— Вы имеете в виду докторскую диссертацию Жуковского «О прочности движения»?
— Ее самую.
Прочность движения… Припомнил Александр, как он услышал впервые эти два слова в тесной смысловой связи. В одной из лекций Менделеев коснулся мимоходом вопроса, несколько стороннего для курса химии.
— …Сфера движения частиц — колебательного или вращательного — совершенно ограничена, — по обыкновению горячо и увлеченно говорил профессор, — то есть равновесия эти принадлежат к числу подвижных, но стойких, подобно тому, как равновесие всей Солнечной системы, в которой мы сами движемся кругом оси и каждый год — кругом Солнца, и между тем вся эта система остается неподвижной и неизменной. И вы в механике и в астрономии узнаете, что есть как внутренние причины, так и исторические доказательства, что эта неизменность представляет пример прочности чрезвычайной…
Соотнесение понятий «прочность» и «движение» поразило тогда Александра своей неожиданностью, но не испытал он ничего похожего на предощущение будущей своей причастности к затронутой научной проблеме. С той поры не раз случалось ему видеть и слышать знакомое словосочетание. А теперь вот пришлось даже изучить целый трактат под названием «О прочности движения». В 1882 году Николай Егорович Жуковский защитил на эту тему докторскую диссертацию. Во введении к своей работе писал он, что первая попытка установить общую теорию прочности движения была сделана Томсоном и Тэтом в их «Трактате о натуральной философии», но тут же отмечал: «…несколько страниц из «Натуральной философии», посвященных исследованию прочности, представляют только легкий набросок, в котором указываются пути для более обстоятельного исследования».
— Надобно сказать, весьма всеобъемлющее и подробнейшее исследование представил Николай Егорович, — рассуждал Ляпунов, обращаясь к Стеклову. — В систематическом виде изложил все основные результаты теории прочности, то есть устойчивости, движения. Разве что фундаментальный трактат Рауса может поспорить с его трудом. Но скорее уж они дополняют, а не оспаривают друг друга.
— Как будто Раус опубликовал свой труд раньше Жуковского?
— Да, в 1877 году. Жуковский о сочинении Рауса не знал, когда начинал свое исследование. Потому и пошел Николай Егорович по пути, обозначенному Томсоном и Тэтом.
— Отсюда, видимо, и проистекает различие их подходов?
— Притом весьма разительное. Будто с противоположных сторон приступили к одной проблеме. Особенно явно их несогласие, когда принимаются они за задачу о трех телах. Жуковский рассмотрел устойчивость лагранжевых решений в качестве примера. Полагал он конфигурацию из трех тел устойчивой, если они движутся таким образом, что треугольник остается всегда близким к равностороннему, хотя и вращается и переворачивается некоторым образом. Словом сказать, прочность движения представляется Жуковскому как устойчивость траекторий, а не устойчивость состояния движения, о чем толкует Раус. Кстати, раусова устойчивость, когда стороны треугольника остаются неизменной длины, никак не имеет места для лагранжева решения, в то время как устойчивость траекторий вполне ожидаема.
— Я не составил себе об этом предмете сколько-нибудь серьезного понятия и слабо представляю, как трактует устойчивость Жуковский, — признался Стеклов.
— Для лагранжевых решений устойчивость траекторий весьма не наглядна, — в видимом затруднении проговорил Ляпунов. — Потому прибегнем к сравнению вместо рассуждения, хоть и говорят французы, что сравнение не есть доказательство. Не будем ходить далеко, выберем из трех тел только два: Солнце и планету, обращающуюся круг него по эллиптической орбите. Чтобы проверить, устойчиво ли движение планеты, мысленно столкнем ее с закономерного пути на самую малость и чуть-чуть поддадим ей скорости…
— Вроде как бы выбьем планету из орбиты слабым толчком, — согласно подхватил Стеклов.
— …Но оставим на орбите воображаемого ее двойника, ненарушимо продолжающего прежний ход кругом Солнца. Сопоставим в наглядности движения сбитой с орбиты планетам и невозмущенного ее первообраза. После толчка, как ты его мыслишь, планета будет обращаться кругом Солнца по эллипсу, уже несколько иному. Невелика сила толчка, невелико и различие между эллипсами — старым и новым. Значит, невелика разница во временах полного оборота кругом Солнца. Секундами, а то и меньше могут различаться года планеты и двойника ее. Но даже самомалейшая разность в годах приведет к тому, что планета либо с каждым оборотом будет опережать свой первообраз, соблюдающий прежний ее путь, пока не уйдет от него далеко вперед, либо же, наоборот, не поспевая за ним, препорядочно отстанет. Так что незначительное отклонение планеты от первоначального хода ниспровергнет весь последующий порядок ее движения и приведет в конце концов к ощутительному расхождению планеты с двойником ее. Как видим, устойчивость в понимании Рауса тут вовсе не соблюдается.
— Все понятно до очевидности, — обрадовался Стеклов.
— Однако орбиты движения — прежний эллипс и новый — останутся весьма близкими сколь угодно долго. Можно сличать их через века, тысячелетия и целые эпохи — они не разойдутся. Если не было больше возмущающих воздействий, эллипсы будут тесно прилегать друг к другу, как и поначалу. Орбиты обнаруживают устойчивость. Орбитальную именно устойчивость изучал Жуковский как в общем подходе, так и применительно к лагранжеву треугольнику.
— Вы решились повторить его исследования? — осторожно спросил Стеклов. — Видимо, у вас возникли свои соображения?
— Уж коли пошла речь о повторении, то нужно вспомнить прежде всего Рауса, который занялся устойчивостью треугольных решений Лагранжа еще в 1875 году. Но в том-то и дело, что нет у меня грубой подражательности. И Раус и Жуковский рассматривали вращение тел по круговым орбитам, а потому были у них дифференциальные уравнения с постоянными коэффициентами. Я же полагаю тела обращающимися по эллиптическим орбитам, как в самой действительности, и уравнения мои с периодическими коэффициентами. Вовсе другая получилась математическая задача, и понадобились иные совсем математические средства для решения. Словом, вся работа произведена мною наново.
Что-то не удовлетворило Стеклова в полученном ответе, потому, несколько помявшись, он вдруг заговорил:
— В нынешнем исследовании вы будто отступились сами от себя — обратились к рассмотрению устойчивости по первому приближению. В работе прошлого года для винтового движения в жидкости взяли вы более строгий и точный подход.
(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
