Спиру Харет: Математик, Астроном и Реформатор Образования в Румынии

Введение

Румынский математик, астроном и политик Спиру К. Харет (15 февраля 1851 – 17 декабря 1912) был румынским математиком, астрономом и политиком. Он внес фундаментальный вклад в задачу о трёх телах в небесной механике, доказав, что использование приближения третьей степени для возмущающих сил влечёт за собой нестабильность главных осей орбит, и введя понятие секулярных возмущений в связи с этим. Как политик, занимая пост министра образования трижды, Харет провёл глубокие реформы, заложив основы современной румынской системы образования. В 1892 году он был избран действительным членом Румынской академии. Он также основал Бухарестскую обсерваторию и назначил её первым директором. Кратер Харет на Луне назван в его честь.

Жизнь

Харет родился в Яссах, Молдавия, в семье Константина и Смаранды Харет. В его метрической записи имя было указано как Спиридон Харет. Он проявил ранний талант к математике, опубликовав два учебника (один по алгебре и один по тригонометрии), будучи еще школьником. В 1869 году он поступил в Бухарестский университет, где изучал физику и математику. В 1870 году, будучи студентом второго курса, он стал преподавателем математики в семинарии Нифон в Бухаресте, но оставил эту должность в следующем году, чтобы продолжить учебу. В 1874 году, в возрасте 23 лет, он получил степень в области физики и математики. После окончания университета Харет выиграл конкурс на стипендию, организованный Титу Майореску, и отправился в Париж для изучения математики в Сорбонне. Там он получил диплом по математике в 1875 году и диплом по физике в 1876 году. Два года спустя (18 января 1878 года) он защитил диссертацию на тему «О неизменности больших полуосей планетных орбит» и получил степень доктора философии под руководством Виктора Пузо, своего научного руководителя. В этой работе он доказал фундаментальный результат для задачи о n телах в астрономии, а диссертация была опубликована в 18-м томе «Annales de l'Observatoire de Paris». Харет был первым румыном, получившим степень доктора философии в Париже. После возвращения в Румынию в 1878 году Харет в значительной степени оставил научные исследования и посвятил остаток своей жизни улучшению румынского образования, которое в то время было крайне неразвитым, работая как профессором, так и политиком. Он был назначен профессором рациональной механики на факультете естественных наук Бухарестского университета. В январе 1883 года он женился в Бузеу на местной жительнице, Ане Попеску, которая была на 15 лет младше его. У них родился сын Ион, умерший в возрасте 1 года, а позже они усыновили сына, Михая. Харет умер в Бухаресте в 1912 году от рака и был похоронен на кладбище Беллу; Ана Харет умерла в 1941 году в возрасте 74 лет.

Научная деятельность

Основной научный вклад Харета был сделан в 1878 году в его докторской диссертации «Об неизменности больших полуосей планетных орбит». В то время было известно, что планеты возмущают орбиты друг друга, отклоняясь от эллиптического движения, описанного первым законом Иоганна Кеплера. Пьер Лаплас (в 1773 году) и Жозеф Луи Лагранж (в 1776 году) уже изучали эту проблему, и оба показали, что большие полуоси орбит стабильны, используя приближение первой степени возмущающих сил. В 1808 году Симеон Денис Пуассон доказал, что стабильность сохраняется и при использовании приближений второй степени. В своей диссертации Харет, используя приближения третьей степени, доказал, что оси не являются стабильными, как считалось ранее, а вместо этого демонстрируют временную изменчивость, которую он назвал секулярными возмущениями. Этот результат подразумевает, что движение планет не является абсолютно стабильным. Анри Пуанкаре воспринял этот результат как большой сюрприз и продолжил исследования Харета, которые в конечном итоге привели его к созданию теории хаоса. Харет установил нестабильность модели n-тельной задачи при условии некомменсурабельности частот; Пуанкаре также учел комменсурабельность и, используя обобщенные ряды Фурье (генерирующие квазипериодические решения), доказал расходимость этих рядов (что означает нестабильность), тем самым подтвердив результат Харета. Феликс Тиссеран рекомендовал расширить метод Харета на другие астрономические задачи, а гораздо позже, в 1955 году, Жан Мефруа возобновил исследования Харета, используя новые методы. Вскоре после возвращения в Румынию Харет оставил научные исследования, посвятив остаток жизни преподаванию и, будучи министром образования, реформе системы образования. Он опубликовал лишь одну статью о секулярном ускорении Луны в 1880 году и одну о Большом Красном Пятне Юпитера (1912). В 1910 году он опубликовал «Социальную механику», в которой использовал математику для объяснения социального поведения (неожиданно предвосхитив вымышленную отрасль математики «психоисторию», разработанную Хари Сельдоном, вымышленным персонажем «Основания» Айзека Азимова, опубликованной 40 лет спустя).

Haret's major scientific contribution was made in 1878, in his Ph. D. thesis Sur l’invariabilité des grandes axes des orbites planétaires. At the time it was known that planets disturb each other's orbits, thus deviating from the elliptic motion described by Johannes Kepler’s First Law. Pierre Laplace (in 1773) and Joseph Louis Lagrange (in 1776) had already studied the problem, both of them showing that the major axes of the orbits are stable, by using a first degree approximation of the perturbing forces. In 1808 Siméon Denis Poisson had proved that the stability also holds when using second degree approximations. In his thesis, Haret proved by using third degree approximations that the axes are not stable as previously believed, but instead feature a time variability, which he called secular perturbations. This result implies that planetary motion is not absolutely stable. Henri Poincaré considered this result a great surprise and continued Haret’s research, which eventually led him to the creation of chaos theory. Haret established the instability of the model of the n body problem assuming frequencies to be incommensurable; Poincaré also took into account commensurabilities, and using generalized Fourier series (which generate quasi periodic solutions), he proved the divergence of these series (which means instability), thus confirming Haret’s result. Félix Tisserand recommended the extension of Haret's method to other astronomic problems and, much later, in 1955, Jean Meffroy restarted Haret’s research using new techniques. Soon after his return to Romania, Haret abandoned research, focusing for the rest of his life on teaching and, as Minister of Education, on the reform of the education system. He only published an article on the secular acceleration of the Moon in 1880 and one on Jupiter’s Great Red Spot (1912). In 1910 he published Social mechanics, which used mathematics to explain social behaviour (somehow anticipating the fictional "psychohistory" branch of mathematics developed by Hari Seldon, the fictional character of Isaac Asimov's Foundation, published 40 years later).