Математик Перельман Яков: вклад в науку. Известный российский математик Григорий Перельман

Математический институт Клэя присудил Григорию Перельману Премию тысячелетия (Millennium Prize), тем самым официально признав верным доказательство гипотезы Пуанкаре, выполненное российским математиком. Примечательно, что при этом институту пришлось нарушить собственные правила - по ним на получение примерно миллиона долларов, именно таков размер премии, может претендовать только автор, опубликовавший свои работы в рецензируемых журналах. Работа Григория Перельмана формально так и не увидела свет - она осталась набором нескольких препринтов на сайте arXiv.org (один , два и три). Впрочем, не так важно, что стало причиной решения института - присуждение Премии тысячелетия ставит точку в истории длиной более чем в 100 лет.

Кружка, пончик и немного топологии

Прежде чем выяснить, в чем состоит гипотеза Пуанкаре, необходимо разобраться, что это за раздел математики - топология, - к которому эта самая гипотеза относится. Топология многообразий занимается свойствами поверхностей, которые не меняются при определенных деформациях. Поясним на классическом примере. Предположим, что перед читателем лежит пончик и стоит пустая чашка. С точки зрения геометрии и здравого смысла - это разные объекты хотя бы потому, что попить кофе из пончика не получится при всем желании.

Однако тополог скажет, что чашка и пончик - это одно и то же. И объяснит это так: вообразим, что чашка и пончик представляют собой полые внутри поверхности, изготовленные из очень эластичного материала (математик бы сказал, что имеется пара компактных двумерных многообразий). Проведем умозрительный эксперимент: сначала раздуем дно чашки, а потом ее ручку, после чего она превратится в тор (именно так математически называется форма пончика). Посмотреть, как примерно выглядит этот процесс можно .

Разумеется, у пытливого читателя возникает вопрос: раз поверхности можно мять, то как же их различать? Ведь, например, интуитивно понятно - как ни мни тор, без разрывов и склеек сферу из него не получишь. Тут в игру вступают так называемые инварианты - характеристики поверхности, которые не меняются при деформации, - понятие, необходимое для формулировки гипотезы Пуанкаре.

Здравый смысл подсказывает нам, что тор от сферы отличает дырка. Однако дырка - понятие далеко не математическое, поэтому его надо формализовать. Делается это так - представим, что на поверхности у нас имеется очень тонкая эластичная нить, образующая петлю (саму поверхность в этом умозрительном опыте, в отличие от предыдущего, считаем твердой). Будем двигать петлю, не отрывая ее от поверхности и не разрывая. Если нить можно стянуть до очень маленького кружочка (почти точки), то говорят, что петля стягиваема. В противном случае петля называется нестягиваемой.

Фундаментальная группа тора обозначается п 1 (T 2). Из-за того, что она нетривиальна, руки мыши образуют нестягиваемую петлю. Грусть на лице животного - результат осознания этого факта.

Так вот, легко видеть, что на сфере любая петля стягиваема (как это примерно выглядит, можно посмотреть ), а вот для тора это уже не так: на бублике есть целых две петли - одна продета в дырку, а другая обходит дырку "по периметру", - которые нельзя стянуть. На этой картинке примеры нестягиваемых петель показаны красным и фиолетовым цветом соответственно. Когда на поверхности есть петли, математики говорят, что "фундаментальная группа многообразия нетривиальна", а если таких петель нет - то тривиальна.

Теперь, чтобы честно сформулировать гипотезу Пуанкаре, любознательному читателю осталось потерпеть еще немного: надо разобраться, что такое трехмерное многообразие в общем и трехмерная сфера в частности.

Вернемся на секундочку к поверхностям, которые мы обсуждали выше. Каждую из них можно разрезать на такие мелкие кусочки, что каждый будет почти напоминать кусочек плоскости. Так как у плоскости всего два измерения, то говорят, что и многообразие двумерно. Трехмерное многообразие - это такая поверхность, которую можно разрезать на мелкие кусочки, каждый из которых очень похож на кусочек обычного трехмерного пространства.

Главным "действующим лицом" гипотезы является трехмерная сфера. Представить себе трехмерную сферу как аналог обычной сферы в четырехмерном пространстве, не потеряв при этом рассудок, все-таки, наверное, невозможно. Однако описать этот объект, так сказать, "по частям" достаточно легко. Все, кто видел глобус, знают, что обычную сферу можно склеить из северного и южного полушария по экватору. Так вот, трехмерная сфера склеивается из двух шаров (северного и южного) по сфере, которая представляет собой аналог экватора.

На трехмерных многообразиях можно рассмотреть такие же петли, какие мы брали на обычных поверхностях. Так вот, гипотеза Пуанкаре утверждает: "Если фундаментальная группа трехмерного многообразия тривиальна, то оно гомеоморфно сфере". Непонятное словосочетание "гомеоморфно сфере" в переводе на неформальный язык означает, что поверхность можно продеформировать в сферу.

Немного истории

Вообще говоря, в математике можно сформулировать большое количество сложных утверждений. Однако что делает ту или иную гипотезу великой, отличает ее от остальных? Как это ни странно, но великую гипотезу отличает большое количество неправильных доказательств, в каждом из которых есть по великой ошибке - неточности, которая зачастую приводит к возникновению целого нового раздела математики.

Так, изначально Анри Пуанкаре, который отличался помимо всего прочего умением совершать гениальные ошибки, сформулировал гипотезу немного в другом виде, чем мы написали выше. Спустя некоторое время он привел контрпример к своему утверждению, который стал известен как гомологическая 3-сфера Пуанкаре, и в 1904 году сформулировал гипотезу уже в современном виде. Сферу, кстати, совсем недавно ученые приспособили в астрофизике - оказалось, что Вселенная вполне может оказаться гомологической 3-сферой Пуанкаре.

Надо сказать, что особого ажиотажа среди коллег-геометров гипотеза не вызвала. Так было до 1934 года, когда британский математик Джон Генри Уайтхед представил свой вариант доказательства гипотезы. Очень скоро, однако, он сам нашел в рассуждениях ошибку, которая позже привела к возникновению целой теории многообразий Уайтхеда.

