Павел Сергеевич АЛЕКСАНДРОВ
(1896-1982)
|
Академик АН СССР.
Заведовал кафедрой с 1933 по 1982 год.
Герой Социалистического Труда,
лауреат Государственной премии,
премии имени Н.И.Лобачевского.
Основатель Российской топологической школы.
В МГУ -- основатель кафедры высшей геометрии и топологии.
В течение многих лет -- Президент Московского математического общества.
|
П.С.Александров родился 7 мая 1896 года в городе Богородске (в настоящее
время г. Ногинск). Его отец, Сергей Александрович Александров, закончив
медицинский факультет Московского университета и отклонив предложение остаться
для работы в университете, уехал "нести медицину в народ" участковым врачом
в Ярославскую губернию. Позднее работал старшим врачом Богородской уездной
и Смоленской губернской больниц, был крупным специалистом-хирургом и в
то же время ярким представителем земской медицины. Мать Павла Сергеевича,
Цезария Акимовна Александрова (урожденная Здановская), была хорошо образованным
человеком, отдавшим все силы на воспитание детей.
В 1913 году П.С.Александров закончил с золотой медалью Смоленскую общественную
гимназию. В годы обучения в гимназии на его развитие оказал большое влияние
учитель математики А.Р.Эйгес.
В том же 1913 году П.С.Александров поступает в Московский университет,
и с этих пор вся жизнь Павла Сергеевича неразрывно связана с Московским
университетом.
Уже на первом курсе он принял участие в семинаре Д.Ф.Егорова. На втором
курсе он становится учеником Н.Н.Лузина и в 1915 году получает свой первый
научный результат: доказывает фундаментальную теорему о мощности В-множеств.
Он доказывает, что каждое несчетное борелевское множество содержит совершенное
подмножество. Аппарат, созданный Павлом Сергеевичем для доказательства
этой теоремы -- А-операция (названная так М.Я.Суслиным в честь П.С.Александрова)
-- оказал очень существенное влияние на дальнейшее развитие теоретико-множественных
методов. Другой фундаментальный результат П.С.Александрова из этой области
-- теорема о гомеоморфизме всякого абсолютного $G_{\delta}$-множества полному
метрическому пространству. Этот результат стал основой внутренней топологической
характеризацией полноты, найденной П.С.Александровым.
Ярчайшим примером остроты математического "видения" является введение
П.С.Александровым понятия бикомпакта и выяснение им, уже в самом начале
развития теории бикомпактных пространств, самых существенных свойств бикомпактов.
Павлом Сергеевичем было, в частности, показано, что в классе регулярных
пространств бикомпактность тождественна абсолютной замкнутости, откуда
была выведена, с помощью теоремы о сохранении бикомпактности при непрерывных
отображениях, дальнейшая теорема о непрерывных разбиениях, порождаемых
непрерывными отображениями бикомпактов в хаусдорфовы пространства. Созданная
П.С.Александровым (на предварительном этапе в сотрудничестве с П.С.Урысоном)
теория бикомпактных пространств стала основой большинства дальнейших теоретико-множественных
исследований и проникла своими идеями в теорию непрерывных групп, функциональный
анализ, математическую логику и многие другие разделы математики.
С 1921 г. П.С.Александров начал работать в качестве приват-доцента в
Московском университете. В 1921-1923 гг. он прочитал курс теории функций
действительного переменного и первый в Московском университете курс общей
топологии, а также несколько других курсов, например, курс теории Галуа.
Лето 1922 г. Павел Сергеевич и Павел Самуилович Урысон провели вместе
вблизи Болшева под Москвой, и именно этим летом ими было положено начало
серьезным исследованиям по топологии в нашей стране. Отсюда ведет начало
ныне известная во всем мире московская топологическая школа. В то время
понятие топологического пространства уже существовало -- оно наметилось
в работах М.Фреше (1906 г.) и в книге Ф.Хаусдорфа (1914 г.). Но это была
лишь абстрактная общая схема. Наполнить понятие топологического пространства
богатым геометрическим содержанием, сделать его необходимым общим достоянием
всех математиков -- это и было дело, начатое у нас в стране в июле 1922
г. П.С.Александровым и П.С.Урысоном. Уже первые результаты были весьма
значительны. П.С.Александров и П.С.Урысон начали с построения теории счетно-компактных
пространств, далеко развитой затем П.С.Александровыч в теорию бикомпактных
и локально-бикомпактных пространств. П.С.Александровым и П.С.Урысоном была
решена проблема метризации, причем были введены понятия, оказавшие большое
влияние на дальнейшее развитие исследований в смежных областях; мы еще
скажем об этом ниже. Наконец, П.С.Александровым в 1925 г. была дана окончательная,
ныне общепринятая форма аксиоматики топологического пространства.
