Он не только не боялся трудных задач, но неизменно стремился к преодолению самых больших трудностей. Чебышеву удалось подойти к решению труднейшего вопроса теории чисел — вопроса о распределении простых чисел в ряду всех натуральных чисел, занимавшем в течение двух тысяч лет математиков всего мира. Ученикам своим он ставил не менее трудные задачи. Александру Михайловичу Ляпунову Пафнутий Львович предложил задачу, на решение которой Ляпунов потратил семнадцать лет.
В этой работе Ляпунов показал себя «как величайший из русских, а может быть, и всемирных математиков своего времени, но надо помнить, что задача была поставлена Чебышевым», — говорит по этому поводу академик А. Н. Крылов.
Педагогические приемы Чебышева вели к той же цели. Он рассматривал своих слушателей как будущих ученых, а не как преподавателей женских и мужских гимназий.
«К чтению своих лекций Чебышев относился с педантичной строгостью, — рассказывают ученики Пафнутия Львовича, — лекций никогда почти не пропускал, никогда на них не опаздывал и ни одной лишней минуты после звонка не оставался в аудитории, хотя для этого приходилось прерывать лекцию иногда на полуслове. Недоконченный на какой-либо лекции вывод всегда начинал на следующей с самого начала, если только эта лекция не была немедленным продолжением предыдущей. Всякой сколько-нибудь сложной выкладке предпосылал разъяснение ее цели и хода в общих чертах, а затем производил вычисления на доске большей частью молча, предоставляя студентам следить за ним глазами, а не ухом.
Выкладки он делал довольно быстро и настолько подробно, что следить за ним было легко. Во время лекций Чебышев часто делал отступления от систематического изложения курса, сообщал свои взгляды и разговоры с другими математиками по затронутым на лекциях вопросам и выяснял сравнительное значение и взаимную связь с различными вопросами математики. Эти отступления очень оживляли изложение, давали отдых напряженному вниманию слушателей и возбуждали интерес к изучению предмета в более широких рамках»[15].
Еще студентом Чебышев пробовал себя как преподаватель; он взялся подготовить своих братьев и их приятелей к поступлению в университет. Но после нескольких уроков Чебышев отказался от этой затеи и предпочел сесть за ученую работу. Учителем он оказался нетерпеливым, сердился и кричал на своих учеников, досадуя столько же на них, сколько и на себя самого.
Но впоследствии «на экзаменах Чебышев был сдержан и безукоризненно корректен», замечают его ученики.
Организуя русскую научную школу, Чебышев «не придавал значения изучению текущей математической литературы и утверждал, что излишнее усердие в изучении чужих трудов должно неблагоприятно отражаться на самостоятельности собственных работ», но творения классиков математики он раскрывал перед слушателями с необычайной глубиной.
Это убеждение Чебышева оправдывается удивительной его самобытностью в постановке и решении различных задач теории механизмов — и это в ту эпоху, когда за границей существовали развитые школы, с лучшими представителями которых Пафнутий Львович был в постоянном научном и личном общении.
Пафнутий Львович Чебышев — типичный представитель русской научной и технической мысли. Тесная связь теории с задачами практики, особое внимание к обобщающим, основным теоретическим проблемам — вот что характерно для него и для всей русской инженерной науки.
3. Объединение теории и практики
Стремление русских ученых к широким обобщениям, к установлению основных законов для дальнейшего их приложения в жизни сказались и в том, что, например, научные методы были поставлены у нас на службу железнодорожному транспорту уже в те времена, когда самое сочетание слов «наука» и «железнодорожный транспорт» многим казалось невозможным.
Именно в России началось успешное внедрение научных методов в практику железнодорожного дела.
Первым на этот путь встал Дмитрий Иванович Журавский. Он был виднейшим деятелем и провозвестником новой эпохи в истории железнодорожного дела.
Жизнь выдвигала перед строителями железных дорог одну задачу за другой, и случалось нередко, что задачи эти ставили втупик практиков железнодорожного дела.
Крупнейшей из этих задач на ранней поре железнодорожного строительства надо считать необходимость преодоления водных рубежей. Для этого нужны мосты, легкие и прочные, способные выдерживать очень большие нагрузки, а для переправы через широкие реки требовались и мостовые сооружения небывалой длины.
