Эта статья не приурочена ни ко дню рождения, ни ко дню смерти Оливера Хевисайда. Просто я давно уже хотел рассказать читателям "Компьютерных вестей" об этом удивительном, очень талантливом, но незаслуженно редко вспоминаемом человеке.

Хевисайд сделал очень много для человечества, и без него современный мир информационных технологий выглядел бы совсем по-другому. Именно он разработал теорию линий электропередач, из которой самой известной частью являются телеграфные уравнения; именно он предложил использовать для передачи радиоволн ионосферу. Хевисайд ввёл многие из терминов, использующихся самым активным образом в мире современной науки: например, именно ему принадлежат такие слова, как индуктивность, проводимость, импеданс. Очень многое сделал этот человек и для математики: разработал теорию векторного анализа, придумал операционное исчисление, позволившее свести решение дифференциальных уравнений c помощью сравнительно несложных преобразований к обычным алгебраическим. И применил свой собственный метод для расчёта электрических цепей.

То есть, Хевисайд, без преувеличения, великий учёный, но вспоминают о нём в современном мире не так уж и часто. Как же развивался, где учился этот одарённый человек?

Родившись в 1850 году в семье резчика по дереву в трущобах Лондона, Оливер в детстве заболел скарлатиной. Выкарабкаться из неё ему удалось, но цена за это оказалась высока: он практически полностью потерял слух. Из-за этого ему очень тяжело было общаться со своими сверстниками, и, пожалуй, именно это определило его дальнейший путь в науку. В школе Оливер учился хорошо и входил в пятёрку лучших из пяти сотен учеников. Но из-за тяжёлого материального положения семьи был вынужден оставить школу, и, выучив азбуку Морзе, устроился на работу телеграфистом. Причём не где-нибудь, а в далёкой Дании. Правда, потом вернулся на такую же должность в родную Англию. Но, несмотря на сложную работу, самообразование он не прекращал, и уже в 24 года начинает писать свою первую работу - те самые знаменитые телеграфные уравнения. Параллельно, ознакомившись с трудами Максвелла, он сумел упростить его уравнения, составляющие математическую основу теории электромагнитного поля. Упрощение было значительным: из двух десятков уравнений, предложенных Максвеллом, Хевисайд смог получить четыре, которые описывали поле не менее полно, чем оригинальные двадцать. Долгое время эти уравнения носили название уравнений Максвелла-Герца-Хевисайда, но благодаря Эйнштейну, известному любителю упрощать и сокращать записи, осталось имя только первого учёного.

Считая, что "математика есть наука экспериментальная, определения появляются последними" (именно так он и говорил), Хевисайд в 1880 году начинает разрабатывать теорию решения дифференциальных уравнений через обычные алгебраические. Метод, что и говорить, был оригинален и хорош, и очень широко используется до сих пор. Но Хевисайд не слишком упирал на математические обоснования операционного исчисления, за что его много критиковали математики того времени. Ещё одним вкладом Оливера Хевисайда в математику - быть может, вкладом даже более важным, чем операционное исчисление, - стала разработка теории векторного исчисления. Именно он научил физиков оперировать векторами, заложил начала векторной алгебры и показал на примере законов Максвелла, насколько удобной может быть векторная форма записи. Пожалуй, заслуги Хевисайда в современной математике трудно переоценить.

Не менее интересны и измышления Хевисайда в области сверхсветовых частиц. Когда частица преодолевает "световой барьер", то есть начинает двигаться со скоростью, большей, чем групповая¹ скорость света в вакууме, то произойдёт отрыв электромагнитного поля от частицы. Не нужно думать, что идея Хевисайда фантастична: ведь если речь идёт не о вакууме, а о какой-то достаточно плотной среде, то частица может разогнаться больше, чем сопровождающее её поле. Так, например, в бассейнах охлаждения ядерных реакторов наблюдается голубое свечение, создаваемое разогнавшимися электронами. Впервые оно было открыто Вавиловым и Черенковым и носит их имя. Но, как видите, предсказал этот эффект ещё Хевисайд.

Нигде не учившийся англичанин преображал на глазах мировую науку. В 1891 году Британское Королевское Общество признало вклад Хевисайда в математическое описание электромагнитных явлений, присвоив звание Члена Королевского Общества, а в 1905 году Оливер Хевисайд стал почётным доктором Университета Гёттингена. Но он не останавливался на достигнутом: в 1902 учёный предсказал существование слоя, называемого сегодня слоем Кеннелли-Хевисайда, и предложил использовать ионосферу для передачи радиосигналов в обход кривизны земной поверхности. Оказал влияние Хевисайд и на проводную связь, предложив использовать катушки индуктивности для устранения искажений и увеличения длины телефонных линий. К сожалению, на фоне яростной критики его оппонента, Приса, идеи Хевисайда остались невостребованными, и этот метод улучшения качества связи запатентовал через десять лет американец российского происхождения Пупин. Одно из последних научных открытий Хевисайда - самое точное на то время (1908) предсказание возраста Земли. Дело в том, что он поспорил со своим другом лордом Кельвином, который считал, что возраст Земли составляет около 98 миллионов лет, что полностью противоречило теории эволюции Дарвина. Хевисайд считал, что ошибка в расчётах Кельвина кроется в том, что тот посчитал, что тепло распространяется от центра Земли через все слои с одинаковой скоростью. По Хевисайду, возраст планеты составлял не менее 300 миллионов лет.

К сожалению, научные успехи Оливера Хевисайда никак не отражались на его взаимоотношениях с окружающими его людьми. Он был угрюм и неряшлив. Свои письма он подписывал как W.O.R.M. (по-английски worm - это червяк), ногти на руках и ногах красил в розовый цвет, а дома у себя заменил мебель гранитными глыбами. Начиная с шестого десятка лет, здоровье Оливера Хевисайда начало стремительно ухудшаться, хотя в молодости он активно занимался велоспортом. Закончилось же всё тем, что 3 февраля 1925 года он свалился с лестницы и скончался от полученных в результате этого травм.

К сожалению, ни при жизни, ни после смерти Оливер Хевисайд не был широко известен. Во многом это происходило из-за его угрюмого и нелюдимого характера, а также из-за резкости высказываний. Так, Хевисайд вполне мог в пылу научного спора едко обсмеять оппонента и назвать его лжеучёным. Но всё же это был великий человек, и, думаю, каждый, кто как-то связан с технологиями связи по роду своей профессиональной деятельности, должен знать его имя и его вклад в науку.

Вадим СТАНКЕВИЧ

1 Групповая скорость света - скорость переноса энергии электромагнитной волной. Есть ещё фазовая скорость - скорость переноса фазы волны, которая может превышать групповую. Когда говорят о скорости света в вакууме как о максимальной для любых частиц и волн, то имеют в виду только групповую скорость.