После этого за гипотезой постепенно закрепилась слава крайне сложной задачи. Многие великие математики пытались взять ее приступом. Например, американский Эр Аш Бинг (R.H.Bing), математик, у которого (абсолютно официально) вместо имени в документах были записаны инициалы. Он предпринял несколько безуспешных попыток доказать гипотезу, сформулировав в ходе этого процесса собственное утверждение - так называемую "гипотезу о свойстве П" (Property P conjecture). Примечательно, что это утверждение, которое рассматривалось Бингом как промежуточное, оказалось чуть ли не сложнее доказательства самой гипотезы Пуанкаре.

Примечательно, что обобщение гипотезы Пуанкаре на многообразия размерности выше трех оказалось заметно проще оригинала - лишние размерности позволяли легче манипулировать многообразиями. Так, для n-мерных многообразий (при n не меньше 5) гипотеза была доказана Стивеном Смейлом в 1961 году. Для n = 4 гипотеза была доказана методом, совершенно отличным от смейловского, в 1982 году Майклом Фридманом. За свое доказательство последний получил Филдсовскую медаль - высшую награду для математиков.

Описанные работы - это далеко не полный список попыток решения более чем столетней гипотезы. И хотя каждая из работ и привела к возникновению целого направления в математике и может считаться в этом смысле успешной и значимой, доказать гипотезу Пуанкаре окончательно удалось только россиянину Григорию Перельману.

Перельман и доказательство

В 1992 году Григорий Перельман, тогда сотрудник математического института им. Стеклова, попал на лекцию Ричарда Гамильтона. Американский математик рассказывал о потоках Риччи - новом инструменте для изучения гипотезы геометризации Терстона - факта, из которого гипотеза Пуанкаре получалась как простое следствие. Эти потоки, построенные в некотором смысле по аналогии с уравнениями теплопереноса, заставляли поверхности с течением времени деформироваться примерно так же, как в начале этой статьи мы деформировали двумерные поверхности. Оказалось, что в некоторых случаях результатом такой деформации оказывался объект, структуру которого легко понять. Основная трудность заключалась в том, что во время деформации возникали особенности с бесконечной кривизной, аналогичные в некотором смысле черным дырам в астрофизике.

После лекции Перельман подошел к Гамильтону. Позже он рассказывал, что Ричард его приятно удивил: "Он улыбался и был очень терпелив. Он даже рассказал мне несколько фактов, которые были опубликованы спустя лишь несколько лет. Он сделал это без колебаний. Его открытость и доброта поразили меня. Не могу сказать, что большинство современных математиков ведет себя так."

После поездки в США Перельман вернулся в Россию, где принялся трудиться над решением проблемы особенностей потоков Риччи и доказательством гипотезы геометризации (а вовсе не над гипотезой Пуанкаре) втайне от всех. Ничего удивительного, что появление 11 ноября 2002 года первого препринта Перельмана повергло математическую общественность в шок. Спустя некоторое время появилась еще пара работ.

После этого Перельман самоустранился от обсуждения доказательств и даже, говорят, прекратил заниматься математикой. Он не прервал своего уединенного образа жизни даже в 2006 году, когда ему была присуждена Филдсовская премия - самая престижная награда для математиков. Причины такого поведения автора обсуждать не имеет смысла - гений имеет право вести себя странно (например, будучи в Америке Перельман не стриг ногти, позволяя им свободно расти).

Как бы то ни было, доказательство Перельмана зажило отдельной от него жизнью: три препринта не давали покоя математикам современности. Первые результаты проверки идей российского математика появились в 2006 году - крупные геометры Брюс Кляйнер и Джон Лотт из Мичиганского университета опубликовали препринт собственной работы, по размерам больше напоминающей книгу - 213 страниц. В этой работе ученые тщательно проверили все выкладки Перельмана, подробно пояснив различные утверждения, которые в работе российского математика были лишь вскользь обозначены. Вердикт исследователей был однозначен: доказательство абсолютно верное.

Неожиданный поворот в этой истории наступил в июле этого же года. В журнале Asian Journal of Mathematics появилась статья китайских математиков Сипин Чжу и Хуайдун Цао под названием "Полное доказательство гипотезы геометризации Терстона и гипотезы Пуанкаре". В рамках этой работы результаты Перельмана рассматривались как важные, полезные, но исключительно промежуточные. Данная работа вызвала удивление у специалистов на Западе, однако получила очень одобрительные отзывы на Востоке. В частности, результаты поддержал Шинтан Яу - один из основоположников теории Калаби-Яу, положившей начало теории струн, - а также учитель Цао и Джу. По счастливому стечению обстоятельств именно Яу был главным редактором журнала Asian Journal of Mathematics , в котором была опубликована работа.

После этого математик стал ездить по миру с популярными лекциями, рассказывая о достижениях китайских математиков. В результате возникла опасность, что очень скоро результаты Перельмана и даже Гамильтона окажутся отодвинуты на второй план. Такое в истории математики случалось не раз - многие теоремы, носящие имена конкретных математиков, были придуманы совершенно другими людьми.

Однако этого не случилось и, вероятно, теперь не случится. Вручение премии Клэя Перельману (даже если тот откажется) навсегда закрепило в общественном сознании факт: российский математик Григорий Перельман доказал гипотезу Пуанкаре. И неважно, что на самом деле он доказал факт более общий, развив по пути совершенно новую теорию особенностей потоков Риччи. Хотя бы так. Награда нашла героя.

История человечества знает многих людей, которые благодаря своим выдающимся способностям становились знаменитыми. Однако стоит сказать о том, что редко кому из них удавалось стать настоящей легендой еще при жизни и добиться известности не только в виде размещения портретов в школьных учебниках. Мало кто из знаменитостей достигал такой вершины славы, которая подтверждалась разговорами и мирового научного сообщества, и бабушек, сидящих на лавочке у подъезда.

Но в России такой человек есть. И живет он в наше время. Это математик Перельман Григорий Яковлевич. Основным достижением этого великого российского ученого явилось доказательство гипотезы Пуанкаре.