Летом 1923 г. и 1924 г. П.С.Александров и П.С.Урысон были в Геттингене
и установили научные коптакты со знаменитой Геттингенской математической
школой, которую в то время возглавлял Д.Гильберт. Своими учителями П.С.Александров
считает Д.Ф.Егорова, Н.Н.Лузина, Л.Брауэра, Э.Нетер и Д.Гильберта, так
как именно эти математики оказали наибольшее влияние на формирование научного
мировоззрения и на все научное творчество Павла Сергеевича. О научной жизни
в этот период в Геттингене П.С.Александров писал в своих воспоминаниях
о Р.Куранте (УМН 30:4 (1975), стр. 205-226) и в воспоминаниях о Х.Хопфе.
Другое применение построенной гомологической теории -- теория двойственности,
восходящая к Дж.Александеру и получившая дальнейшее развитие после открытия
А.Н.Колмогоровым и Дж.Александером когомологических групп. Предметом двойственности
зтого типа являются соотношения между группами гомологий компакта в евклидовом
пространстве (или, более общо, многообразии) и его дополнения. Ясно, что
сама постановка задачи здесь включает определение групп гомологий открытого
множества -- дополнения к компакту. Теория Александрова позволила поставить
всю область на твердую основу. На этом пути Л.С.Понтрягин нашел и доказал
свой известный закон двойственности для компактов, лежащих в евклидовом
пространстве. Окончательную же формулировку такого типа законы получили
после создания Л.С.Понтрягиным теории двойственности локально-бикомпактных
групп. Таким образом, к середине тридцатых годов оказались связанными в
единое целое до того совершенно различные ветви топологии -- алгебраическая,
восходящая к А.Пуанкаре, и теоретико-множественная, идущая от Фреше и Хаусдорфа,
и в этом огромная заслуга П.С.Александрова. Отражением этого синтеза двух
основных ветвей топологии должна была служить совместная трехтомная монография
П.С.Александрова и Х.Хопфа "Топология". Закончена книга была осенью 1935
г. в Крыму, недалеко от Ялты, где в это время Находились П.С.Александров,
А.Н.Колмогоров, Х.Хопф. Особое место в жизни П.С.Александрова занимает
его дружба с А.Н.Колмогоровым, начало которой относится к 1929 г. Вместе
с А.Н.Колмогоровым Павел Александрович много путешествовал по Волге, Днепру
и другим рекам, по Кавказу. по Крыму, по югу Франции. С 1935 г. начинается,
как говорит Павел Александрович, комаровский период в его жизни. С Комаровкой,
деревушкой под Москвой, где находится дом, принадлежащий с 1935 г. П.С.Александрову
и А.Н.Колмогорову, связано немало событий в истории математики Московсокого
университета за последние 40 лет. Здесь были задуманы и выполнены многие
выдающиеся работы. В Комаровке часто бывали, а иногда жили продолжительное
время многие ученики Павла Сергеевича и Андрея Николаевича. Комаровку посещали
выдающиеся зарубежные математики (Адамар, Фреше, Банах, Хопф, Куратовский
и другие).
Открытый характер творчества Павла Сергеевича, его педагогическое мастерство
и личное обаяние быстро привлекли к нему учеников. Одним из первых учеников
Павла Сергеевича был Андрей Николаевич Тихонов. А.Н.Тихонов внес важный
вклад в теорию бикомпактных пространств, доказав знаменитую теорему о бикомпактности
произведения любого множества бикомпактных пространств. А.Н.Тихоновым же
было открыто "правильное" определение топологии произведения любого множества
пространств и доказаны важные теоремы о погружении в бесконечномерные кубы.
