обязан знакомством с интегралом Лебега — знакомством, которое привело меня к первым значительным математическим успехам.
Понятие интеграла Лебега не относится к тем, которые легко можно объяснить неспециалисту, но, поскольку оно очень важно для дальнейшего содержания этой книги, я все же постараюсь если не изложить его во всей полноте, то хотя бы дать представление о том, что это такое. Каждому ясно, что значит измерить длину отрезка прямой линии или площадь, ограниченную окружностью или какой-нибудь другой гладкой замкнутой кривой. В тех случаях, однако, когда требуется как-то измерить длину (или площадь, или объем) множества точек, причудливым образом разбросанных по бесконечному числу отрезков, или каких-то кусочков плоскости или пространства, ограниченных кривыми линиями или поверхностями, или тем более в случаях, когда наше множество точек является столь сложным, что даже приведенное выше довольно запутанное объяснение не описывает его строения, наглядные представления о длине, площади и объеме отказываются служить, и для точного определения соответствующих понятий приходится привлекать довольно абстрактные формальные математические рассуждения. Интеграл Лебега как раз и является инструментом, созданным для измерения сложных точечных множеств подобного рода.
Измерение объемов (или площадей, или длин) сложных областей неправильного строения совершенно необходимо для теории вероятностей и математической статистики; что касается меня, то уже в те далекие годы перед первой мировой войной мне казалось, что этим двум тесно связанным между собой разделам в дальнейшем предстоит завоевать многие области физики. Эти дисциплины были расположены на «ничьей земле» между физикой и математикой. Как раз в таких промежуточных областях, лежащих на стыке нескольких наук, я сделал свои самые крупные открытия; по-видимому, это было связано с тем, что работа такого рода наиболее соответствует главным особенностям моей натуры.
На самом деле теория вероятностей и математическая статистика в какой-то мере предвосхитили основные тенденции развития современной математики в том отношении, что они органически опираются на физические представления и в этом смысле непосредственно зависят от понятий меры и вероятности, разъясненных на физическом языке в статистической механике замечательного американского ученого Джозайи Уилларда Гиббса. В дальнейшем рассмотрение вопросов, связанных с развитием математических идей в направлении их применения к решению конкретных физических задач окружающего нас реального мира, будет основной темой настоящей книги.
При изучении теории интеграла Лебега последовательно переходят от меры (т. е. длины) изолированных интервалов к мере более сложных множеств, состоящих из бесконечной последовательности интервалов, и далее к мере еще более сложных множеств, которые (так же как и совокупность точек, не принадлежащих к нашему множеству) можно сколь угодно точно приблизить такой последовательностью интервалов. Аккуратное изложение этой теории требует знания высшей математики, но не содержит никаких особенно длинных математических преобразований или запутанных логических построений. Для нас здесь существенно только то, что Лебег сумел разумным образом распространить понятие длины (т. е. меры) со случая отдельного интервала на случай наиболее сложных точечных множеств, для которых это понятие оказывается еще имеющим смысл.
Харди умер несколько лет тому назад[10]