Бесконечный регресс и основания математики
Шрифт:
Это четырехвековое отступление, кажется, полностью прошло мимо математиков. Евклидианцы сохранили здесь свою первоначальную сильную позицию. Беспорядок в анализе в XVIII в. был, конечно, неприятным фактом. Начиная, однако, с революции в строгости, отмеченной именем Коши, они медленно, но верно, пошли к сияющим высотам. Путем евклидианизации, причем сознательной евклидианизации, Коши и его последователи совершили чудо: они обратили "ужасающую путаницу анализа" (Abel, 1826, p. 263) в кристаллически ясную евклидианскую теорию. "Эта великая школа математиков, сформулировав начальные определения, спасла математику от скептицизма и построила строгое доказательство (demonstration) её высказываний" (Ramsey, 1931, p. 56). [15] Математика была тривиализована, выведена из неоспоримых, тривиальных аксиом, в которых фигурировали лишь абсолютно ясные тривиальные термины и из которых истина текла вниз по ясным каналам. Понятия "непрерывность", "предел" и т.д. были определены в терминах таких понятий, как "натуральное число", "класс", "или" и т.д. "Арифметизация математики" была самым удивительным евклидианским достижением. Даже эмпирицисты были вынуждены допустить, что Евклид, этот "злой гений" науки, должен быть признан "добрым гением" математики (Braithwaite, 1953, p. 353). Действительно, новейшие логические эмпирики были далеко не радикальными эмпириками в естественных науках (большинство из них индуктивисты), но радикальными евклидианцами в математике. Твердокаменные евклидианцы (такие, как молодой Рассел), однако, никогда не удовлетворялись этим ограниченным царством: они упорно работали над полной реализацией своей программы в математике в надежде вернуть утраченные территории, т.е. евклидизировать и тривиализовать весь универсум знания.
15
Цитата из статьи Рамсея (Ramsey, 1931, p. 56). Следуя Рамсею, Рассел (Russell, 1959, р. 125) использовал эту фразу, чтобы характеризовать свои собственные намерения и свой метод.
Не было еще евклидианской теории, которая устояла бы перед лицом скептической критики. Причем наиболее чувствительные доводы против математического догматизма исходили из мучительных сомнений самих догматиков: "Действительно ли мы достигли терминов-примитивов? Действительно ли мы достигли аксиом? Действительно ли наши каналы сохраняют истинность?" Эти вопросы играли решающую роль в великой работе, предпринятой Фреге и Расселом, чтобы вернуться к еще более фундаментальным первым принципам, нежели аксиомы арифметики Пеано.* [16] Я сконцентрирую особое внимание на подходе Рассела и покажу, как потерпела неудачу его исходная евклидианская программа, каким образом он был отброшен назад к индуктивизму и каким образом он предпочел сбиться с пути, чем признать и принять тот факт, что интересное в математике предположительно.
16
*В 1889 г. Г. Пеано предложил аксиоматизацию арифметики натуральных чисел, ставшую потом предметом ряда уточнений и формализации. Рассел следующим образом оценивал работы Пеано: "Великим учителем в искусстве формального рассуждения является в наше время итальянец Пеано, профессор Туринского университета. Он привел большую часть математики (со временем это удастся ему и его последователям относительно всей математики) к точной символической форме, в которой совершенно отсутствуют слова. В обыкновенных математических книгах, без сомнения, и теперь меньше слов, чем желательно многим читателям. Однако время от времени встречаются маленькие фразы, как-то: поэтому, предположим, рассмотрим. Но и эти слова исключены проф. Пеано. Например, если мы хотим изучить всю совокупность арифметики, алгебры и анализа… мы должны исходить их трех слов. Один символ обозначает нуль, другой - число, третий - следующий за" (Рассел, 1913, с. 86-87).
Главная проблема философии Рассела - спасти Знание от скептиков. "Скептицизм, являясь логически непогрешимым, психологически неприемлем; во всякой философии, которая намерена принять его, присутствует элемент легкомысленного лукавства" (Russell, 1948, p. 9).* [17] В юности он пытался избежать скептицизма с помощью далеко идущей евклидианской программы. Его "философское развитие"* [18] было постоянным и постепенным отступлением от евклидианизма, храбрым сражением за каждый дюйм оставляемой территории и попытками спасти столько достоверности, сколько можно.
17
*В русском переводе: "элемент фривольной неискренности".
18
*Название автобиографической книги Рассела (Russell, 1959).
Интересно вспомнить оптимизм его ранних планов. Рассел полагал, что прежде чем "распространять сферу достоверности на другие науки", он обязан добиться "совершенной математики, не оставляющей места сомнению" (Russell, 1959, p. 36). Для этого придется "опровергнуть математический скептицизм" (ibid, р. 209) и таким образом сохранить евклидианский плацдарм для организации дальнейшего общего наступления. Таким образом, отправным пунктом философской карьеры Рассела было упрочение математики в качестве евклидианского плацдарма.