О том, что Григорий Перельман является самым знаменитым в мире математиком, известно даже любому рядовому испанцу. Ведь этот ученый отказался получить Филдсовскую премию, которую ему должен был вручить сам король Испании. А на такое способны, без всякого сомнения, только самые великие люди.

Семья

Григорий Перельман родился 13.06.1966 г. в Северной столице России - городе Ленинграде. Отец будущего гения был инженером. В 1993 г. он оставил семью и эмигрировал в Израиль.

Мать Григория, Любовь Лейбовна, работала учителем математики в ПТУ. Она же, владея игрой на скрипке, привила сыну любовь к классической музыке.

Григорий Перельман был не единственным ребенком в семье. У него есть сестра, которая младше него на 10 лет. Зовут ее Елена. Она тоже математик, в свое время окончила Санкт-Петербургский университет (в 1998 г.). В 2003 г. Елена Перельман защитила в институте Рейцмана Реховоте диссертацию на степень доктора философии. С 2007 г. она живет в Стокгольме, где работает программистом.

Школьные годы

Григорий Перельман, биография которого сложилась так, что на сегодняшний день он является самым известным в мире математиком, в детстве был застенчивым и тихим еврейским мальчиком. Однако, несмотря на это, по знаниям он значительно превосходил своих сверстников. И это позволяло ему общаться со взрослыми практически на равных. Его сверстники еще играли во дворе и лепили куличики из песка, а Гриша уже вовсю постигал азы математической науки. Сделать это позволяли ему книги, которые имелись в семейной библиотеке. Содействовала получению знаний и мама будущего ученого, которая была просто влюблена в эту точную науку. Также будущий российский математик Григорий Перельман был увлечен историей и прекрасно играл в шахматы, чему научил его отец.

Сидеть над учебниками мальчика никто не заставлял. Родители Перельмана Григория никогда не изводили сына нравоучениями о том, что знания являются силой. Он открывал для себя мир науки совершенно естественно и без всякого надрыва. И этому всецело способствовала семья, главным культом которой были вовсе не деньги, а знания. Родители никогда не ругали Гришу за потерянную пуговицу или грязный рукав. Однако стыдным считалось, например, сфальшивить, играя мелодию на скрипке.

В школу будущий математик Перельман пошел в шесть лет. К этому возрасту он был основательно подкован по всем предметам. Гриша легко писал, читал и выполнял математические действия, используя трехзначные цифры. И это было время, когда его одноклассники только познавали счет до ста.

В школе будущий математик Перельман был одним из самых сильных учеников. Он неоднократно становился победителем всероссийских математических конкурсов. До 9 класса будущий российский ученый посещал среднюю школу, находившуюся на окраине Ленинграда, где и жила его семья. Потом он перешел в 239-ю школу. Она имела физико-математический уклон. Кроме того, с пятого класса Григорий посещал математический центр, открытый при Дворце пионеров. Занятия здесь проводились под руководством Сергея Рукшина - доцента РГПУ. Ученики этого математика постоянно завоевывали награды на различных математических олимпиадах.

В 1982 г. Григорий, в составе команды советских школьников, отстаивал честь страны на Международной математической олимпиаде, состоявшейся в Венгрии. Наши ребята заняли тогда первое место. А Перельман, набравший максимальное количество возможных баллов, получил золотую медаль за безукоризненное выполнение всех предложенных на олимпиаде заданий. На сегодняшний день можно сказать о том, что это была последняя награда, которую он принял за свой труд.

Казалось бы, Григорий, отличник по всем предметам, без всякого сомнения, должен был окончить школу с золотой медалью. Однако его подвела физкультура, по которой он не мог сдать необходимый норматив. Классной руководительнице пришлось просто умолять учителя, чтобы тот поставил мальчику четверку в аттестат. Да, Грише не по нраву были спортивные нагрузки. Однако по этому поводу он абсолютно не комплексовал. Физкультура просто не занимала его так, как другие дисциплины. Он всегда говорил, что убежден в том, что наш организм нуждается в тренировках, но при этом предпочитал тренировать не руки и ноги, а мозг.

Отношения в коллективе

В школе будущий математик Перельман был любимцем. Ему симпатизировали не только учителя, но и одноклассники. Гриша не был зубрилкой и заучкой. Не позволял себе он и козырять полученными знаниями, глубина которых порой приводила в замешательство даже учителей. Он просто был талантливым ребенком, увлекавшимся не только доказательством сложных теорем, но и классической музыкой. Девочки ценили своего одноклассника за неординарность и ум, а мальчики - за твердый и спокойный характер. Гриша не только учился с легкостью. Он помогал в овладении знаний и своим отстающим одноклассникам.

В советские времена к каждому двоечнику прикрепляли сильного ученика, который помогал ему подтянуться по какому-либо предмету. Такое же поручение было дано и Григорию. Ему пришлось помогать однокласснику, которого учеба абсолютно не интересовала. Не прошло и двух месяцев занятий, как Гриша сделал из двоечника твердого хорошиста. И в этом нет ничего удивительного. Ведь подача сложного материала на доступном уровне - это одна из уникальных способностей известного российского математика. Во многом благодаря этому качеству в будущем и была доказана Перельманом Григорием теорема Пуанкаре.

Студенческие годы

После успешного окончания школы Григорий Перельман стал студентом Ленинградского государственного университета. Его без всяких экзаменов зачислили на математико-механический факультет этого высшего учебного заведения.

Свой интерес к математике Перельман не утратил и в студенческие годы. Он постоянно становился победителем университетских, городских, а также всесоюзных олимпиад. Учился будущий российский математик так же успешно, как и в школе. За отличные знания ему присуждали Ленинскую стипендию.

Дальнейшее обучение

После окончания с отличием университета Григорий Перельман поступил в аспирантуру. Его научным руководителем в те годы был известный математик А.Д. Александров.

