«Занимательная алгебра»

О том, с каким блеском Перельман добивался «реанимации» чисел, ярко свидетельствует его книга «Занимательная алгебра» (1928 г.; выдержала 13 изданий). Это, как отмечал автор в предисловии, «прежде всего не учебное руководство, а книга для вольного чтения». Понимая, что алгебра – предмет достаточно серьезный, он писал: «Чтобы придать предмету привлекательность и поднять к нему интерес, я пользуюсь в книге разнообразными средствами: задачами с необычными сюжетами, подстрекающими любопытство, занимательными экскурсиями в область истории, математики, неожиданными применениями алгебры к практической жизни и т.п.».

Однажды, говоря об Эйнштейне, Яков Исидорович заметил, что «если бы некий школьник из Цюриха не обнаружил, что алгебра – веселая наука, возможно, ему не удалось бы впоследствии сформулировать теорию относительности». В «Занимательной алгебре» приемы подачи материала – весело, непринужденно – реализованы, быть может, наилучшим образом.

В очерке «Горение без пламени и жара» показано, что процесс горения (окисления) происходит при любой температуре, но при низкой он протекает весьма медленно. Отсюда задача: «При температуре пламени 600 градусов ежесекундно сгорает 1 грамм древесины. Во сколько времени сгорит тот же грамм дерева при температуре 20 градусов?».

Тут, как говорится, задача в задаче. Распространенное мнение таково: дерево горит, когда большой жар. Но горение происходит при любой температуре! Чтобы ответить на вопрос о сроке горения, надобно знать «пятое действие арифметики» – возвышение в степень. Скорость реакции горения при 20 градусах в 258 раза меньше, то есть 1 грамм древесины сгорит за 258 секунд. Много это или мало? «Всего лишь» 10 миллиардов лет! Итак, дерево, уголь горят и при обычной температуре, не будучи вовсе подожженными. Гениальное открытие огня ускорило этот страшно медленный процесс в миллиарды раз.

В новелле «Замок с секретом» читателю предлагается детективная история: надо вычислить, сколько времени понадобится слесарю, чтобы открыть секретный замок сейфа, ключ от которого утерян. Дверь сейфа можно открыть, лишь установив определенным образом 5 дисков с 26 буквами на их краях (то есть подобрав нужный шифр). Алгебра и тут приходит на помощь: возможно 12 миллионов различных комбинаций подбора цифр. Считая по 3 секунды на каждую операцию, слесарю придется потрудиться над замком без малого четыре года.

Вот еще один алгебраический сюжет – он навеян медициной: «Необычайное лекарство» (о гомеопатических снадобьях). «Гомеопатические лекарства приготовляются так. Одну часть лекарственного настоя разбавляют в 99 частях спирта. И так далее – от 18 до 30 раз. Надо думать, что, назначая подобные дозы лекарства, гомеопаты никогда не пытались математически осознать то, что они делают. В противном случае получилось бы совершенно неожиданные результаты. Сколько лекарственного вещества наперстянки, употребляемой гомеопатами при лечении коклюша (30 разведений), содержится в пузырьке, полученном в аптеке? Оказывается, 1 кубический сантиметр лекарства растворен в 1060 кубических сантиметрах спирта. Что же это за объем такой – десять в шестидесятой степени? Даже Солнце с его объемом в 14·1017 кубических километров в 70 тысяч раз меньше того объема раствора, в котором содержится единственная молекула наперстянки!». Тут же следует парадоксальный поворот сюжета: «Если допустить, что даже одна молекула настоя способна исцелить от коклюша, то больной должен проглотить... 70 тысяч пилюль, каждая величиной с Солнце – порция для детского возраста несомненно чрезмерная...». (Сноска к этой медико-математической новелле гласит, что автором подсчета является не кто иной, как всемирно известный датский физик Нильс Бор.)

Яков Исидорович как-то рассказал, что к нему обратился знакомый парикмахер:

– У меня имеется 30-процентный и 3-процентный растворы перекиси водорода, но оба не годятся, так как нужен только 12-процентный. Сколько перепортил раствора, а нужный получить не могу.

– Дайте листок бумаги. Замелькали цифры, иксы, проценты.

– Возьмите два литра 3-процентного и один литр 30-процентного, смешайте, получите нужный раствор.

– Спасибо. Так все просто... За помощь одеколон бесплатно.

Прекрасно прокомментирована картина художника Н.П. Богданова-Бельского «Трудная задача» (находится в Третьяковской галерее). Крестьянские ребятишки, изображенные на полотне, стоят у классной доски, на которой выведено мелом:

(10² + 11² + 12² + 13² + 14²) / 365 = ?

Задача, отмечает Перельман, в самом деле нелегкая, то только для тех, кто не искушен в алгебре. Числа, написанные на доске, обладают магическим свойством:

10² + 11² + 12² = 13² + 14².

Но сумма первых трех слагаемых равна 365. Следовательно, такова же сумма и вторых слагаемых. Ответ: 2. (Для любителей математики приведено сложное алгебраическое решение задачи.)

Рассказано в книге о легендарном индийском мудреце Сета и его задаче: «Положите на первую клетку шахматной доски одно пшеничное зерно, на вторую – два, на третью – четыре и т.д. Сколько зерен поместится на доске?».

Для решения этой задачи не хватило бы урожая пшеницы во всем мире за 2 000 лет.

С неослабевающим вниманием читается рассказ о завещании известного реакционера царедворца Аракчеева:

1. «Я, нижеподписавшийся, вношу в нынешнем 1863 г. пятьдесят тысяч рублей ассигнациями в Государственный заемный банк с тем, чтобы сия сумма осталась в оном 93 года неприкосновенно со всеми приращаемыми за оную в продолжение сего времени процентами, без малейшего ущерба и изъятия.

2. Сия сумма назначается в награду тому из российских писателей, который через сто лет от кончины в бозе почивающего венценосца, т.е. в 1925 г., напишет на российском языке Историю царствования императора всероссийского Александра I лучше всех...

7. Академия наук определяет награду за удовлетворительнейшую историю – три доли капитала с приращенными через 93 года процентами.

8. Остальная четвертая часть поступает в распоряжение Российской Академии наук...

13. Награда сочинителю состоять будет из миллиона четырехсот тридцати тысяч двухсот двадцати рублей; а четвертая часть, четыреста семьдесят девять тысяч семьсот сорок рублей, поступит в распоряжение Академии».

Итак, рассуждает математик Перельман, в банк было положено 50 тысяч рублей. Аракчеев назначил автору «истории» 1 430 220 рублей, а 479 740 рублей – Академии. Всего, стало быть, распоряжался капиталом почти в 2 миллиона рублей. Но откуда такая сумма? Неужто тогдашние банки платили за помещенный капитал громадные проценты? Нет, всего 4 процента. Суть в том, что 93 года – срок, вполне достаточный (вспомните алгебру), чтобы 50 тысяч превратились в 2 миллиона.

Завещанию мракобеса Аракчеева не суждено было исполниться: в 1917 году династия Романовых приказала долго жить...