Разрешение проблемы постройки железнодорожного моста принадлежит русской инженерно-технической мысли.
Деревянные мосты представляют самую раннюю их форму. Сначала их строили просто из балок, потом стали усиливать подкосами, а затем, в половине XVIII века, появились арочные мосты из косяков и гнутых брусьев, соединенных в арки. Затем были изобретены новые конструкции; вероятно, деревянные мосты будут строить еще очень долго, особенно в богатых лесом краях. Правда, дерево подвержено гниению и опасно в пожарном отношении, но в последнее время найдено много огнеупорных и противогнилостных средств.
Шедевром деревянного мостостроения является проект и модель знаменитого моста Кулибина через Неву.
Дмитрий Иванович Журавский так оценивал «кулибинскую арку»:
«На ней печать гения; она построена на системе, признаваемой новейшею наукой самою рациональною; мост поддерживает арка, изгиб ее предупреждает раскосная система, которая, по неизвестности того, что делается в России, называется американскою».
Д. И. Журавский, как мы увидим дальше, был одним из крупнейших русских инженеров, завоевавших себе непререкаемый авторитет во всех вопросах, касающихся теории и практики мостостроения не только на родине, но и во всем мире. Его мнение о мосте Кулибина для нас особенно ценно тем, что оно устанавливает приоритет нашей страны в создании раскосной системы, над исследованием которой более всего трудился сам Журавский и теорию которой он создал.
К несчастью, Журавский жил и работал во время самого грубого преклонения перед иностранщиной, во времена самого наглого пренебрежения русской наукой и техникой со стороны правящих классов, и он не решился в своем труде «О мостах раскосной системы Гау» отдать должное создателю этой системы.
По тем же причинам и замечательная работа профессора А. С. Ершова «О значении механического искусства и о состоянии его в России», опубликованная в 1859 году, осталась малоизвестной, хотя в ней автор восстанавливал историческую правду не в отношении одного только Кулибина, а и в отношении целого ряда русских механиков.
Мысль Кулибина о применении железа в мостостроении была вскоре осуществлена, хотя и не в России.
Роберт Стефенсон в 1850 году построил мост «Британия» — огромную железную трубчатую балку длиной почти в километр, состоящую из двух вертикальных стен, перекрытых сверху и снизу горизонтальными листами. Собственно, мост состоял из двух самостоятельных труб, так как железная дорога была двухпутной.
Ряд трубчатых железных балок образует простейший мост, часто встречающийся на железных дорогах при небольших пролетах; при больших же пролетах такие балки становятся тяжелыми, и поэтому их сплошную вертикальную стенку заменяют сквозной, состоящей, как у Кулибина, из двух рядов плоских раскосов: часть их работает на сжатие, часть — на растяжение. Такая балка и представляет собой раскосную ферму.
Фермы укладывают целыми по всей длине моста или разрезают на каждом устое, так что весь мост состоит из отдельных мостов. Для удобства сборки перешли от балочных мостов к консольным мостам — у них фермы, покрыв один пролет, повисают над следующим. Два таких пролетных сооружения с висящими концами, или «консолями», соединяются так называемой подвесной фермой и покрывают третий пролет.
Мостостроение в своем дальнейшем развитии перешло к более сложным фермам, с кривым верхним или нижним поясом. Разнообразные требования, предъявляемые мостостроителям, заставили их создавать соответствующие этим требованиям конструкции. Требования эти так широки и разнородны, что можно говорить об искусстве мостостроения. Многие, особенно большие, мосты строятся каждый по-иному, в зависимости от их назначения, условий места и т. д.
Постройка мостов заканчивается их испытанием путем соответствующей заданию нагрузки. В европейской практике бывали случаи разрушения мостов уже при их испытании. В русской практике подобные происшествия, во всяком случае при сооружении больших мостов, совершенно неизвестны.
Проблема железнодорожного моста с большими отверстиями, или пролетами, легкого и прочного, встала во всем своем объеме перед русскими инженерами уже при прокладке первой русской магистрали — Петербургско-Московской железной дороги. Полностью эта проблема была решена двумя замечательными представителями русской инженерно-технической мысли: Станиславом Валерьяновичем Кербедзом и Дмитрием Ивановичем Журавским.