Рауль Ибаньес
«Мир математики»
№ 26
«Мечта об идеальной карте.
Картография и математика»
В память о моем отце, по которому я безмерно скучаю.
Моей матери, сильной и уверенной в себе женщине.
Вам обоим я обязан жизнью и многим другим.
Моей жене Анне и дочерям Аитор и Ванессе.
Вы — моя жизнь
Предисловие
Главная цель этой книги — рассказать о геометрии карт. Однако сначала следует ответить на вопрос: что же такое карта? В любом словаре написано, что карта — это «чертеж части земной поверхности с преимущественным учетом, согласно правилам картографии, тех или иных специальных признаков (народонаселения, почвы и пр.); чертеж звездного неба».
Впрочем, думаю, читатель согласится со мной, если я скажу, что для ответа на этот вопрос совершенно не обязательно обращаться к словарю. Карты знакомы всем нам. Все мы видим их чуть ли не каждый день. Часто карты украшают стены школ, и, повзрослев, мы с теплотой вспоминаем их. Если вы возьмете в руки банкноты евро, то увидите, что на них изображена карта Европы, которая символизирует единство государств, образующих Европейский Союз. Читая газеты или слушая новости, мы встречаем бесчисленное множество карт. Это могут быть карты мира с информацией о расах, религиях, языках и численности населения, карты, на которых изображены уровни загрязнения или число происшествий, экономические карты разных стран или регионов, карты вооруженных конфликтов. Мы очень часто обращаемся к карте погоды, а в любом документальном фильме о природе, истории или географии, в специализированных или научно-популярных изданиях поясняющие карты помогают нам понять, о чем идет речь, и расставить все по своим местам.
Карты можно увидеть в фантастических книгах (вспомните карту вымышленной местности во «Властелине колец» и «Острове сокровищ»), в приключенческих и военных фильмах (например, в фильме «Касабланка» или «Военные игры»), а герои мультфильма «Похождения императора» в буквальном смысле идут по особой, развлекательной карте. Можно привести немало примеров, которые встречаются в искусстве: начиная от выразительных карт голландского художника эпохи барокко Яна Вермеера и заканчивая «Картой на основе мира Димаксиона» современного американского художника Джаспера Джонса и картами мира, выполненными итальянским художником Алигьеро Боэтти.
Мы запасаемся картами, планируя отпуск: они помогают нам определить маршруты, организовать поездку и, наконец, просто не потеряться. Отправляясь в автопутешествие, мы не можем обойтись без карты автомобильных дорог, а в незнакомом городе нам обязательно понадобится карта улиц. Если вы пройдетесь по своему родному городу, то увидите карты в рекламе некоторых компаний, в витринах туристических агентств, в магазинах детской одежды или в книжных магазинах в начале учебного года.
Карты — очень важный инструмент для представителей множества профессий.
Человечество использует морские и авиационные карты, политические карты, карты городов, автомобильных и железных дорог, топографические, морфологические, научные карты разных видов (ботанические, геологические, климатические, географические, океанографические, сейсмические), экономические и статистические, кадастровые карты, на которых изображены земельные участки и записаны их собственники, и многие, многие другие виды карт. Как видите, с картами прекрасно знаком каждый, мы работаем с ними каждый день и используем для решения самых разных задач.
Лучше всего нам знакома карта мира, изображенная ниже (эта карта выполнена в проекции Меркатора, о которой мы расскажем в главе 9), — мы привыкли к ней с самого детства, и наш разум воспринимает ее почти бессознательно, как данность.
Как мы все «знаем», это хорошая, правильная карта, или, как я услышал в одном разговоре, «настоящая карта». Однако посмотрим на нее снова и попытаемся ответить на несколько простых вопросов: каков кратчайший путь из Мадрида (или, например, Баку) в Вашингтон? Так как кратчайший путь между двумя точками на плоскости — это прямая, то он, по всей видимости, будет пролегать вдоль 40-й параллели северной широты. Но в главе 3 вы увидите, что кратчайший путь между двумя любыми точками сферы лежит на большом круге, проходящем через эти точки, и в нашем примере ее отображением на плоскости будет не 40-я параллель северной широты. Это одна из причин, по которой самолеты, летящие из Мадрида в Вашингтон, следуют не вдоль 40-й параллели, а сначала смещаются ближе к северу, а затем движутся на юг (путь из Баку до Вашингтона будет проходить почти через Северный полюс). Таким образом, наша карта мира не сохраняет кратчайшие расстояния.