В 1924 г. Павел Сергеевич доказал, что в каждое открытое покрытие сепарабельного
метрического пространства можно вписать локально конечное открытое покрытие,
т.е. доказал паракомпактность сепарабельных метрических пространств. Через
20 лет этот результат был передоказан Ж.Дьедонне (введшим термин "паракомапктное
пространство"), а через 24 года, в 1948 г., А.Х.Стоун показал, что от требования
сепарабельности можно отказаться - что составляет содержание его замечательной
теоремы о паракомпактности произвольного метрического пространства. Теорема
Стоуна явилась главным средством для получения метризационных теорем Бингом,
Нагата и Смирновым в 1950-51 гг. Мы видим, таким образом, что у истока
современных метризационных критериев и теория паракомпактных пространств
находится понятие локально конечного покрытия, введенного П.С.Александровым
еще в 1924 г.
В 1925 г. П.С.Александров в ряде фундаментальных и чрезвычайно целеустремленных
работ создает основы гомологической теории общих топологических пространств
и общий метод перенесения на теоретико-множественные объекты методов комбинаторной
топологии. При этом он кладет в основу своих рассуждений понятие нерва
покрытия, введенного им в 1925 г. -- чрезвычайно простое, но фундаментальное
по значению понятие. В результате возник некоторый синтез комбинаторно-алгебраических
и теоретико-множественных методов в топологии, в большой степени определившей
развитие топологии в течение ряда лет. Первым применением понятия нерва
была известная теорема Александрова об $\varepsilon$-сдвигах компактов
на полиэдры. Эта теорема, в свою очередь, легла в основу доказательства
теоремы Небелинга-Понтрягина о вложимости $n$-мерного компакта в $(2n+1)$-мерное
евклидово пространство. Первым примером применения построенной теории гомологий
была гомологическая теория размерности, созданная П.С.Александровым в 1928-1930
гг. и представляющая собой одно из важнейших открытий в топологии. Как
это характерно для творчества П.С.Александрова, в основе теории лежат прозрачные
геометрические идеи. Вот одна из таких идей: размерность компакта Ф не
ниже $n$, если на нем имеется нетривиальный (не гомологичный нулю на некотором
подкомпакте Ф' в Ф) цикл размерности $n-1$, гомологичный нулю на всем Ф.
Другие характерики размерности, предложенные П.С.Александровым, основаны
на столь же геометричных понятиях зацепления циклов и "разбиения" гомологии.
Значение теории, построенной П.С.Александровым, не только в том, что
она дает новый, мощный инструмент исследования (пример тому -- решение
Л.С.Понтрягиным проблемы поведения размерности при перемножении пространств,
целиком основанное на гомологической теории размерности). Важный аспект
ее состоит в том, что получила прямое потверждение сама теория размерности,
созданная, совсем незадолго до этого. Именно, факт совпадения в широком
классе компактных пространств гомологической размерности и размерности
через покрытия, инвариантов, построенных с абсолютно различных точек зрения,
показывает правильность и естественность определения размерности.
Как обычно, большие продвижения в одной области связаны с продвижениями
и в соседних областях. Так, для гомологической теории размерности П.С.Александрову
понадобилось одно утверждение об отображениях полиэдра в сферу. Доказательство
этого утверждения было "заказано" Х.Хопфу, и из этого произошла классическая
теорема Хопфа о классификации непрерывных отображений $n$-мерного и $n+1$-мерного
полиэдра в $n$-мерную сферу, впервые изложенная в письме Хопфа к П.С.Александрову,
опубликованном в "Математическом сборнике". Работы П.С.Александрова в этом
направлении были продолжены и развиты многими математиками: А.Н.Колмогоровым,
К.А.Ситниковым, К.М.Куратовским, Г.С.Чогошвили, Е.Г.Скляренко, В.И.Кузьминовым,
И.А.Шведовым -- разумеется, здесь названы не все. Некоторые результаты
из этой области получили замечательные чисто теоретико-множественные обощения.
Так, теорема П.С.Александрова об $\varepsilon$-сдвигах компактов в полиэдры
многие годы спустя предстала в новом облачении -- в форме теоремы Даукера,
характеризующей паракомпакты в терминах $\omega$-отображений их в метрические
пространства. Этот результат Даукера -- один из центральных сейчас в теории
паракомпактных пространств.
