Формула мудрости - Давид Иосифович Гай
Как возник интерес ученого к струйной теории? Был ли он случаен или диктовался тягой к доселе мало изученной проблеме?
Ничего случайного в творчестве Чаплыгина не существовало. Ни в тот период, когда он только входил в число московских ученых-механиков, ни позднее, когда его имя уже стало авторитетным и почетным. Каждое звено научного поиска существовало не само по себе, а в единой цепи. Не был исключением и научный подход Сергея Алексеевича к струйному обтеканию тел газом. Он родился из исследований его учителя и, как говорили в старину, духовного пастыря Николая Егоровича Жуковского. Николай Егорович активно занимался изучением законов движения тел в жидкости... Занимался весьма успешно, создав метод решения задач о струйном обтекании твердого тела потоком несжимаемой жидкости.
Сергей Алексеевич пошел по стопам учителя и дополнил, развил созданные им методы. В 1895 году он впервые выступил в Московском математическом обществе с докладом «О движении газа с образованием поверхностей разрыва». Четырьмя годами позже в том же математическом обществе он вновь предстал перед коллегами, сделав доклад «К вопросу о струях в несжимаемой жидкости». Иными словами, в Ялте Сергей Алексеевич в известной степени итожил длительные и серьезные размышления о струйной теории.
Не случайными они были еще и потому, что на рубеже столетий в московской школе механиков как раз и происходили поиски новой тематики, сулящие более широкие перспективы. Н. Е. Жуковский стал все больше заниматься задачами, связанными с техникой и прежде всего с теорией полета. Особое значение приобретали вопросы гидродинамики. Одна из попыток разгадать законы летания и исследовать силы, действующие на тело в полете, привела к теории струйных течений. Интересы Чаплыгина также были обращены к струйным течениям...
Сергей Алексеевич написал работу «О газовых струях», как он сам однажды выразился, в один присест. Домашние, в свою очередь, заметили, что он в Крыму сильно похудел. Возможно, из-за многочасового неустанного труда.
Математически убедительно Чаплыгин доказал: если скорость потока относительно находящегося в нем тела значительно уступает скорости звука, скажем, вдвое или больше, то воздух можно считать несжимаемой жидкостью. Сжимаемость его настолько мала, что практически ничтожной величиной можно пренебречь. А коли так, то все сводится к уравнениям движения жидкости, а они куда проще уравнений течения газа.
Чаплыгин сделал блестящий по глубине и логичности вывод. Если известно математическое решение задачи для движения несжимаемой жидкости, то решение подобной задачи для течения газа может быть написано в виде такого же ряда, все члены которого получат лишь некоторые поправочные коэффициенты. Таков общий метод, разработанный ученым.
В конце своей работы он показал приближенный метод, куда более простой в применении к частным задачам.
Исследование «О газовых струях» Чаплыгин представил для защиты в качестве докторской диссертации. А через несколько месяцев после возвращения из Крыма он принял участие в XI съезде русских естествоиспытателей и врачей. В секции математики и механики Сергей Алексеевич сделал доклад «О струевых течениях газов», вызвавший оживленную дискуссию. Выступавшие отмечали оригинальность идей яркого представителя московской школы теоретических механиков.
Работа Чаплыгина вышла затем отдельным изданием. 26 февраля 1903 года в Московском университете состоялась защита докторской диссертации. Официальными оппонентами выступили Н. Е. Жуковский и Б. К. Млодзеевский. Они были близкими друзьями, но в оценке чаплыгинской диссертации кое в чем разошлись. Жуковский говорил, насколько умело диссертант преодолел весьма серьезные математические трудности. Млодзеевский, положительно оценив представленную работу, тем не менее отметил недостаточность рассуждений по поводу разделения свойств течений в случае дозвуковых и сверхзвуковых скоростей.
Чаплыгину была присуждена ученая степень доктора прикладной математики. После защиты к нему подошел Климент Аркадьевич Тимирязев. Поздравляя Сергея Алексеевича, он сказал:
— Я не понимаю всех деталей вашего исследования, которое лежит далеко от моей специальности, но я вижу, что оно представляет вклад в науку исключительной глубины и ценности.
Много воды утекло с той поры, но сейчас, в 1940‑м, Сергею Алексеевичу казалось, будто все события произошли вчера. Бежали годы, текли десятилетия, как ни парадоксально, увеличивавшие интерес к «газовым струям». В исследовании, сделанном на заре двадцатого века, когда до первого полета братьев Райт продолжительностью пятьдесят девять секунд оставалось целых два года, ничего не устарело. Печать времени словно бы и не коснулась его. В определенном смысле неповторимый феномен.
«Работу «О газовых струях» постигла интересная судьба... — писал М. В. Келдыш. — Она осталась почти незамеченной. Ни сам Сергей Алексеевич, и никто другой не продолжили развитых в ней идей, и никто не придал работе исключительного значения. В то время исследование газовых течений со скоростями, приближающимися к скорости звука, не было актуально для техники. Аэродинамика долгие годы могла удовлетворяться изучением движения газа со сравнительно малыми скоростями, когда сжимаемость воздуха пренебрежимо мала. Только через тридцать лет... когда авиация начала подходить к скоростям полета, близким к звуковым, и вопросы изучения газовых потоков с большими скоростями стали актуальнейшими вопросами, было раскрыто все значение этой работы. Оказалось, что многочисленные попытки изучения газовых потоков, сделанные в то время, были основаны на методах, которые давали значительно меньшие результаты, нежели методы С. А. Чаплыгина, развитые еще в начале столетия.
Работа Чаплыгина стала в центре многочисленных исследований аэродинамиков».
И как тут не вспомнить выражение французов: auteur d’un seul livre — «автор одной книги». Переводя на язык науки — автор одного великого открытия, благодаря которому ученый остается в истории. К Чаплыгину выражение французов, казалось бы, не имеет отношения. Он выполнил немало блестящих исследований, заслуживших мировое признание. И все же... Судьба «Газовых струй» настолько необычна, работа эта сыграла такую роль в развитии авиации больших скоростей, что вольно или невольно произносишь, ничуть не умаляя заслуг Чаплыгина: auteur d’un seul livre.
Открылась она миру спустя много лет, по сути, в новую научно-техническую эру. Сергей Алексеевич с большим интересом познакомился с материалами Международного конгресса, созванного в октябре 1935 года Академией наук Италии. Конгресс был посвящен вопросам больших скоростей в авиации. В зале присутствовали видные западно-европейские ученые, среди них Прандтль, Карман, Тейлор, Феррари, Пистолези. Один за другим поднимались на кафедру докладчики, в каждом из выступлений
