Долаючи забобони французького суспільства XIX століття, вона стала видатним математиком і домоглася важливих результатів в теорії чисел і теорії пружності.
Чи зможете ви назвати хоч одного прославленого математика-жінку? Очевидно, не зможете. Перш за все вам слід було б згадати про Іпатію Алексанлрійську. Сучасники похвально відгукувались про її математичні роботи, хоча жодна з них не збереглася до наших днів. Можливо, її твори були знищені ченцями-християнами, які забили її камінням у 415 році за те, що вона була язичницею. Приблизно через 13 століть була маркіза де Шатле, яка перевела на французьку мову «Математичні принципи» Ісаака Ньютона. У 1750 році італійка Марія Гаетана Аньєзі, відома своїми досягненнями у диференціальному численні, стала першою жінкою, яка отримала звання професора математики.
Так само як Іпатія, маркіза де Шатле та М. Аньєзі, Софі Жермен довелося витримати запеклу боротьбу із забобонами сім'ї, друзів і колег, перш ніж вона стала справжнім математиком. Жермен мала видатні здібності, невгамовне честолюбство і була пристрасно захоплена математикою. Вона самостійно вивчила математику і фізику і стала автором оригінальних робіт в теорії чисел і теорії пружності. Незважаючи на ці досягнення, Софі Жермен так і не отримала заслуженого визнання.
Софі Жермен народилася в Парижі 1 квітня 1776 року, за 10 років до Французької революції і через сторіччя після Наукової революції. Закони Ньютона керували Всесвітом, у той час як укази Людовика XVI правили Францією. Софі Жермен підтримувала політичні зміни, служила прогресу математики і фізики і наполегливо боролася з бар'єрами, які закривали жінкам шлях до наукової діяльності.
Родичі, друзі і наставники мало уваги звертали на інтереси і здібності юної Софі. Вони не бачили сенсу в тому, щоб серйозно займатися розвитком інтелектуальних здібностей молодої жінки з сім'ї середнього класу.
Софі Жермен було 19 років, коли була заснована Політехнічна школа. Вона діставала конспекти лекцій з багатьох курсів, включаючи аналіз, який читав Жозеф Луї Лагранж, і хімію, яку читав Антуан Франсуа Фуркруа.
Наукова освіта Софі Жермен була дуже незвичайною для жінки її класу. У XVIII столітті наука викладалася деяким жінкам з аристократичних кіл в популяризованому вигляді, за підручниками, написаними спеціально для цієї мети. Про науку в них говорилося рівно стільки, скільки було достатньо, щоб жінка могла підтримати «вчену розмову» в аристократичних салонах. Одну з найбільш примітних книг в цьому жанрі «Філософія сера Ісаака Ньютона у викладі для дам» написав Франческо Альгаротті.
На рубежі XVIII і XIX століть Софі Жермен випала гарна можливість проявити свої здібності в області теорії чисел. Перші професіонали, з якими вона познайомилася, Лагранж і Адрієн Марі Лежандр, дуже цікавилися цим предметом і заохочували її заняття.
Через кілька років вона вже добре розумілася на складних методах, викладених у «Арифметичних міркуваннях» німецького математика Карла Фрідріха Гауса. Перебуваючи під сильним враженням від книги, Жермен послала її автору близько десятка листів в період між 1804 і 1809 роками. Свої листи вона підписувала псевдонімом «Леблан», оскільки боялася «насмішок з приводу жінки-вченого».
У своєму першому листі Гауссу Жермен обговорює рівняння Ферма. Після цього було ще кілька листів, а у 1808 році Жермен пише новий лист Гаусу, кажучи у ньому про те, що стане найбільш блискучою її роботою в теорії чисел. Жермен довела, що якщо х, у і z – цілі числа і якщо
X5 + Y5 = Z5,
то або x, або у, або z повинні ділитися на 5. Теорема Жермен стала важливим кроком на шляху до доказу після неї теореми Ферма для випадку, коли n = 5.
Гаусс так ніколи і не висловив своєї думки з приводу теореми Жермен. Якраз перед цим він став професором астрономії в Геттінгенському університеті і змушений був відкласти свої дослідження в теорії чисел. Він був цілком поглинений професійними і особистими проблемами.
В основному теорема Жермен залишалася невідомою. У 1823 році Лежандр згадує її в своїй роботі, де описує свій доказ останньої теореми Ферма для випадку, коли n = 5.
У своїх дослідженнях з теорії чисел Софі Жермен покладалася на вплив Гауса. Коли їх листування припинилося, вона почала шукати нові завдання і нових наставників. У 1809 році вона зацікавилася темою, яка згодом лягла в основу її найкращих робіт. Вона намагалася пояснити класичні експерименти Ернста Ф. Хладні, німецького фізика, що досліджував коливання пружних пластин.