Аспирантура находилась при Ленинградском отделении института математики им. В.А. Стеклова. В 1992 г. Григорий Яковлевич защитил кандидатскую диссертацию. Тема его работы касалась седловых поверхностей в евклидовых пространствах. Позже Перельман остался работать в этом же институте, заняв должность старшего научного сотрудника в лаборатории математической физики. В этот период он продолжил изучение теории пространства и смог доказать несколько гипотез.

Работа в США

В 1992 г. Григорий Перельман был приглашен в Университет Стони Брук и Нью-Йоркский университет. Эти учебные заведения Америки предложили ученому провести там по одному семестру.

В 1993 г. Григорий Яковлевич продолжил преподавать в Беркли, одновременно ведя там научную работу. Именно в это время и заинтересовался Перельман Григорий теоремой Пуанкаре. Это была сложнейшая, не решенная в тот период проблема современной математики.

Возвращение в Россию

В 1996 г. Григорий Яковлевич вернулся назад в Санкт-Петербург. Он вновь получил должность научного сотрудника в институте им. Стеклова. В это же время он в одиночку работал над гипотезой Пуанкаре.

Описание теории

Проблема возникла в 1904 г. Именно тогда французским ученым Андри Пуанкаре, которого в научных кругах считали математическим универсалом из-за разработки новых методов небесной механики и создания топологии, выдвинул новую математическую гипотезу. Он предположил, что окружающее нас пространство представляет собой трехмерную сферу.

Описать суть гипотезы для простого обывателя довольно сложно. В ней слишком много научных выкладок. В качестве примера можно представить себе обычный воздушный шарик. В цирке из него могут сделать самые разнообразные фигурки. Это могут быть собачки, коники и цветочки. И что в итоге? Шарик от этого остается таким же. Он не меняет ни своих физических свойств, ни молекулярного состава.

Так же обстоит дело и с этой гипотезой. Ее тема относится к топологии. Это раздел геометрии, изучающий то многообразие, которым обладают пространственные объекты. Топология рассматривает различные, внешне не похожие друг на друга предметы и находит в них общие черты.

Пуанкаре же попытался доказать тот факт, что наша Вселенная имеет форму сферы. По его теории все односвязные трехмерные многообразия имеют одинаковое устройство. Односвязными они являются из-за наличия единой непрерывной области тела, в которой нет никаких сквозных отверстий. Это может быть лист бумаги и стакан, веревка и яблоко. А вот дуршлаг и чашка с ручкой относятся к совершенно другим предметам по своей сути.

Из топологии вытекает понятие геоморфизма. Оно включает в себя понятие геоморфных предметов, то есть таких, когда из одного можно получить другой путем растяжения или сжатия. Например, шар (кусок глины), из которого гончар делает обычный горшок. А если изделие не понравится мастеру, то он тут же может превратить его обратно в шар. Если же гончар решит слепить чашку, то ручку для нее придется делать отдельно. То есть свой объект он создает уже другим способом, получая не цельное, а составное изделие.

Предположим, что все предметы, находящиеся в нашем мире, состоят из эластичного, но в то же время неклейкого вещества. Этот материал не позволяет нам склеивать отдельные части и заклеивать отверстия. С его помощью можно только сжимать или выдавливать. Только в таком случае получиться новая форма.

В этом и состоит основной смысл гипотезы Пуанкаре. Она гласит о том, что если взять любой трехмерный предмет, не имеющий отверстий, то он, при выполнении различных манипуляций, но без склеивания и разрезания, может принять форму шара.

Однако гипотеза является лишь высказанной версией. И это продолжается до того момента, пока ей не найдется точное объяснение. Предположения Пуанкаре и оставались таковыми, пока они не были подтверждены точными расчетами молодого российского математика.

Работа над проблемой

На доказательство гипотезы Пуанкаре Григорий Перельман потратил несколько лет своей жизни. Все это время он думал только о своей работе. Он постоянно искал верные пути и подходы к решению проблемы и понимал, что доказательство находится где-то рядом. И математик не ошибся.

Еще в студенческие годы будущий ученый часто любил повторять фразу о том, что не существует неразрешимых задач. Есть только трудноразрешимые. Он всегда полагал, что все зависит только от исходных данных и того времени, которое тратится на поиск недостающих.

Во время своего нахождения в Америке Григорий Яковлевич часто бывал на различных мероприятиях. Особый интерес у Перельмана вызывали лекции, которые вел математик Ричард Гамильтон. Этот ученый также пытался доказать гипотезу Пуанкаре. Гамильтон даже разработал собственную методику потоков Риччи, которая, скорее, относилась не к математике, а к физике. Однако все это очень заинтересовало Григория Яковлевича.

После возвращения в Россию Перельман буквально с головой окунулся в работу над проблемой. И уже через небольшой промежуток времени ему удалось значительно продвинуться в этом вопросе. К решению задачи он подошел совершенно нестандартно. В качестве инструмента доказательства он использовал потоки Риччи.

Свои расчеты Перельман отослал американскому коллеге. Однако тот даже не попытался вникнуть в выкладки молодого ученого и наотрез отказался от проведения совместной работы.

Конечно, его сомнения можно легко объяснить. Ведь приводя доказательства, Перельман больше опирался на постулаты, имеющиеся в теоретической физике. Топологическая геометрическая задача решалась им с помощью смежных наук. Этот способ был на первый взгляд совершенно непонятен. Гамильтон не стал разбираться в расчетах и скептически отнесся к неожиданному для него симбиозу, который был применен в качестве доказательств.

Он занимался тем, что было ему интересно

Для того чтобы доказать теорему Пуанкаре (математическую формулу Вселенной), Григорий Перельман долгие семь лет не появлялся в научных кругах. Коллеги не знали, какие он ведет разработки, какова сфера его занятий. Многие даже не могли ответить на вопрос «Где сейчас Григорий Перельман?».

Все разрешилось в ноябре 2002 г. Именно в этот период на одном из научных ресурсов, где можно было ознакомиться с новейшими разработками и статьями физиков, появилась 39-страничная работа Перельмана, в которой были приведены доказательства теоремы геометризации. Гипотеза Пуанкаре рассматривалась в качестве частного примера, позволяющего объяснить суть проведенного исследования.

