Сергей Алексеевич говорил, что диссертацию свою он написал легко, в «один присест», по его выражению. Решение поставленной задачи принесло ему такое душевное удовлетворение, что о каком бы то ни было практическом значении найденного им метода он не думал, хотя, несомненно, не исключал такой возможности для грядущей техники больших скоростей.
Докторскую диссертацию Чаплыгина можно бы назвать математической поэмой — так она содержательна, проста, логична и ясна. Сначала выводятся основные уравнения и область их применения, а затем исследуются свойства функций, после чего решаются задачи истечения газа из бесконечно широкого сосуда и давления газового потока на пластинку.
В заключение дается приближенный метод решения задач о газовых струях.
Классическая работа Чаплыгина не только не утратила своего значения до настоящего времени, но, наоборот, приобретает все большее и большее значение. Сергей Алексеевич получил в своей работе такие далеко идущие результаты, что его по справедливости называют основоположником газовой динамики — одной из важнейших дисциплин современной механики.
В конце декабря 1901 года в Петербурге происходил XI съезд русских естествоиспытателей и врачей. В качестве члена съезда Сергей Алексеевич выступил в секции математики и механики с докладом «О струевых течениях газов». Доклад произвел впечатление новизной и богатством высказанных в нем мыслей, на что обращали внимание все выступавшие в дискуссии.
Защита диссертации состоялась на физико-математическом факультете Московского университета 26 февраля 1903 года. Оппонентами выступали Б. К. Млодзеевский и Н. Е. Жуковский. Первый оппонент отметил недостаточность рассуждений относительно разделения свойств течений в случае дозвуковых и сверхзвуковых течений. Второй оппонент остановился на умении диссертанта преодолевать очень серьезные математические трудности при рассмотрении вопроса.
Сейчас, когда авиация занимает все большее место в нашей жизни, нет надобности объяснять колоссальное значение работы Чаплыгина.
Но как можно было оценить эту работу в те годы, когда самолеты еще не поднимались в воздух и не находилось ни одной области техники, которая могла бы воспользоваться гениальным решением молодого ученого?
Ученую степень доктора прикладной математики Чаплыгину присудили, и Совет университета незамедлительно это присуждение утвердил, но из лиц, присутствовавших на защите, кажется, только один К. А. Тимирязев почувствовал всю глубину мысли докторанта. Человек, одаренный необыкновенной чуткостью в делах науки, первым назвавший И. П. Павлова «великим русским физиологом», Климент Аркадьевич, поздравляя Чаплыгина, сказал ему:
— Я не понимаю всех деталей вашего исследования, которое лежит далеко от моей специальности, но я вижу, что оно представляет вклад в науку исключительной глубины и ценности!
Чутье не обмануло Тимирязева.
Получение докторской степени побудило Сергея Алексеевича заявить факультету о своем желании принять участие в конкурсе на замещение кафедры механики.
К этому времени состоялась публикация ряда новых работ Чаплыгина. Сюда относятся посвященные трудному вопросу динамики твердого тела с одной закрепленной точкой два сочинения: «Новое частное решение задачи о вращении тяжелого твердого тела вокруг неподвижной точки» и «Линейный частный интеграл задачи о движении твердого тела, подпертого в одной точке».
К проблемам общей механики относятся интересные работы «О параболоидном маятнике» и «О принципе последнего множителя». В первой работе изощренный математический ум Сергея Алексеевича дает изящное решение задачи о движении материальной точки по параболоиду.
Всего к поданному на факультет заявлению Сергей Алексеевич приложил шестнадцать опубликованных работ. Кроме диссертаций, ранних и перечисленных работ, в это число вошли еще две работы, касающиеся вопроса о вихревом движении жидкости.
В статье «О пульсирующем цилиндрическом вихре» он дал решение задачи об изменяющемся со временем эллиптическом вихре посредине массы жидкости, находящейся в вихревом движении.
Во второй статье «Один случай вихревого движения жидкости» Сергей Алексеевич исследовал новый, возможный случай движения кругового вихревого столба, заполненного вихревыми нитями различных напряжений. Этот столб, по объяснению автора, находясь среди жидкости, движущейся невихревым движением, создает поступательное движение, подобно вихревому шару.
Представленные на конкурс работы Чаплыгина декап факультета передал на отзыв Н. Е. Жуковскому.
Напомнив о своих отзывах по поводу ранних работ Чаплыгина, получивших премию имени Н. Д. Брашмана и премию Д. А. Толстого, Николай Егорович отмечает, что «в своих диссертациях автор выказал много оригинальности и математического таланта».
«В своей докторской диссертации Сергей Алексеевич разрешает недоступную до его исследования задачу о движении газовых струй. Ему удалось остроумным приемом сблизить свое решение с хорошо разработанной теорией струй в несжимаемой жидкости. Насколько в своей магистерской диссертации Сергей Алексеевич выразил свое искусство в геометрическом толковании задач механики, настолько в своей докторской работе проявил он себя тонким аналистом, умеющим преодолевать значительные тематические трудности рассматриваемого им вопроса».
После специального обзора новых работ соискателя на кафедру механики Николай Егорович дает такое общее заключение:
«По характеру этих работ Сергей Алексеевич является выдающимся представителем нашей московской школы теоретических механиков, поставившей себе целью детальное исследование насущных задач теоретической механики и их геометрическую интерпретацию. Предлагаемые им научные методы исследования имеют всегда налицо свое оправдание в ряде достигнутых результатов и знаменуются множеством доведенных до конца интеграции в задачах, которые прежде представлялись недоступными».
Комиссия, рассматривавшая представленные на конкурс заявления, заслушав отзыв Н. Е. Жуковского, вынесла такое суждение:
«Комиссия полагает, что Сергей Алексеевич стоит в ряду лучших русских ученых по теоретической механике и является одним из блестящих представителей московской школы математиков, разрабатывающих наглядный геометрический метод исследования».
Далее следовала характеристика Чаплыгина как педагога:
«Что касается педагогических талантов Сергея Алексеевича, то они хорошо известны членам комиссии по его профессорской деятельности в Инженерном училище и на Высших женских курсах. К этому комиссия считает нужным прибавить, что по своей находчивости и отзывчивости к чужой мысли Сергей Алексеевич известен также как прекрасный руководитель практических занятий студентов».
Комиссия в составе профессоров Н. Е. Жуковского, Б. К. Млодзеевского, А. К. Соколова и В. П. Церасского признала избрание С. А. Чаплыгина на кафедру механики Московского университета весьма желательным, и 13 декабря 1903 года Сергей Алексеевич был избран, а в январе 1904 утвержден в звании экстраординарного профессора.
Прочное положение в Московском университете, завоеванное теперь, побудило Чаплыгиных переселиться поближе к основному месту работы. Подходящая квартира нашлась в доме № 5 по Кривоникольскому переулку. Встал вопрос и об уходе из Технического училища, чтобы профессорская деятельность не убила бы в педагоге ученого.
10 НЕОЖИДАННОЕ ОТКРЫТИЕ
Мысль! Великое слово! Что же и составляет величие человека, как не мысль? Да будет же она свободна, как должен быть свободен человек.
Пушкин