От автора

Эту книгу я задумывал как продолжение серии книг для детей и юношей о Военно-морском и гражданском флотах. Четыре книги – «Азбука моряка», «Морской букварь», «Морской букварик» и «Все о морских узлах» – давно уже изданы, и их можно приобрести во многих книжных сетях. А «Математика флота» завершает эту серию.

Математика используется в военно-морском деле на каждом шагу: в морской практике, в кораблестроении, в расчетах остойчивости кораблей, в оценке волнений моря и т. д. и т. п. Я уж не говорю про столь актуальные сегодня расчеты предельной дальности поражения объектов ракетными установками и точности такой стрельбы. Не случайно, целая глава этой книги рассказывает об особо «модном» сейчас гиперзвуке и числе М, которые на слуху буквально у каждого внимательного читателя современной публицистики и разнообразных СМИ.

Но есть и еще один аспект применения математики на флоте! Впрочем, флот в данном случае рассматривается в книге не в узко специализированном, а в широком смысле. Ведь космический флот – это тоже флот! А есть еще флот морской (или иначе говоря, гражданский), воздушный, вспомогательный и даже добровольный. Конечно, мне – как капитану 2 ранга запаса – более близка тема именно Военно-морского флота! Поэтому книга едва ли не на 80 % состоит из информации по ВМФ России. Но реальные скорости применяемых на флоте крылатых ракет и математические выкладки по их практическому использованию в условиях современного морского боя настолько выросли в современном мире, что впору их реально сравнивать с выдуманными некогда математическими значениями и параметрами писателей фантастов! Ну а коль фантастика занимает сейчас лидирующие позиции в книгопечатании, то и желание расширить круг своих читателей за счет этой темы, надеюсь, вполне объяснимо. Тем более, что мое участие в различного рода программах на РЕН ТВ и канале «Звезда» по данной тематике позволило накопить большой объем информационных материалов. Поэтому с радостью поделюсь ими и с удовольствием подискутирую с моими читателями на тему востребованности нашего Военно-морского флота в современном мире, о его тактико-технических характеристиках и возможностях.

Также отдельная тема этой книги – обзор всех существующих и перспективных двигателей, как для реальных космических кораблей и российской ракетной техники, так и для фантастических межпланетных кораблей. Реальная ситуация сегодня в этой области такова, что фантастика и реальность находятся буквально в полушаге друг от друга. Не мудрено, что сейчас приходится говорить об этом уже в едином блоке освещения новостей и проведения аналитических сравнений. Именно поэтому и называется моя книга «Математика флота: фантастика и реальность».

Наверное, читатель вправе задать мне свой вопрос: «А откуда взялась у меня, флотского офицера, такая тяга и любовь к математике?» Охотно отвечаю: «Мне привили ее еще в средней школе, когда я вместе со своими школьными друзьями, в свое время, поступил в ЗФТШ (заочно физико-техническую школу) при МФТИ (Московском физико-техническом университете) в г. Долгопрудный. Этот ВУЗ до сих пор является «кузницей кадров» для Российской академии наук. Наш преподаватель по математике средней школы № 2 города Кузнецка Яков Иванович Сорокин оставил неизгладимый след в моей жизни! И если бы я не стал офицером военно-морского флота, то обязательно связал бы свою жизнь с математикой! Так что данная книга – своего рода дань той моей детской мечте и увлеченности этой замечательной научной дисциплиной! А еще – благодарная память о моем замечательном Учителе!

Соответственно, главная задача этой книги состоит в том, чтобы наглядно показать, насколько наука математика удивительна и полезна, ведь недаром ее считают «царицей наук». В этой книге рассказывается не только о практическом применении математики на флоте, но и об ее использовании во всех областях, где она так или иначе применяется! Читателя ждет рассказ о самых интересных числах и огромная подборка занимательных фактов, в цифрах и о цифрах, во всем широчайшем многообразии подобной информации. В книге собрано множество необычных сведений о флоте, моряках и морских путешествиях! Книга поведает об истории развития математики как науки, обо всех существующих системах счисления, о знаменитых математиках мира и нашей страны, о ментальной арифметике, о ленте Мёбиуса, о числе Маха и гиперзвуке и т. д. и т. п.