Одновременно с этой публикацией Григорий Яковлевич отправил выполненную им работу Ричарду Гамильтону, а также математику Жэнь Тяню из Китая, с которым общался еще в Нью-Йорке. Получили доказательство теоремы и еще несколько ученых, мнению которых Перельман особенно доверял.

Почему труд нескольких лет жизни математика был так легко отпущен на свободу, ведь эти доказательства могли быть попросту украдены? Однако Перельман, выполнивший работу на миллион долларов, вовсе не хотел разжиться на ней или подчеркнуть свою уникальность. Он полагал, что если в его доказательствах есть ошибка, то они могут быть взяты за основу другим ученым. И это уже доставило бы ему удовлетворение.

Да, Григорий Яковлевич никогда не был выскочкой. Он всегда точно знал, чего он хочет от жизни, и имел по любому поводу собственное мнение, которое часто отличалось от общепринятого.

Не в деньгах счастье

Чем известен Григорий Перельман? Не только тем, что доказал гипотезу, внесенную в список семи математических проблем тысячелетия, не решенных учеными. Дело в том, Перельман Григорий отказался от премии в миллион долларов, которую ему готов был выплатить Бостонский институт математики им. Клэя. И это не сопровождалось никакими объяснениями.

Конечно, Перельман очень хотел доказать гипотезу Пуанкаре. Он мечтал разгадать головоломку, решение которой никем не было получено. И здесь у российского ученого проявился азарт исследователя. Одновременно он переплетался с дурманящим чувством осознания себя первооткрывателем.

Интерес к гипотезе у Григория Яковлевича перешел в категорию «выполненных дел». Нужен ли истинному математику миллион долларов? Нет! Главное для него - чувство собственной победы. И измерить его земными мерками просто невозможно.

Согласно правилам, присуждение премии Клэя возможно в том случае, когда человек, решивший одну или сразу несколько «задач тысячелетия», отправит свою научную статью в редакцию журнала института. Здесь ее подробно рассматривают и тщательно проверяют. И лишь спустя два года может быть вынесен вердикт, который подтвердит или опровергнет правильность решения.

Проверка результатов, полученных Перельманом, была осуществлена с 2004 по 2006 гг. Занималось этой работы три независимых друг от друга группы математиков. Все они сделали однозначный вывод о том, что гипотеза Пуанкаре доказана полностью.

Премия Григорию Перельману была присуждена в марте 2010 г. Впервые в истории награда должна была быть вручена за решение одной из задач, находящихся в списке «математических проблем тысячелетия». Однако на конференцию в Париже Перельман просто не приехал. 1.07.2010 г. о своем отказе от премии он заявил публично.

Конечно, для многих людей поступок Перельмана кажется необъяснимым. Человек запросто отказался от почестей и славы, а также упустил шанс переселиться в Америку и безбедно жить там до конца своих дней. Однако для Григория Яковлевича все это не несет в себе никакой смысловой нагрузки. Так же, как когда-то школьные уроки физкультуры.

Затворничество

На сегодняшний день ни словом, ни делом не напоминает о себе Григорий Перельман. Где живет этот выдающийся человек? В Ленинграде, в одной из обычных многоэтажек в Купчино. Вместе с матерью живет Григорий Перельман. Личная жизнь у него не сложилась. Однако математик не оставляет надежды завести семью.

Григорий Яковлевич с российскими журналистами не общается. Свои контакты он сохранил только с зарубежной прессой. Однако, несмотря на затворничество, интерес к этому человеку не угасает. О нем пишут книги. Григория Перельмана нередко упоминают в научных статьях и очерках. Где сейчас Григорий Перельман? По-прежнему на родине. Многие считают, что услышат это имя еще не раз, а может быть, и в связи с решением очередной «проблемы тысячелетия».

Теорема Пуанкаре – математическая формула «Вселенной». Григорий Перельман. Часть 1 (из серии «Настоящий Человек в науке»)

Анри Пуанкаре (1854-1912), один из величайших математиков, в 1904 г. сформулировал знаменитую идею о деформированной трёхмерной сфере и в виде маленькой заметки на полях, помещённой в конце 65 страничной статьи, посвящённой совершенно другому вопросу, нацарапал несколько строчек довольно странной гипотезы со словами: «Ну этот вопрос может слишком далеко нас завести»…

Маркус Дю Сотой из Оксфордского университета считает, что теорема Пуанкаре - «это центральная проблема математики и физики , попытка понять какой формы может быть Вселенная , к ней очень трудно подобраться».

Раз в неделю Григорий Перельман ездил в Принстон, чтобы принять участие в семинаре «Института углублённых исследований». На семинаре один из математиков Гарвардского университета отвечает на вопрос Перельмана: «Теория Уильяма Тёрстона (1946-2012 гг., математик, труды в области «Трехмерной геометрии и топологии»), получившая название гипотезы геометризации описывает все возможные трёхмерные поверхности и является шагом вперёд по сравнению с гипотезой Пуанкаре. Если Вы докажете предположение Уильяма Тёрстона, то и гипотеза Пуанкаре распахнёт перед Вами все свои двери и более того её решение изменит весь топологический ландшафт современной науки ».

Шесть ведущих американских университетов в марте 2003 г. приглашают Перельмана прочесть цикл лекций, разъясняющих его работу. В апреле 2003 г. Перельман совершает научное турне. Его лекции становятся выдающимся научным событием. В Принстоне послушать его приезжают Джон Болл (председатель международного математического союза), Эндрю Уайлз (математик, работы в области арифметики эллиптических кривых, доказал теорему Ферма в 1994 г.), Джон Нэш (математик, работающий в области теории игр и дифференциальной геометрии).

Григорию Перельману удалось решить одну из семи задач тысячелетия и математически описать так называемою формулу Вселенной , доказать гипотезу Пуанкаре. Над этой гипотезой наиболее светлые умы бились более 100 лет, и за доказательство которой мировым математическим сообществом (математическим институтом имени Клэя) был обещан $1 млн. Её вручение прошло 8 июня 2010 г. Григорий Перельман не появился на ней, и у мирового математического сообщества «поотпадали челюсти».