Он нашел математические доказательства поразительно ненадежными. "Подавляющая часть аргументации, которую мне было велено принять, была очевидно ошибочной" (ibid, р. 209). И он не был удовлетворен достоверностью аксиом - геометрических и арифметических. Он отдавал себе полный отчет в скептической критике интуиции: раз и навсегда лейтмотивом его публикаций была борьба со "смешением психологически субъективного и логически априорного" (Russell, 1895, р. 245). Каким образом можно установить, что вводы истины сверху в теорию неоспоримы? Разбирая эту проблему, он проанализировал одну за другой аксиомы геометрии и арифметики и обнаружил, что они основываются на различных видах интуиции. В своей первой опубликованной статье (1896) Рассел проанализировал с этой точки зрения аксиомы евклидовой геометрии и нашел, что некоторые из аксиом с достоверностью истинны и в особенности a priori истинны, ибо "их отрицание влечет логические и философские несообразности" (Russell, 1896, р. 3). Он, например, квалифицировал как априорную истину гомогенность пространства, ибо "отсутствие гомогенности и пассивности абсурдно; философы, насколько я знаю, никогда не испытывали сомнений в этих двух свойствах пустого пространства: действительно, они по всей видимости вытекают из максимы, что ничего не может воздействовать на ничто… Мы должны, следовательно, на чисто философских основаниях принять это как аксиому, например, как аксиому конгруэнтности" (ibid, р. 4). С другой стороны, он квалифицировал аксиому о трехмерности пространства как эмпирическую, правда, он утверждал, что её достоверность почти настолько же велика, как если бы она была априорной истиной (ibid, р. 14). Эта аксиома, однако, "логически не необходима" [курсив мой.
– И.Л.] и только "предположительно её очевидность может быть извлечена из интуиции" (ibid, р. 23).
Итак, Рассел пытался установить иерархию априорных истин, "математических верований", геометрических или арифметических. Он "прочитывал книги, стараясь найти такую, которая представляла бы более твердую основу для них" (Russell, 1959, р. 209). Таким образом, он наткнулся на Фреге.* [19] Он сразу же признал решение Фреге - извлечь всю математику из тривиальных логических принципов. Арифметическая интуиция была выброшена в мусорную корзину для отслуживших детривиализованных тривиальностей, разделив судьбу механической и геометрической интуиции, в то время как воцарилась логическая интуиция, причем не просто как "интуиция", но как непогрешимое интеллектуальное проникновение, как супертривиальная суперинтуиция. Арифметическая тривиализация математики была развенчана и замещена её логической тривиализацией.
19
*Г. Фреге (1848-1920), Б. Рассел (1872-1970).
Чтобы по достоинству оценить этот шаг, нам надо рассмотреть то особое место, которое занимает логическая интуиция. Евклидианцы развенчивали один за одним интуитивные источники ввода истины в теорию сверху, находимые (принимаемые) своими предшественниками. Открытие иррациональных чисел заставило древних греков отказаться от пифагорейской арифметической интуиции в пользу евклидианской геометрической интуиции: арифметика должна была быть переведена в кристально ясную геометрию. Чтобы завершить этот перевод, они разработали свою сложную "теорию пропорций". "Проясняя понятие иррационального числа", XIX в. переключился опять на арифметическую интуицию как на доминантную. Позднее за эту роль конкурировали канторовская теоретико-множественная интуиция, расселовская логическая интуиция, гильбертовская "глобальная" интуиция и интуиция "конструктивистов" брауэровского толка.* [20] В ходе этой баталии логическая интуиция играла особую роль: ибо всякий, кто выигрывал битву за аксиомы, вынужден был полагаться на логическую интуицию как на переносчика истины с верхушки теории к остальным ее частям. Даже эмпирицисты, которые громили в науке интуицию верхнего уровня (в то время как защищали интуицию снизу, фактуальную интуицию), должны были полагаться на тривиально надежную логику, позволяющую транслировать их опровержение вверх. Если критицизм мыслится определяющим, он должен наносить смертоносный удар, обеспеченный неопровержимой логикой. Особый статус логической интуиции объясняет, почему даже архипротивники интуиции не перечисляли логическую интуицию под рубрикой "интуиции" вообще - ибо они нуждались в логической интуиции, чтобы критиковать другие виды интуиции. Но если догматик любой программы - евклидианец любой деноминации, индуктивист, эмпирицист - нуждается в тривиальной, поистине непогрешимой логической интуиции, то показать, что вся математика не нуждается в какой-либо другой интуиции, кроме логической, будет действительно огромной победой: как для аксиом, так и для трансляции истинности останется только один источник достоверности.