У своїх експериментах Хладні насипав дрібний пісок на скляну пластинку. Потім він проводив смичком по ребру пластинки, викликаючи коливання. Пісок відскакував від вібруючих областей і збирався у «вузлах», точках, що залишалися нерухомими. Через кілька секунд пластинка покривалася піщаних кривими. Конфігурація малюнка була симетричною і вельми ефектною – вона складалася із зірок та інших фігур. Загальний малюнок залежав від форми пластини, положення опор і частоти вібрації.
Під час свого візиту в Париж у 1808 році Хладні продемонстрував свої досліди перед аудиторією із 60 математиків і фізиків Першого класу Французького інституту, відділення Французької академії наук. Досліди Хладні так здивували вчених, що вони попросили його повторити свої досліди перед Наполеоном. Побачене справило на імператора враження, і він погодився, що вченим Першого класу слід заснувати спеціальну медаль вагою в один кілограм золота і присудити її тому, хто зуміє дати теоретичне пояснення дослідів Хладні. У 1809 році був оголошений конкурс та встановлено термін його закінчення для підведення підсумків. Термін закінчувався через два роки.
Софі Жермен вхопилася за цю можливість. Протягом більше десяти років вона буде намагатися побудувати теорію пружності, конкуруючи чи співпрацювати з найвидатнішими математиками і фізиками. Вона буде відчувати гордість від усвідомлення того, що внесла свій внесок у дослідження, яке знаходилося на передньому краю науки XIX століття.
Проте Жермен залишиться осторонь від наукового співтовариства. Етикет вимагав, щоб вона отримувала листа з офіційним прнглаше »ш-см всякий раз. коли хотіла відвідати наукову установу. Запрошував повинен був забезпечити їй транспорт н супровід. Ці формальності заважали їй вільно обговорювати з іншими вченими нн гсрссованшнс сс питання. Як наслідок цих обмежень, їй довелося подолати чимало труднощів, щоб переключитися з теорії чисел на теорію пружності.
У 1811 році Софі Жермен виявилася єдиним учасником конкурсу, але її робота не була удостоєна премії. Вона не зуміла вивести свою гіпотезу з фізичних принципів, та й не могла зробити цього в той час, оскільки їй не вистачало знань в математичному аналізі і варіаційному численні.
Проте ця робота сприяла подальшому прогресу у цій галузі. Лагранж, що був одним з членів журі конкурсу, виправив деякі помилки в обчисленнях Жермен і вивів рівняння, яке, як він вважав, могло описувати фігури Хладні.
У 1811 році конкурс був продовжений ще на два роки, і знову Жермен була єдиним його учасником. Вона продемонструвала, як рівняння Лагранжа породжує фігури Хладні в декількох простих випадках. Однак вона не змогла вивести рівняння Лагранжа з фізичних законів. За свою роботу вона була удостоєна похвальної грамоти вчених Першого класу.
Приблизно в той же час на інтелектуальну територію Софі Жермен почав вторгатися Синеон Дені Пуассон. Надалі йому судилося стати її головним суперником. На відміну від Жермен Пуассон підійшов до теорії пружності, маючи всі засоби, доступні вченому XIX століття.
У 1814 році Пуассон опублікував статтю про пружні пластини. Як член Першого класу, він не брав участі в конкурсі. Але його колеги вважали, що Пуассон знайшов фізичне пояснення для фігур Хладні. Приз же залишився нікому не присвоєним.
Софі Жермен піддала критиці підхід Пуассона, намагаючись запропонувати своє власне пояснення. Це стало третьою спробою Жермен виграти конкурс, членами журі якого цього разу були Лежандр, Лаплас і Пуассон. Вони не могли прийняти її постулат про те, що результат впливу – деформація – обов'язково пропорційний самому впливу, тобто прикладеній силі. Насправді пройдуть десятиліття, перш ніж це буде пояснено. При цьому застереженні, журі присудило Жермен премію Першого класу. Софі Жермен не з’явилася на церемонію вручення нагороди. Можливо вона вважала, що судді не оцінили її роботу гідно.
Незабаром вона подружилась із Жаном Батістом Жозефом Фур'є. Вони обидвоє не любили Пуассона. Завдяки Фур'є, Жермен почала брати участь у діяльності паризької наукової спільноти. Вона відвідувала засідання Академії наук.
Хоча Жермен виразно заслужила своїми роботами науковий ступінь, вона так ніколи його не отримала. У 1830 році Гаус не зумів переконати професуру Геттінгенського університету присвоїти їй звання почесного доктора наук.
Захворівши на рак грудей, Софі Жермен після дворічної боротьби з хворобою померла 27 липня 1831 року у віці 55 років. У свідоцтві про смерть проти її прізвища зазначалося: «персона, що мала приватні кошти», що на практиці означало «незалежна жінка».
Читайте також:
- Ще раз про доведену теорему Пуанкаре
- Знайдено зручну математичну мову для опису дуальності в магнітних системах
- Броунівський рух