В 2006 году за решение гипотезы Пуанкаре математику была присуждена высшая математическая награда - Филдсовская премия (медаль Филдса). Джон Болл лично посетил Санкт-Петербург с тем, чтобы уговорить принять премию. Её он принять отказался со словами: «Общество вряд ли способно всерьёз оценить мою работу».

«Филдсовская премия (и медаль) вручается один раз в 4 года на каждом международном математическом конгрессе молодым учёным (моложе 40 лет), внёсшим заметный вклад в развитие математики. Помимо медали награждённым вручается 15 тыс. канадских долларов ($13 000)»

В исходной формулировке гипотеза Пуанкаре звучит следующим образом: «Всякое односвязное компактное трёхмерное многообразие без края гомеоморфно трёхмерной сфере». В переводе на общедоступный язык, это означает, что любой трёхмерный объект, например, стакан можно преобразовать в шар путём одной только деформации, то есть его не нужно будет ни разрезать, ни склеивать. Иными словами, Пуанкаре предположил, что пространство не трёхмерно, а содержит значительно большее число измерений , а Перельман спустя 100 лет математически это доказал .

Выражение Григория Перельмана теоремы Пуанкаре о преобразовании материи в другое состояние, форму имеет сходство со знаниями, изложенными в книге Анастасии Новых «Сэнсэй IV»: «По факту, вся эта бесконечная для нас Вселенная занимает место в миллиарды раз меньше, чем кончик самой тонкой медицинской иглы» . А также возможностью управления материальной Вселенной путём преобразований, вносимых Наблюдателем из контролирующих измерений выше шестого (с 7 по 72 включительно) (доклад «ИСКОННАЯ ФИЗИКА АЛЛАТРА » тема «Эзоосмическая решётка»).

Григория Перельмана отличали аскетичность жизни, суровость предъявляемых как себе, так и к другим этических требований. Глядя на него складывается ощущение, что он только телесно проживает в общем со всеми остальными современниками пространстве , а Духовно в каком-то ином , где даже за $1 млн. не идут на самые «невинные» компромиссы с Совестью . И что это за пространство такое, и можно ли хоть краешком глаза посмотреть на него?..

Исключительная важность гипотезы, выдвинутой около века назад математиком Пуанкаре, касается трёхмерных структур и является ключевым элементом современных исследований основ мироздания . Загадка эта, по мнению специалистов института Клэя, одна из семи принципиально важных для развития математики будущего.

Перельман, отвергая медали и премии спрашивает: «А зачем они мне? Они мне совершенно ни к чему. Каждому понятно, если доказательство правильное, то никакого другого признания уже не требуется. Пока во мне не развилась подозрительность, у меня был выбор, либо сказать вслух о дезинтеграции математического сообщества в целом, в связи с его низким моральным уровнем, либо ничего не сказать и позволить обращаться с собой, как с быдлом. Теперь же, когда я стал более чем подозрительным, я не могу оставаться быдлом и продолжать молчать, поэтому мне остаётся только уйти».

Для того чтобы заниматься современной математикой нужно иметь тотально чистый ум, без малейшей примеси, которая дезинтегрирует его, дезориентирует, подменяет ценности, и принять эту премию означает продемонстрировать слабость. Идеальный учёный занимается только наукой, не заботится больше ни о чём (власть и капитал), у него должен быть чистый ум, а для Перельмана нет большей важности, чем жить в соответствии с этим идеалом. Полезно ли для математики вся эта затея с миллионами, и нужен ли настоящему учёному такой стимул? И это желание капитала купить и подчинить себе всё в этом мире разве не оскорбительно? Или можно продать свою чистоту за миллион? Деньги, сколько бы там их ни было, эквивалентны истине Души ? Ведь мы имеем дело с априорной оценкой проблем, к которым деньги просто не должны иметь отношения, разве не так?! Делать же из всего этого что-то вроде лото-миллион, или тотализатор, значит потакать дезинтеграции научного, да и человеческого сообщества в целом (см. доклад «ИСКОННАЯ ФИЗИКА АЛЛАТРА » и в книге «АллатРа » последние 50 страниц о пути построения созидательного общества). И денежные средства (энергия), которые бизнесмены готовы отдавать на науку, если и надо использовать, то корректно, что ли, не унижая Дух подлинного служения , как ни верти, неоценимого денежным эквивалентом: «Что такое миллион, по сравнению , с чистотой, или Величием тех сфер (об измерениях глобальной Вселенной и о Духовном мире см. книгу «АллатРа » и доклад «ИСКОННАЯ ФИЗИКА АЛЛАТРА » ), в которые не способно проникнуть даже человеческое воображение (ум) ?! Что такое миллион звёздного неба для времени?!».

Приведем толкование остальных терминов, фигурирующих в формулировке гипотезы :

Топология - (от греч. topos - место и logos - учение) - раздел математики, изучающий топологические свойства фигур, т.е. свойства, не изменяющиеся при любых деформациях, производимых без разрывов и склеиваний (точнее, при взаимно однозначных и непрерывных отображениях). Примерами топологических свойств фигур являются размерность, число кривых, ограничивающих данную область, и т.д. Так, окружность, эллипс, контур квадрата имеют одни и те же топологические свойства, т.к. эти линии могут быть деформированы одна в другую описанным выше образом; в то же время кольцо и круг обладают различными топологическими свойствами: круг ограничен одним контуром, а кольцо - двумя.

Гомеоморфизм (греч. ομοιο - похожий, μορφη - форма) – взаимно однозначное соответствие между двумя топологическим пространствами, при котором оба взаимно обратных отображения, определяемые этим соответствием, непрерывны. Эти отображения называют гомеоморфными, или топологическими отображениями, а также гомеоморфизмами, а о пространствах говорят, что они принадлежат одному топологическому типу называются гомеоморфными, или топологически эквивалентными.