Другое применение построенной гомологической теории -- теория двойственности,
восходящая к Дж.Александеру и получившая дальнейшее развитие после открытия
А.Н.Колмогоровым и Дж.Александером когомологических групп. Предметом двойственности
зтого типа являются соотношения между группами гомологий компакта в евклидовом
пространстве (или, более общо, многообразии) и его дополнения. Ясно, что
сама постановка задачи здесь включает определение групп гомологий открытого
множества -- дополнения к компакту. Теория Александрова позволила поставить
всю область на твердую основу. На этом пути Л.С.Понтрягин нашел и доказал
свой известный закон двойственности для компактов, лежащих в евклидовом
пространстве. Окончательную же формулировку такого типа законы получили
после создания Л.С.Понтрягиным теории двойственности локально-бикомпактных
групп. Таким образом, к середине тридцатых годов оказались связанными в
единое целое до того совершенно различные ветви топологии -- алгебраическая,
восходящая к А.Пуанкаре, и теоретико-множественная, идущая от Фреше и Хаусдорфа,
и в этом огромная заслуга П.С.Александрова. Отражением этого синтеза двух
основных ветвей топологии должна была служить совместная трехтомная монография
П.С.Александрова и Х.Хопфа "Топология". К сожалению, война помешала завершению
этого труда, и написанным оказался лишь первый том, известная во всем мире
"Топология I", по которой учились все современные топологи. Написанная
выдающимися представителями обоих направлений в топологии книга по богатству
заложенных в ней идей, по яркости изложения остается непревзойденной.
Закончена книга была осенью 1935
г. в Крыму, недалеко от Ялты, где в это время Находились П.С.Александров,
А.Н.Колмогоров, Х.Хопф. Особое место в жизни П.С.Александрова занимает
его дружба с А.Н.Колмогоровым, начало которой относится к 1929 г. Вместе
с А.Н.Колмогоровым Павел Александрович много путешествовал по Волге, Днепру
и другим рекам, по Кавказу, по Крыму, по югу Франции. С 1935 г. начинается,
как говорит Павел Александрович, комаровский период в его жизни. С Комаровкой,
деревушкой под Москвой, где находится дом, принадлежащий с 1935 г. П.С.Александрову
и А.Н.Колмогорову, связано немало событий в истории математики Московского
университета за последние 40 лет. Здесь были задуманы и выполнены многие
выдающиеся работы. В Комаровке часто бывали, а иногда жили продолжительное
время многие ученики Павла Сергеевича и Андрея Николаевича. Комаровку посещали
выдающиеся зарубежные математики (Адамар, Фреше, Банах, Хопф, Куратовский
и другие).
Следующий большой этап в творчестве П.С.Александрова имеет своей кульминацией
его так называемую "казанскую" работу, написанную в 1941-1942 гг., посвященную
изучению гомологическими методами формы и расположения комплекса (и замкнутого
множества) в обьемлющем комплексе (и замкнутом множестве). Не перечисляя
конкретных результатов, полученных в эти годы П.С.Александровым, достаточно
сказать, что в указанной работе впервые были выписаны все элементы точной
последовательности, столь сейчас употребительного инструмента во всех разделах
математики, использующих алгебраические методы.
Наконец, в конце сороковых - начале пятидесятых годов П.С.Александров,
а затем его ученики, среди которых прежде всего нужно назвать К.А.Ситникова,
занимаются построением гомологической теории незамкнутых множеств в евклидовых
пространств, что привело к дальнейшему развитию и самой гомологической
теории (работы Г.С.Чогошвили и его учеников). Павлу Сергеевичу принадлежит,
в частности, первый общий закон двойственности дли незамкнутого множества,
лежащего в евклидовом пространстве, и целый ряд других результатов. Результаты
П.С.Александрова по гомологической теории и теоремам двойственности для
незамкнутых множеств составили знаменитую большую его работу ("Основные
соотношения двойственности для незамкнутых множеств", опубликованную в
"Математическом сборнике" в 1947 г.
Работа по созданию гомологической теории топологических пространств
и, в частности, гомологической теории размерности велась Павлом Сергеевичем
Александровым параллельно с работой в чисто теоретико-множественном направлении.
В 1939 г. им было проведено важное исследование бикомпактных расширений
вполне регулярных пространств. Здесь примененная новая точка зрения оказалась
весьма плодотворной, и в частиости, появилась впоследствии в работак В.И.Пономарева
и многих других авторов.
