Джордан Элленберг - Как не ошибаться. Сила математического мышления

Следовательно, чтобы снизить уровень дисперсии, нам лучше найти другой способ выбирать лотерейные билеты. Поверите ли вы мне, если я скажу, что все сводится к планиметрии?

Параллельные линии не пересекаются. Это и делает их параллельными.

Но иногда параллельные линии выглядят так, будто пересекаются. Вспомните о паре железнодорожных рельсов в пустынной местности, которые как будто сходятся в одной точке, по мере того как ваш взгляд перемещается по ним все ближе к горизонту. (По моему мнению, мысленный образ встречающихся друг с другом двух рельсов станет еще ярче, если включить музыку в стиле кантри.) Здесь имеет место феномен перспективы ; когда вы пытаетесь отобразить трехмерный мир в двумерном поле зрения, чем-то придется пожертвовать.

Первыми, кто разобрался с этим явлением, оказались люди, которым было необходимо постичь: во-первых, суть объектов; во-вторых, как они выглядят; в-третьих, разницу между реальным объектом и его визуальным образом. Речь идет о художниках. Когда в начале эпохи итальянского Возрождения художники поняли феномен перспективы, визуальное представление изменилось навсегда: с этого момента картины европейских художников перестали напоминать рисунки ваших детей на дверце холодильника (в том случае, если ваши дети рисуют в основном распятого на кресте Иисуса) и стали похожими на то, что на них изображено [215].

Вопрос, как именно флорентийские художники, например Филиппо Брунеллески, пришли к пониманию современной теории перспективы, стал предметом множества дискуссий среди искусствоведов. Мы не будем вдаваться в детали их споров. Но мы наверняка знаем: этот прорыв стал возможен благодаря соединению эстетических соображений с новыми идеями в области математики и оптики. Отправной точкой стало понимание, что изображения, которые мы видим, формируются лучами света, отражающимися от объектов и попадающими в наши глаза. Современному человеку это кажется очевидным, но в те времена, поверьте, было далеко не так. Многие ученые древности – самый известный из них Платон – утверждали, что одним из элементов зрительного восприятия должен быть некий огонь, который испускают глаза. Эта точка зрения восходит как минимум к Алкмеону Кротонскому; считается, что на его мировоззрение повлияло учение Пифагора и пифагорейской школы (о взглядах пифагорейцев шла речь во второй главе). Алкмеон утверждал, что глаза должны испускать огонь, иначе из какого еще источника могут появляться фосфены – звезды, которые вы видите, когда закрываете глаза и надавливаете пальцем на глазное яблоко {187}? Теорию зрительного восприятия посредством отраженных лучей разработал на довольно подробном уровне каирский математик XI столетия Абу Али аль-Хасан ибн аль-Хасан ибн аль-Хайсам аль-Басри (но давайте называть его Альхазеном, как делают большинство западных авторов). Трактат Альхазена об оптике Kitab al-Manazir («Книга оптики») был переведен на латинский язык и с воодушевлением принят философами и художниками, искавшими более систематическую трактовку связи между взглядом и тем, на что он направлен. Основная мысль сводится к следующему: точка Р на вашем холсте представляет прямую линию в трехмерном пространстве. Благодаря Евклиду мы знаем, что существует только одна прямая линия, которая проходит между двумя заданными точками. В данном случае это линия, которая проходит через точку Р и ваш глаз. Любой объект, расположенный на этой линии, необходимо рисовать в точке Р .

А теперь представьте себя Филиппом Брунеллески, стоящим в степи; перед вами холст на мольберте, и вы рисуете железнодорожный путь [216]. Этот путь состоит из двух рельсов, которые мы обозначим R 1и R 2. Каждый из этих рельсов, нарисованный на холсте, должен представлять собой прямую линию. А подобно тому как точка на холсте соответствует прямой в пространстве, прямая линия на холсте соответствует плоскости. Плоскость P 1, соответствующая рельсу R 1, – это и есть та плоскость, которая образована прямыми, соединяющими каждую точку на этом рельсе с вашим глазом. Точно так же плоскость P 2, соответствующая рельсу R 2, – это плоскость, на которой находится ваш глаз и рельс R 2. Пересечение каждой из этих плоскостей с холстом представляет собой прямую линию; обозначим эти прямые L 1и L 2.

Эти два рельса параллельны друг другу. Однако две плоскости не параллельны . Как они могут быть параллельными? Они ведь пересекаются в вашем глазу, а параллельные плоскости не пересекаются. Плоскости, которые не являются параллельными, должны иметь пересечение в виде прямой линии. В данном случае это горизонтальная линия, которая исходит из вашего глаза и проходит дальше параллельно рельсам. Эта линия, будучи горизонтальной, не пересекается со степью: она стремится к горизонту, не касаясь поверхности земли. Однако (и в этом весь смысл происходящего) она пересекается с холстом в точке V . Поскольку точка V находится на плоскости R 1, она должна быть на линии L 1, вдоль которой рельс R 1пересекается с холстом. А поскольку точка V находится также на плоскости R 2, она должна быть на линии L 2. Другими словами, V – это точка на холсте, в которой пересекаются нарисованные рельсы. На самом деле любой путь в степи, пролегающий параллельно рельсам, будет выглядеть на холсте как линия, которая проходит через точку V . Точка V – так называемая точка схода, то есть точка, через которую проходят все нарисованные линии, параллельные рельсам. В действительности каждая пара параллельных рельсов образует определенную точку схода на холсте, а положение этой точки зависит от направления параллельных линий. (Исключение составляют только пары прямых линий, параллельных самому холсту, как шпалы между рельсами – на картине они по-прежнему выглядят как параллельные.)