Конечно, в коммунизме всегда присутствовала и идея попроще, всего из двух арифметических действий: отнять и разделить. Но она всегда подчинялась высокой цели централизованного планирования — без него «отнять и разделить» становится простым разбоем.
Зато плановое управление эту идею освящает. Сможет единый хозяин из единого центра распорядиться всеми собранными ресурсами наилучшим образом — станет лучше жить всем, даже тем, у кого ресурсы изъяты.
Недаром Карл Генрихович Маркс предлагал пролетариям Британии выкупить всю собственность у всех её хозяев. Гарантировать им прежние доходы. А самим процветать за счёт того избыточного продукта, который образуется при рациональном использовании этой собственности.
Задача планирования, хотя и требует всех четырёх арифметических действий, принципиально несложна. И вроде бы должна легко создать такой избыток.
Почему болтов и гаек не бывает поровну
«То есть как это не бывает? — возмутитесь вы. — Возьми по горсти того и другого, наверни по гайке на каждый болт — и порядок». Ну что же, установление взаимно однозначного соответствия — метод надёжный. Но когда закончите наворачивать, что-нибудь останется в избытке.
«Так почему бы не докупить недостающее?» Вопрос резонный. Для тех, кому никогда не приходилось бегать по магазинам в поисках срочно понадобившейся кисточки, клапана для смывного бачка, катушки белых ниток…
«Но почему же не производится столько, сколько нужно?» А давайте подсчитаем, сколько именно нужно.
Допустим, нужно стране сегодня болтов и гаек по 1 000 000 штук. Ну что же. Из метра шестигранного прутка болтов выходит 5, гаек — 40. Пруток катают на стане «Полонез» — по 2500 метров в сутки. Гайки сверлят на станке «Менуэт» — по 400 в смену, а нарезают на станке «Вальс» — по 200 в смену. Болты обтачивают на станке «Танго» — по 1000 в сутки, нарезают на станке «Румба» — по 700 в сутки.
Подсчитали, сколько всего оборудования вам надо? А теперь учтите: в «Полонез» входит 150 болтов с гайками, в «Менуэт» — 88, в «Вальс» — целых 391. В «Танго» болтов 76, а гаек всего 42–34 болта вворачиваются в резьбовые гнёзда корпуса. А в «Румбе» болтов 28, а гаек целых 103–75 наворачиваются на шпильки. Расчётный срок службы «Полонеза» — 10 лет, «Менуэта» — 7, «Вальса» — 3, «Танго» — 5, «Румбы» — 4. И все гайки с болтами, необходимые для их производства, тоже необходимо сделать.
Изменили план? Учли, сколько дополнительных станков нужно и сколько на них уйдёт дополнительного крепежа? Успели утереть с лица пот? Это хорошо, если успели. Потому что вбежал к вам в кабинет главный технолог по изобретениям и радостно сообщил: болты теперь можно не точить и нарезать, а штамповать на прессе «Ламбада» — целых 10 000 в смену. И болтов в этой «Ламбаде» всего 15 — но 2 из них диаметром 50 мм, а ещё один — целых 100. И гаек лишь 13 — но одна 200-миллиметровая. Так что план надо пересчитать — и срочно, иначе ещё год будем переводить металл в стружку.
На самом деле всё не так уж страшно. Все перечисленные цифры образуют давно известную математикам систему уравнений. Причём простейших — линейных. Которые нас учат решать ещё в школе.
В школьном учебнике системы линейных уравнений решают методом Крамера. Метод очень хорош для теории — используемые в нём определители находят в математике множество применений. Но один недостаток у метода есть. Число действий, необходимых для расчёта определителя, пропорционально факториалу количества уравнений.
Факториал числа — это произведение всех чисел от единицы до этого числа. И растёт факториал немыслимо быстро. Факториал четырёх — 24, восьми — 40 320, а двенадцати — уже 479 001 600! Решать методом Крамера можно лишь учебные примеры. А для реальных систем с десятками и сотнями уравнений он неприменим.
Такие системы часто встречаются в астрономии. Видный астроном, «король математиков» Карл-Фридрих Гаусс разработал в конце XVIII века новый метод решения систем линейных уравнений. Изумительно простой метод — число действий в нём пропорционально всего лишь третьей степени числа уравнений.
«Пропорционально» — не значит «равно». Но в методе Гаусса коэффициент пропорциональности достаточно мал. Для простоты примем его равным единице. Тогда для системы в десять уравнений нужна всего тысяча арифметических действий — работа для человека с карандашом и бумагой всего на час-другой. И даже систему в сотню уравнений можно решить за миллион действий — всего несколько недель. А если нанять для расчётов целую бригаду (как поступал Гаусс), то самые сложные астрономические расчёты можно выполнять в считанные дни.