Другой весьма существенный результат из теоретико-множественной топологии,
полученной П.С.Александровым в этот период, утверждает, что каждый бикомпакт
веса, равного данному кардинальному числу $\tau$, является непрерывным
образом замкнутого подпространства обобщенного канторова дисконтинуума
$D~{\tau}$. Еще в 1927 г. П.С.Александровым было доказано, что каждый компакт
явлнется непрерывным образом обычного канторова дисконтинуума $D~{\aleph_0}$
в связи с этим Павлом Сергеевичем было введено понятие диадического бикомпакта
как непрерывного образа всего обобщенного канторова дисконтинуума $D~{\tau}$
при каком-нибудь $\tau$. В ответ на вопрос П.С.Александрова Марчевский
доказал, что не каждый бикомпакт веса $\tau$ при $\tau > \aleph_0$
диадичен, в противоположность со случаем $\tau = \aleph_0$. Теория диадических
бикомпактов, которой таким образом положена основа, оказалась весьма интересной
и важной.
Павлом Сергеевичем была выдвинута также гипотеза о диадичиости пространства
любой бикомпактной группы, доказанная впоследствии Л.Н.Ивановским и В.Н.Кузьминовым.
Доказано также, что метризуемость диадического бикомпакта следует уже из
первой аксиомы счетности. Эти исследования были продолжены А.В.Архангельским,
В.И.Пономаревым, Б.А.Ефимовым, М.Катетовым, Р.Энгелькингом и многими другими
математиками как у нас, так и за границей.
Вообще, под самым непосредственным влиянием Павла Сергеевича развивалась
вся теория непрерывных отображений топологических пространств. Она началась
по существу с создания П.С.Александровым еще в двадцатые годы теории непрерывных
отображений и отвечающих им непрерывных разбиений бикомпактов. Вероятно,
нет ни одного важного положения этой теории, которое не послужило бы отправной
точкой дальнейших исследований. Так, уже упоминавшейся теореме П.С.Александрова
о представлении каждого компакта, как непрерывного образа канторова совершенного
множества, соответствуют теперь теорема о том, что каждый бикомпакт является
непрерывным образом нульмерного бикомпакта того же веса и вся теория диадических
бикомпактов. Вся теория непрерывных отображений бикомпактов развилась в
теорию совершенных отображений произвольных вполне регулярных пространств,
весьма общую и насыщенную богатейшим конкретным материалом. П.С.Александрову
принадлежат первые фундаментальные результаты об открытых отображениях
бикомпактов и постановка основных задач в зтой области. Им было доказано
сохранение размерности $dim$ при открытых счетнократных отображениях (бикомпактов)
-- результат, теснейшим образом связанный с проблематикой открытых нульмерных
отображений и открытых конечнократных отображений, в частности, с задачей
о существовании открытого нульмерного отображения куба в куб большей размерности.
Под влиянием Павла Сергеевича были выполнены первые основополагающие работы
по теории замкнутых непрерывных отображений небикомпактных метрических
пространнств на метрические пространства. Учеником П.С.Александрова И.А.Вайнштейном
был получен фундаментальный результат о периферической бикомпактности всякого
такого отображения. Это утвержденис послужило прообразом и ступенью ко
многим важным результатам в общей теории замкнутых отображений, полученным
у нас и за границей (А.Х.Стоуном, К.Моритой, Н.С.Лашневым и др.). Особенно
много внимания общей теории непрерывных отображений Павел Сергеевич уделяет
в период, начавшийся в 1954 г., когда семинар для начинающих, созданный
Павлом Сергеевичем, увлек большую группу первокурсников и определил для
многих из них научное их будущее. Начиная с этого времени Павел Сергеевич
в значительной степени концентрирует на теоретико-множественных вопросах
топологии и воспитании учеников в этой области. В обзорах, опубликованных
в УМН в 1960 и 1964 гг., Павел Сергеевич подводит первые итоги работы этой
только что выращенной им группы молодык ученых и определяет направления
дальнейшего исследования, формулируя множество интереснейших конкретных
задач.
Особенно большое влияние на развитие исследований в общей топологии
в последние годы оказал обзорный доклад П.С.Александрова на Втором Пражском
симпозиуме по общей топологии и ее применениям в 1966 г. В этом докладе
были сформулированы основные принципы взаимной классификации пространств
и отображеий. Сегодня трудно даже перечислить все интересные исследования,
вызванные к жизни этим докладом.