Трёхмерное многообразие без края. Это такой геометрический объект, у которого каждая точка имеет окрестность в виде трёхмерного шара. Примерами 3-многообразий может служить, во-первых, всё трехмерное пространство, обозначаемое R3 , а также любые открытые множества точек в R3 , к примеру, внутренность полнотория (бублика). Если рассмотреть замкнутое полноторие, т.е. добавить и его граничные точки (поверхность тора), то мы получим уже многообразие с краем – у краевых точек нет окрестностей в виде шарика, но лишь в виде половинки шарика.

Полното́рие (полното́рий) - геометрическое тело, гомеоморфное произведению двумерного диска и окружности D2 * S1. Неформально, полноторие - бублик, тогда как тор - только его поверхность (пустотелая камера колеса).

Односвязное. Оно означает, что любую непрерывную замкнутую кривую, расположенную целиком в пределах данного многообразия, можно плавно стянуть в точку, не покидая этого многообразия. Например, обычная двумерная сфера в R3 односвязна (кольцевую резинку, как угодно приложенную к поверхности яблока, можно плавной деформацией стянуть в одну точку, не отрывая резинки от яблока). С другой стороны, окружность и тор неодносвязны.

Компактное. Многообразие компактно, если любой его гомеоморфный образ имеет ограниченные размеры. Например, открытый интервал на прямой (все точки отрезка, кроме его концов) некомпактен, так как его можно непрерывно растянуть до бесконечной прямой. А вот замкнутый отрезок (с концами) является компактным многообразием с краем: при любой непрерывной деформации концы переходят в какие-то определённые точки, и весь отрезок обязан переходить в ограниченную кривую, соединяющую эти точки.

Продолжение следует...

Ильназ Башаров

Литература:

– Доклад «ИСКОННАЯ ФИЗИКА АЛЛАТРА» интернациональной группы учёных Международного общественного движения «АЛЛАТРА» под ред. Анастасии Новых, 2015 г. http://allatra-science.org/pub... ;

– Новых. А. «АллатРа», К.: АллатРа, 2013 г. http://schambala.com.ua/book/a... .

– Новых. А., «Сэнсэй-IV», К.: ЛОТОС, 2013 г., 632 c. http://schambala.com.ua/book/s...

– Сергей Дужин, докт.физ.-мат. наук,старший научный сотрудник Санкт- Петербургского отделения Математического института РАН

Григорий Перельман окончательно и бесповоротно вошел в историю.

Математический институт Клэя присудил Григорию Перельману Премию тысячелетия (Millennium Prize), тем самым официально признав верным доказательство гипотезы Пуанкаре, выполненное российским математиком. Примечательно, что при этом институту пришлось нарушить собственные правила - по ним на получение примерно миллиона долларов, именно таков размер премии, может претендовать только автор, опубликовавший свои работы в рецензируемых журналах. Работа Григория Перельмана формально так и не увидела свет - она осталась набором нескольких препринтов на сайте arXiv.org (один, два и три). Впрочем, не так важно, что стало причиной решения института - присуждение Премии тысячелетия ставит точку в истории длиной более чем в 100 лет.

Кружка, пончик и немного топологии

Так вот, легко видеть, что на сфере любая петля стягиваема (как это примерно выглядит, можно посмотреть тут), а вот для тора это уже не так: на бублике есть целых две петли - одна продета в дырку, а другая обходит дырку "по периметру", - которые нельзя стянуть. На этой картинке примеры нестягиваемых петель показаны красным и фиолетовым цветом соответственно. Когда на поверхности есть петли, математики говорят, что "фундаментальная группа многообразия нетривиальна", а если таких петель нет - то тривиальна.

Немного истории

Перельман и доказательство

В 1992 году Григорий Перельман , тогда сотрудник математического института им. Стеклова, попал на лекцию Ричарда Гамильтона. Американский математик рассказывал о потоках Риччи - новом инструменте для изучения гипотезы геометризации Терстона - факта, из которого гипотеза Пуанкаре получалась как простое следствие. Эти потоки, построенные в некотором смысле по аналогии с уравнениями теплопереноса, заставляли поверхности с течением времени деформироваться примерно так же, как в начале этой статьи мы деформировали двумерные поверхности. Оказалось, что в некоторых случаях результатом такой деформации оказывался объект, структуру которого легко понять. Основная трудность заключалась в том, что во время деформации возникали особенности с бесконечной кривизной, аналогичные в некотором смысле черным дырам в астрофизике.

Неожиданный поворот в этой истории наступил в июле этого же года. В журнале Asian Journal of Mathematics появилась статья китайских математиков Сипин Чжу и Хуайдун Цао под названием "Полное доказательство гипотезы геометризации Терстона и гипотезы Пуанкаре". В рамках этой работы результаты Перельмана рассматривались как важные, полезные, но исключительно промежуточные. Данная работа вызвала удивление у специалистов на Западе, однако получила очень одобрительные отзывы на Востоке. В частности, результаты поддержал Шинтан Яу - один из основоположников теории Калаби-Яу, положившей начало теории струн, - а также учитель Цао и Джу. По счастливому стечению обстоятельств именно Яу был главным редактором журнала Asian Journal of Mathematics, в котором была опубликована работа.

"Зачем мне миллион?"

На весь мир известна история про гениального математика Григория Перельмана, доказавшего гипотезу Пуанкаре, который отказался от миллиона долларов. Недавно учёный-затворник объяснил, наконец, почему же он не взял заслуженную премию.

Началось всё с того, что журналист и продюсер кинокомпании «Президент-фильм» Александр Забровский догадался связаться с матерью Григория Яковлевича через еврейскую общину Петербурга. Ведь до этого все журналисты безрезультатно просиживали штаны на ступенях дома великого математика с целью взять у него интервью. Мать поговорила с сыном, дав журналисту хорошую характеристику, и только после этого Перельман согласился на встречу.

По словам Забровского, Григорий Яковлевич - вполне вменяемый и адекватный человек, а всё, что о нём говорили ранее - бред сивой кобылы. Он видит перед собой конкретную цель и знает, как к ней прийти.