Фантастика и реальность будут повсеместно соседствовать на страницах этой книги! И даже о ДНК человека будет рассказано достаточно много малоизвестных и сногсшибательных фактов. Одним словом, читателей ждет увлекательнейшее путешествие в удивительный мир математики!

Итак приготовьтесь – мы начинаем свое очередное путешествие в увлекательный мир знаний!

О роли математики на флоте и об истории ее использования

Значение цифр жизни общества и флота

Цифры (от латинского слова cifra, или от арабского j (sifr) – «пустой, нуль») – система знаков для записи конкретных значений чисел. Цифрами называют только такие знаки, которые сами в отдельности описывают определённые числа (так например, знаки «-», «,» хоть и используются для записи чисел, но цифрами не являются). Слово «цифра» без уточнения обычно означает один из следующих десяти знаков (т. н. арабские цифры):

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Существуют также много других вариантов («алфавитов»):

• римские цифры (I VX LC D М);

• шестнадцатиричные цифры

(0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F);

• цифры майя (от 0 до 19);

• в некоторых языках, например, в древнегреческом, в иврите, в церковнославянском существуют система записи чисел буквами и другие системы.

Рис. 1. Цифры числовой системы майя

В обиходной речи во множественном числе слово цифры также может обозначать «числовые данные», так как любое число записывается набором цифр. Например, выражение «приведём такие цифры» на самом деле говорит о числах, и даже когда речь идёт об одном числовом данном, записанном одной цифрой, следует употреблять множественное число. Однако неверно говорить «здесь цифры больше», так как сравниваются не цифры, а числа. В современном русском языке слово цифра пишется через букву «и», в отличие от слов-исключений: цыган, цыплёнок, цыпочки и др.

Понятие о числе зародилось в глубокой древности, когда человек научился считать предметы: два дерева, семь быков, пять рыб… Сначала счёт вели на пальцах. В разговорной речи мы до сих пор иногда слышим: «Дай пять!», то есть подай руку. А раньше говорили: «Дай пясть!» Пясть – это рука, а на руке пять пальцев. Когда-то слово пять имело конкретное значение – пять пальцев пясти, то есть руки.

Позднее вместо пальцев для счёта начали использовать зарубки на палочках. А когда возникла письменность, для обозначения чисел стали употреблять буквы. Например, у славян буква А означала число «один» (Б не имело числового значения), В – два, Г – три, Д – четыре, Е – пять.

Постепенно люди стали осознавать числа независимо от предметов и лиц, которые могли подвергаться счёту: просто число «два» или число «семь». В связи с этим у славян появилось слово «число». В значении «счёт, величина, количество» его начали употреблять в русском языке с XI века. Наши предки использовали слово число и для указания на дату, год. С XIII века оно стало обозначать ещё и дань, подать.

В старину в книжном русском языке наряду со словом число имело хождение существительное чисмя, а также прилагательное чисменый. В XVI веке появился глагол числити – «считать».

В европейских странах получили распространение специальные знаки, обозначающие числа: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0, только во второй половине XV века. Изобрели их индийцы, а в Европу они попали благодаря арабам, поэтому и получили название «арабские цифры». Индийское происхождение так называемых «арабских цифр» было признано в науке лишь в XIX веке. Первым учёным, высказавшим эту, для того времени новую мысль, был русский востоковед Георгий Яковлевич Кер (1692–1740). Кер с 1731 года служил в Москве переводчиком коллегии иностранных дел.

В нашей стране арабские цифры появились в Петровскую эпоху. В то же время в русский язык прочно вошло слово цифра. Арабское по происхождению, оно тоже пришло к нам из европейских языков. У арабов, как было сказано выше, первоначальное значение слова цифра было «нуль, пустое место». Именно в этом значении существительное цифра и вошло во многие европейские языки, в том числе в русский. С середины XVIII века слово «цифра» приобрело новое значение – знак числа.

