Загадки и диковинки в мире чисел - Яков Перельман

Если бы все видимые в сильнейшие телескопы звезды обоих небесных полушарий, т. е. не менее 30 миллионов звезд, – были обитаемы и населены каждая в 20 раз более, нежели наша Земля, – то и тогда на всех этих звездах, вместе взятых, едва насчитывался бы один триллион людей.

Наконец, последнюю иллюстрацию мы заимствуем из мира мельчайших частиц, составляющих все тела природы, – из мира молекул. Молекула по ширине меньше точки типографского шрифта этой книги примерно в миллион раз. После всех предшествовавших упражнений вы уже можете по этому числу до известной степени составить себе представление о малости молекулы. Теперь вообразите триллион таких молекул [43] , нанизанных вплотную на одну нитку. Какой длины была бы эта нить? Ею можно было бы семь раз обмотать земной шар по экватору!

Квадриллион

В старинной (XVIII в.) «Арифметике» Магницкого, о которой мы не раз уже упоминали, приводится таблица названий классов чисел, доведенная до квадриллиона, т. е. единицы с 24 нулями [44] .

Вслед за этим помещены стихи:

Число есть бесконечно,

умом нам недотечно,

И никто знает конца,

кроме всех бога творца.

Несть бо нам определьно

тем же есть и бездельно

Множайших чисел искати

и больше сей писати

Превосходной таблицы,

умов наших границы

И аще кому треба

счисляти что внутрь неба

Довлеет числа сего

к вещем всем мира сего.

Наш старинный математик хотел сказать этими стихами, что так как ум человеческий не может обнять бесконечного ряда чисел, то бесцельно составлять числа больше тех, которые представлены в его таблице, «умов наших границе»; заключающиеся в ней числа (от единицы до квадриллионов включительно) достаточны для исчисления всех вещей видимого мира – достаточны даже для тех, «кому треба счисляти что внутрь неба».

Любопытно отметить, что Магницкий оказался в данном случае прозорливцем. По крайней мере, современная наука в самом деле не ощущает еще нужды в числах высшего наименования, чем квадриллионы, не обращается к числам, превышающим квадриллионы. Расстояния самых отдаленных звездных скоплений, по новейшим оценкам астрономов, исчисляемые 200000 «световыхлет» [45] , в переводе на километры выражаются триллионами. Это – доступные сильнейшим телескопам видимые границы вселенной. Расстояние всех других звезд, расположенных «внутри неба», выражаются, конечно, меньшими числами. Число звезд исчисляется «всего лишь» сотнями миллионов. Древность старейших из них не превышает, по самой щедрой оценке, биллиона лет. Массы звезд исчисляются тысячами квадриллионов тонн.

Обращаясь в другую сторону, к миру весьма малых величин, мы и здесь не ощущаем пока надобности пользоваться числами свыше квадриллионов. Число молекул в кубическом сантиметре газа – одно из самых больших множеств, реально исчисленных, – выражается десятками триллионов. Число колебаний в секунду для самых быстро колеблющихся волн лучистой энергии (лучей Рентгена) не превышает 40 триллионов. Величина самого малого предмета, какой существует в природе, – атома положительного электричества – все же не меньше триллионной части миллиметра. Если бы мы вздумали подсчитать, сколько ведер воды заключают в себе все океаны земного шара, то и тогда не дошли бы до квадриллионов, потому что при общем объеме в 1440 миллионов куб. километров океаны заключают «всего» 1440 триллионов литров или 120 триллионов ведер. Для подсчета числа капель в океане (считая даже объем капли 1 куб. миллиметр – что весьма немного), нам не понадобилось бы обратиться к наименованиям выше квадриллиона, потому что число это равно 1440 квадриллионам. Правильно, значит, сказал Магницкий о квадриллионе, что

довлеет числа сего

к вещем всем мира сего.

Кубическая миля и кубический километр

В заключение остановимся на арифметическом (вернее, пожалуй, геометрическом) великане особого рода – на кубической миле; мы имеем в виду географическую милю – длиною в 7 верст или примерно столько же километров. С кубическими мерами наше воображение справляется довольно слабо; мы обычно значительно преуменьшаем их величину – особенно для крупных кубических единиц, с которыми приходится иметь дело в астрономии. Но если мы превратно представляем себе уже кубическую милю – самую большую из наших объемных мер, – то как ошибочны должны быть наши представления об объеме земного шара, других планет, солнца? Стоит поэтому уделить немного времени и внимания, чтобы постараться приобрести о кубической миле более соответствующее представление.

