Design Science, Inc.

Н. М. БЕСКИН

III  РАЗГАДКИ

[Maple OLE 2.0 Object]

7. Загадка Архимеда   

Попробуем разложить в цепную дробь число
[Maple OLE 2.0 Object]

[Maple OLE 2.0 Object]

Уже на этом этапе выкладок мы видим, что первыми подходящими дробями будут

[Maple OLE 2.0 Object]

Проделайте сами выкладки и убедитесь, что

[Maple OLE 2.0 Object]

[Maple OLE 2.0 Object]

Вот и все. До чего же просто! Эта таблица раскрывает секрет Архимеда, а заодно и Меция. Из нее видно:

[Maple OLE 2.0 Object] ,

[Maple OLE 2.0 Object] ,

[Maple OLE 2.0 Object] ,

[Maple OLE 2.0 Object] .

(нечетные приближения с недостатком, четные - с избытком).

Можно ли считать, что Архимед и Меций разоблачены: они пользовались цепными дробями, Архимед использовал вторую подходящую дробь, а Меций - четвертую?

Нет, про Архимеда этого сказать нельзя.
Следует ясно понять, что мы решили математическую, но не историческую задачу. Мы объяснили, как  м о ж н о   прийти к числу
[Maple OLE 2.0 Object]  .
Весьма возможно, что Архимед пользовался цепными дробями, но установить это по его работам нельзя. Суд не признал бы наших доводов. Историки не пришли к единому мнению. Преимущество седьмых долей можно обнаружить и эмпирически, сравнивая их с разными другими.

Другое дело Меций. Невероятно предположить, что такая сложная дробь, как    

[Maple OLE 2.0 Object]  , 

найдена без теории. Очень вероятно, что Меций пользовался цепными дробями. Понятно почему он остановился на четвертой подходящей дроби: следующие настолько громоздки, что практически непригодны.

8. Загадка Григория XIII

Сначала подумаем, как мы сами решили бы проблему чередования високосных лет. Мы представили бы длину года в виде цепной дроби.

[Maple OLE 2.0 Object]


Примечание .
p - иррациональное число. Оно разлагается в бесконечную цепную дробь. Величина года - эмпирическая. Всякая эмпирическая величина измеряется лишь с определенной точностью, и говорить об ее рациональности или иррациональности не имеет смысла. Приведенная выше величина года - принятая, и мы должны считать ее точной. Она выражается конечной ценной дробью.


Находим несколько первых подходящих дробей:

[Maple OLE 2.0 Object] ,

[Maple OLE 2.0 Object] ,

[Maple OLE 2.0 Object] ,

[Maple OLE 2.0 Object] ,

[Maple OLE 2.0 Object] .

Каждая подходящая дробь дает решение проблемы календаря. Например, приближение

  [Maple OLE 2.0 Object]  

- приводит к решению Юлия Цезаря: один високосный год из каждых четырех.
Пользоваться приближением
[Maple OLE 2.0 Object]  никто не предлагал, по-видимому, потому, что следующее приближение [Maple OLE 2.0 Object]  лишь немного сложнее, но значительно точнее. Календарь, по которому високосными должны были бы считаться восемь лет из каждых тридцати трех, был предложен великим туркмено-персидским философом, математиком, астрономом и поэтом Омаром Хайямом (1040-1123).
Сведения о точности найденных приближений к истинной длине года даны в следующей таблице.

Таблица

[Maple OLE 2.0 Object]

В графе "Погрешность" знак минус указывает, что средняя длина года больше истинной.


Четвертый вариант исключительно точен. Погрешность в 1 сек. не имеет никакого практического значения. Поэтому были предложения   использовать этот календарь. Например, в 1864 году русский астроном Медлер предложил с XX столетия ввести  такой календарь в России. Для этого надо внести  в юлианский календарь следующую поправку:  каждые  128 лет пропускать один високосный (потому что по юлианскому календарю на 128 лет приходится 32 високосных). Однако этот календарь не был принят
нигде в мире, по-видимому, потому, что период 128 "некруглый".

 

Решив математическую задачу, вернемся к задаче исторической. Каковы были соображения Григория XIII (или его сотрудников)?

В начале статьи говорилось, что средняя длина григорианского года

   365 суток 5 час. 49 мин. 12 сек.    

Это значение отличается от истинного на целых 26 секунд. Получается впечатление, что папа Григорий XIII или его ученые советники придумали календарь более сложный, чем хайямовский и к тому же менее точный. Значит ли это, что они были плохими математиками? Оказывается дело не в этом.


При Григории XIII продолжительность года не была известна столь точно, как теперь. Комиссия Григория XIII пользовалась астрономическими таблицами, составленными Альфонсом X (1221 - 1284), королем Кастилии, который занимался астрономией (недаром его прозвали Альфонс-астроном). Эти таблицы впервые были изданы в Венеции через сто лет после смерти их автора. В них дается следующая продолжительность года:
[Maple OLE 2.0 Object]

Пользуясь этими таблицами, комиссия должна была прийти к выводу, что предложенная ею средняя длина календарного года только на четыре секунды отличается от истинной. Если бы комиссия и была знакома с предложением Омара Хайяма, то она пришла бы к выводу, что его календарь дает ошибку в 11 секунд.
Добавим, что нет никаких оснований предполагать, что комиссия Григория XIII использовала цепные дроби. Она кропотливо, в поте лица подбирала нужное соотношение.
Что касается Омара Хайяма, то ученые думают, что он владел, если не полной теорией цепных дробей, то каким-либо аналогичным принципиальным подходом к задачам о наиболее рациональных приближениях дробями с небольшими знаменателями. В его эпоху восточная наука во многих отношениях стояла выше европейской.

 

Глава I Глава II Глава III Задачи

16

Hosted by uCoz