Совокупность цифр в русском языке называлась «цифирь» (в старой орфографии «цыфирь»). Дети, изучавшие счёт, говорили: учу цифирь, пишу цифирь. (Вспомните учителя по фамилии Цыфиркин из комедии Дениса Ивановича Фонвизина «Недоросль», который обучал нерадивого Митрофанушку цифири, то естьарифметике.) При Петре I в России открыли цифирные школы – начальные государственные общеобразовательные учебные заведения для мальчиков. В них кроме других дисциплин детям преподавали цифирную науку – арифметику, математику.

Итак, слова «число» и «цифра» различаются и по значению, и по происхождению. Число – единица счёта, выражающая количество (один дом, два дома, три дома и т. д.). Цифра – знак (символ), обозначающий значение числа. Для записи чисел мы используем арабские цифры – 1,2, 3… 9, 0, а в некоторых случаях и римские – I, II, III, IV, V и т. д.

В наши дни слова «число» и «цифра» употребляются и в других значениях. Например, когда мы спрашиваем: «Какое сегодня число?», то имеем в виду день месяца. Сочетания «в том числе», «из числа кого-нибудь», «в числе кого-то» обозначают состав, совокупность людей или предметов. А если мы доказываем что-то с цифрами в руках, то обязательно используем числовые показатели. Словом «цифра» называют также денежную сумму (цифра дохода, цифра гонорара).

В разговорной речи слова число и цифра часто заменяют друг друга. Например, числом мы называем не только величину, но и знак, который её выражает. Об очень больших в числовом отношении величинах говорят астрономические числа или астрономические цифры.

Интересно, что похожее слово «количество» появилось в русском языке в XI веке. Оно пришло из старославянского языка и образовано от слова колико – «сколько». Существительное «количество» употребляется в применении ко всему, что поддаётся счёту и измерению. Это могут быть люди или предметы (количество гостей, количество книг), а также количество вещества, которое мы не считаем, а измеряем (количество воды, количество песка).

На военных кораблях цифры тоже играют большую роль. Например, все корабли имеют свой ранг: от 1-го до 4-го.

В целях лучшего применения оружия и использования технических средств в бою на кораблях создаются боевые части и службы: штурманская боевая часть – БЧ-1; ракетная (ракетно-артиллерийская, артиллерийская) – БЧ-2; минно-торпедная – БЧ-3; боевая часть связи – БЧ-4; электромеханическая – БЧ-5; авиационная – БЧ-6; радиотехническая – БЧ-7. А еще три службы: радиационной, химической и биологической защиты – Сл-Х; медицинская – Сл-М; снабжения – Сл-С. То есть всего 10 боевых частей и служб.

Сами корабли и подводные лодки разделяются на отсеки. И их тоже, как правило, бывает от 7 до 10.

И даже всем мичманам, старшинам и матросам кораблей, в соответствии с боевой организацией корабля, присваиваются боевые номера, которые заносятся в Табель нумерации личного состава.

Боевой номер состоит из трех частей:

• первая часть (цифра или буква) указывает, в какой боевой части (службе) находится мичман, старшина или матрос согласно расписанию по боевой тревоге;

• вторая часть (одна, две или три цифры) указывает номер боевого поста, где находится мичман, старшина или матрос согласно «Расписанию по боевой тревоге»;

• третья часть (две цифры) определяет принадлежность мичмана, старшины или матроса к боевой смене; первая цифра обозначает номер боевой смены, вторая цифра – порядковый номер мичмана, старшины или матроса в смене.

Боевым сменам присваиваются следующие цифры:

первой боевой смене – 1,5, 7;

второй боевой смене – 2, 4, 8;

третьей боевой смене – 3, 6, 9.

При наличии на боевом посту в каждой боевой смене до 9 человек для их обозначения используются цифры 1,2, 3, до 18 человек – 1 и 5, 2 и 4, 3 и 6, до 27 человек – 1,5 и 7; 2, 4 и 8; 3, 6 и 9.