Кинокомпания «Президент-фильм» с согласия Перельмана планирует снять о нем художественную ленту «Формула Вселенной». Математик и пошёл-то на контакт ради этого фильма, который будет не о нём, а о сотрудничестве и противоборстве трех основных мировых математических школ: российской, китайской и американской, наиболее продвинувшихся по стезе изучения и управления Вселенной. На вопрос о миллионе, который так волновал всех удивлённых и любопытных, Перельман ответил: «Я знаю, как управлять Вселенной. И скажите - зачем же мне бежать за миллионом?»

Учёный рассказал и про то, почему он не общается с журналистами. Причина в том, что их волнует не наука, а личная жизнь - стрижка ногтей и миллион. Его обижает, когда в прессе его называют Гришей, такую фамильярность математик считает неуважением к себе.

Со школьных лет Григорий Перельман привык «тренировать мозг», то есть решать задачи, которые заставляли мыслить абстрактно. И чтобы найти правильно решение, нужно было представить себе «кусочек мира». Например, математику предложили посчитать, с какой скоростью должен был идти Иисус Христос по воде, чтобы не провалиться. Оттуда и пошло желание Перельмана изучать свойства трехмерного пространства Вселенной.

Для чего же надо было столько лет биться над доказательством гипотезы Пуанкаре? Суть её такова: если трехмерная поверхность в чем-то похожа на сферу, то ее можно расправить в сферу. «Формулой Вселенной» утверждение Пуанкаре называют из-за его важности в изучении сложных физических процессов в теории мироздания и из-за того, что оно дает ответ на вопрос о форме Вселенной.

Григорий Яковлевич постиг таких сверхзнаний, которые помогают понять мироздание. И теперь математик постоянно под наблюдением российских и зарубежных спецслужб: а вдруг Перельман представляет угрозу для человечества? Ведь если с помощью его знаний можно свернуть Вселенную в точку, а потом ее развернуть, то мы можем погибнуть либо возродиться в ином качестве? И тогда мы ли это будем? И нужно ли нам вообще управлять Вселенной?

Доказательство длиною в век

Григорий Перельман окончательно и бесповоротно вошел в историю

Математический институт Клэя присудил Григорию Перельману Премию тысячелетия (Millennium Prize), тем самым официально признав верным доказательство гипотезы Пуанкаре, выполненное российским математиком. Примечательно, что при этом институту пришлось нарушить собственные правила - по ним на получение примерно миллиона долларов, именно таков размер премии, может претендовать только автор, опубликовавший свои работы в рецензируемых журналах. Работа Григория Перельмана формально так и не увидела свет - она осталась набором нескольких препринтов на сайте arXiv.org (один, два и три). Впрочем, не так важно, что стало причиной решения института - присуждение Премии тысячелетия ставит точку в истории длиной более чем в 100 лет.

Кружка, пончик и немного топологии

На этой картинке примеры нестягиваемых петель показаны красным и фиолетовым цветом соответственно. Когда на поверхности есть петли, математики говорят, что "фундаментальная группа многообразия нетривиальна", а если таких петель нет - то тривиальна.

Фундаментальная группа тора обозначается п1 (T2). Из-за того, что она нетривиальна, руки мыши образуют нестягиваемую петлю. Грусть на лице животного - результат осознания этого факта.

Так вот, легко видеть, что на сфере любая петля стягиваема, а вот для тора это уже не так: на бублике есть целых две петли - одна продета в дырку, а другая обходит дырку "по периметру", - которые нельзя стянуть. На этой картинке примеры нестягиваемых петель показаны красным и фиолетовым цветом соответственно.

Немного истории

В 1887 году Пуанкаре представил работу на математический конкурс, посвященный 60-летию короля Швеции Оскара II. В ней обнаружилась ошибка, которая привела к появлению теории хаоса.

Были среди ученых и люди, положившие жизнь на доказательство этого математического факта. Например, известный математик греческого происхождения Кристос Папакириакопоулос. В течение более десяти лет, Примечательно, что обобщение гипотезы Пуанкаре на многообразия размерности выше трех оказалось заметно проще оригинала - лишние размерности позволяли легче манипулировать многообразиями. Так, для n-мерных многообразий (при n не меньше 5) гипотеза была доказана Стивеном Смейлом в 1961 году. Для n = 4 гипотеза была доказана методом, совершенно отличным от смейловского, в 1982 году Майклом Фридманом. За свое доказательство последний получил Филдсовскую медаль - высшую награду для математиков. Работая в Принстоне, он безуспешно пытался доказать гипотезу. Он умер от рака в 1976 году. Примечательно, что обобщение гипотезы Пуанкаре на многообразия размерности выше трех оказалось заметно проще оригинала - лишние размерности позволяли легче манипулировать многообразиями. Так, для n-мерных многообразий (при n не меньше 5) гипотеза была доказана Стивеном Смейлом в 1961 году. Для n = 4 гипотеза была доказана методом, совершенно отличным от смейловского, в 1982 году Майклом Фридманом.
Описанные работы - это далеко не полный список попыток решения более чем столетней гипотезы. И хотя каждая из работ и привела к возникновению целого направления в математике и может считаться в этом смысле успешной и значимой, доказать гипотезу Пуанкаре окончательно удалось только россиянину Григорию Перельману.

Перельман и доказательство

Как бы то ни было, доказательство Перельмана зажило
отдельной от него жизнью: три препринта не давали покоя математикам современности. Первые результаты проверки идей российского математика появились в 2006 году - крупные геометры Брюс Кляйнер и Джон Лотт из Мичиганского университета опубликовали препринт собственной работы, по размерам больше напоминающей книгу - 213 страниц. В этой работе ученые тщательно проверили все выкладки Перельмана, подробно пояснив различные утверждения, которые в работе российского математика были лишь вскользь обозначены. Вердикт исследователей был однозначен: доказательство абсолютно верное.

Подготовил: Сергей Коваль

Математик Перельман Яков: вклад в науку. Известный российский математик Григорий Перельман

Семья

Школьные годы

Отношения в коллективе

Студенческие годы

Дальнейшее обучение

Работа в США

Возвращение в Россию

Описание теории

Работа над проблемой

Он занимался тем, что было ему интересно

Не в деньгах счастье