В дальнейшем воспользуемся живописным изложением талантливого германского популяризатора А. Бернштейна, приведя, в слегка измененном виде, длинную выписку из его полузабытой книжечки – «Фантастическое путешествие через вселенную» (появившейся более полувека тому назад).

«Положим, что по прямому шоссе мы можем видеть на целую милю вперед. Сделаем мачту длиною в милю и поставим ее на одном конце дороги, у верстового столба. Теперь взглянем вверх и посмотрим, как высока наша мачта. Положим, что возле этой мачты стоит одинаковой с ней высоты человеческая статуя – статуя в семь верст высоты. В такой статуе колено будет находиться на высоте 900 сажен; нужно было бы поставить один на другой 18 Исаакиевских соборов, чтобы добраться только до колена. Потребовалось бы взгромоздить одну на другую 25 египетских пирамид, чтобы достигнуть поясницы статуи.

Вообразим теперь, что мы поставили две таких мачты вышиною в милю на расстоянии мили одна от другой и соединили обе мачты досками; получилась бы стена в милю длины и милю вышины. Это – квадратная миля.

Если бы подобная стена действительно существовала, например, вдоль Невы в Петрограде, то – заметим мимоходом – климатические условия этого места изменились бы баснословным образом: северная сторона города могла бы иметь еще суровую зиму, когда южная уже наслаждалась бы ранним летом. В марте месяце можно было бы с одной стороны стены прогуливаться в лодке, а с другой – ездить в санях и кататься на коньках… Но мы отвлеклись в сторону.

Мы имеем деревянную стену, стоящую отвесно. Представим себе еще четыре подобных стены, сколоченные вместе, как ящик. Сверху прикроем его крышкой в милю длины и милю ширины. Ящик этот займет объем кубической мили. Посмотрим теперь, как он велик, т. е. что и сколько в нем может поместиться.

Начнем с того, что, сняв крышку, бросим в ящик все здания Петрограда. Они займут там очень немного места. Отправимся в Москву и по дороге захватим все губернские и уездные города. Но так как все это только покрыло дно ящика, то для заполнения его поищем материалов в другом месте. Возьмем Париж со всеми его триумфальными воротами, колоннами, башнями и бросим туда же. Все это летит, как в пропасть; прибавка едва заметна. Прибавим Лондон, Вену, Берлин. Но так как всего этого мало, чтобы хоть сколько-нибудь заполнить пустоту в ящике, то станем бросать туда без разбора все города, крепости, замки, деревни, отдельные здания. Все-таки мало. Бросим туда все, что только сделано руками человека в Европе; но и с этим ящик едва наполняется до одной четверти. Прибавим все корабли мира; но и это мало помогает. Бросим в ящик все египетские пирамиды, все рельсы Старого и Нового Света, все машины и фабрики мира, – все, что сделано людьми в Азии, Африке, Америке, Австралии. Ящик заполняется едва до половины. Встряхнем его, чтобы в нем улеглось ровнее, и попробуем, нельзя ли дополнить его людьми.

Соберем всю солому и всю хлопчатую бумагу, существующую в мире, и расстелем ее в ящике – мы получим слой, предохраняющий людей от ушибов, сопряженных с выполнением подобного опыта. Все население Германии – 50 миллионов человек – уляжется в первом слое. Покроем их мягким слоем в фут толщиною и уложим еще 50 миллионов. Покроем и этот слой и, кладя далее слой на слой, поместим в ящике все население Европы, Азии, Африки, Америки, Австралии… Все это заняло не более 35 слоев, т. е., считая слой толщиной в метр, – всего 35 метров. Понадобилось бы в 50 раз больше людей, чем их существует на свете, чтобы наполнить вторую половину ящика.

Что же нам делать? Если бы мы пожелали поместить в ящике весь животный мир – всех лошадей, быков, ослов, мулов, баранов, верблюдов, на них наложить всех птиц, рыб, змей, все, что летает и ползет, – то и тогда мы не наполнили бы ящика доверху без помощи скал и камней.

Ящик же наш занимает объем всего лишь в одну кубическую милю. Право, можно питать к ней некоторое почтение!

Возможно ли, чтобы кубическая миля была так велика? Неужели ящик в милю длины, ширины и высоты нечем наполнить? Неужели нельзя придумать машины, которая наготовила бы достаточно материала для его заполнения?

Сделаем пробу. Соорудим кирпичный завод и устроим такую машину, которая каждую секунду приготовляет один готовый кирпич в форме куба с ребром в 1 фут. Устроим ее так, чтобы работа шла днем и ночью без перерыва и каждый сделанный кирпич сам укладывался бы в ящик.