Павел Сергеевич никогда не мыслил научной деятельности вне педагогического
воздействия, вне контакта с учениками. Он сам отмечает четыре основные
хронологические группы своих учеников, четыре "пласта" или "слоя". К первой
группе относятся А.Н.Тихонов, Л.А.Тумаркин, В.В.Немыцкий, А.Н.Черкасов,
Н.Б.Веденисов. В это же время учеником Павла Сергеевича стал Л.С.Понтрягин,
который уже в первые аспирантские годы сделал крупные открытия в топологии.
Ко второй группе "сороковые годы" принадлежат Ю.М.Смирнов, К.А.Ситников,
О.В.Локуциевский, Е.Ф.Мищенко. К поколению пятидесятых годов относятся
А.В.Архангельский, Б.Л.Пасынков, В.И.Пономарев, а также Е.Г.Скляренко и
А.А.Мальцев, бывшие в аспирантуре соответственно у Ю.М.Смирнова и К.А.Ситникова.
Группу самых молодых учеников образуют В.В.Федорчук, В.И.Зайцев и Е.В.Щепин.
Конечно, перечислить всех учеников Павла Сергеевича невозможно, и мы указали
только некоторых. Трудно назвать кого-либо из видных советских топологов,
на кого Павел Сергеевич не оказал бы большого и часто решающего влияния,
и можно сказать, что все они в том или ином смысле являются учениками Павла
Сергеевича.
Научная и педагогическая деятепьность Павла Сергеевича органически сочеталась
с общественной и административной. Во время международных поездок, начавшихся
с 1923 г., он встречался с Гильбертом, Брауером, Хаусдорфом, Хопфом, Курантом
и многими другими зарубежными математиками, с некоторыми из них он долгое
время сотрудничал и дружил. Образовавшиеся таким образом международиые
контакты Павла Сергеевича служили поднятию престижа советской
математической науки и содействовали росту и расцвету московской математической
школы. С 1958 по 1962 г. П.С.Александров был вице-президентом Международного
математического союза.
Павел Сергеевич руководил кафедрой высшей геометрии и топологии в Московском
университете, заведовал отделением математики МГУ и проявлял в этом качестве
большую заботу о всем аспирантском коллективе. Возглавлял Павел Сергеевич
и отдел общей топологии Математического института АН СССР им. В. А. Стеклова.
В течение тридцати трех лет Павел Сергеевич был президентом Московского
математического общества, а в 1964 г. он избран почетным президентом. П.С.Александров
был членом редколлегий нескольких ведущих математических журналов, главным
редактором журнала "Успехи математических наук". В 1935 г. он был в числе
первых организаторов Московской математической олимпиады для школьников.
Большую роль в развитии науки и математического образования в нашей
стране сыграли книги, написанные Павлом Сергеевичем: "Введение в общую
теорию множеств и функций", "Комбинаторная топология", "Лекции по аналитической
геометрии", "Теория размерности" (совместно с Б.А.Пасынковым) и "Введение
в гомологическую теорию размерности". Научная, педагогическая и общественная
деятельность Павла Сергеевича высоко оценена: в 1929 г. он был избран членом-корреспондентом
Академии наук СССР, а в 1953 г. -- действительным ее членом. П.С.Александров
являлся также членом Геттингенской академии наук, Австрийской академии
наук, Академии Леопольдина в Галле, Польской академии наук, Академии наук
ГДР, Национальной академии наук США, членом Американского философского
общества в Филадельфии, почетным доктором Берлинского университета им.
Гумбольта, почетным членом Голландского математического общества.
Правительство СССР наградило Павла Сергеевича многими орденами, присвоило
ему звание Героя Социалистического Труда. За работу "Гомологические свойства
расположения комплексов и замкнутых множеств" Совет Министров СССР присудил
ему Государственную премию первой степени, а за цикл работ по гомологической
теории размерностей Павлу Сергеевичу Александрову присуждена международная
премия имени Н.И.Лобачевского.
Трудно переоценить ту роль, которую сыграли П.С.Александров и созданная
им научная школа в развитии отечественной математики, в повышении ее международного
престижа.
|