20
*Теоретико-множественная интуиция требуется, чтобы оперировать с первичными понятиями канторовской (наивной) теории множеств. "Под множеством, - писал Кантор, - мы понимаем любое объединение в одном целом М определенных вполне различаемых объектов m из нашего восприятия или мысли" {Кантор Г. Теория множеств. М.: Наука, 1985. С. 173). Глобальная интуиция - это минимальная интуиция, необходимая для работы с формальной системой. Она нужна для того, чтобы решить, "совпадают ли два рассматриваемых символа или нет" (Френкель А., Бар-Хиллел И. Основания теории множеств. М.: Мир, 1966. С. 319). Касаясь интуиции "брауэровского толка", С. Клини, сам сторонник интуиционизма, пишет, что, согласно Брауэру, "для математики не остается никакого другого источника, кроме интуиции, которая с непосредственной ясностью помещает перед нашими глазами математические понятия и выводы… Анализируя идею натурального ряда чисел, мы видим, что она может быть основана на возможности, во-первых, рассматривать какой-либо предмет или опыт как данный нам независимо от всего остального мира, во-вторых, отличать одно такое рассмотрение от другого и, в-третьих, представить себе неограниченное повторение процесса" (Клини, 1957, с. 52).
Логическая интуиция, однако, должна была первой сделаться автономной, должна была очиститься от внешних интуиций. В классической евклидианской теории каждый релевантный шаг должен был оправдываться специальной аксиомой. Любое положение формы "A влечет B" или, скорее, "A с очевидностью влечет B" должно рассматриваться в качестве независимо истинного. Картезианская логика содержит неопределенную бесконечность тематически зависимых аксиом. Рассел предусмотрел полноправную логику, состоящую из нескольких специальных тривиальных "тематически нейтральных" аксиом. Он вначале не осознавал то, что если логика должна стать сверхтривиальной евклидианской дедуктивной системой, она должна содержать, с одной стороны, сверхтривиальные аксиомы, а с другой - сверхсверхтривиальную логику логики, содержащую в себе специальные правила передачи истины. "Вся чистая математика - арифметика, анализ и геометрия - строится путем комбинаций примитивных идей логики, и её предложения выводятся из общих аксиом логики, т.е. из силлогизма и других правил вывода" (Russell, 1901, р. 76; Рассел, 1913, с. 84). Эти аксиомы теперь будут действительно тривиально истинны, сияя несомненностью в естественном свете чистого логического разума, "краеугольными камнями, скрепленными в вечный фундамент, доступный человеческому разуму, но несмещаемый им" (Frege, 1893, р. XVI). Термины, оказывающиеся в них, будут действительно совершенно ясными логическими терминами. Словарь будет состоять лишь из двух тривиальных терминов: отношение и класс. "Если вы хотите стать арифметиком, вам надо знать, что эти идеи значат". Но нет ничего более легкого. "Придется допустить, что то, что математик должен знать, начинается с немногого" (Russell, 1901, р. 78-79; Рассел, 1913, с. 87). В этот период - за месяц или за два до открытия его парадокса - он думал, что безусловная евклидизация математики обеспечена и скептицизм навсегда повержен: "Во всей философии математики, которая бывала по меньшей мере настолько же полна сомнений, насколько всякая другая область философии, порядок и достоверность заменили путаницу и колебание, которые раньше царствовали" (ibid, р. 79-80; там же, с. 88).
И, следовательно (ibid, р. 71):
"…на этого рода скептицизм, отрицающий стремление к идеалу, так как дорога трудна и цель недостижима с определенностью, математика в пределах ее собственной области дает окончательный ответ. Слишком часто говорят, что нет абсолютной истины, но только мнение и частное суждение; что каждый из нас в своем взгляде на мир ограничен своими собственными особенностями, своими собственными вкусами и склонностями; что вне нас отсутствует царство истины, в которое мы терпением и дисциплиной можем во всяком случае получить доступ, но существует только истина для меня, для вас, для всякого отдельного лица. Эта привычка ума ведет к тому, что игнорируется одна из ведущих целей человеческих усилий, и из нашего морального видения исчезает высшее достоинство искреннего бесстрашного познания того, что есть. Математика стоит вечным препятствием на пути такого скептицизма, ибо ее сооружение из истин непоколебимо и неприступно для всех орудий сомневающегося цинизма".
Мы все знаем, как краткий евклидианский "медовый месяц" уступил место "интеллектуальной скорби" (Russell, 1959, р. 73), как намеченная логическая тривиализация математики выродилась в утонченную систему, включающую такие "аксиомы", как аксиомы редуцируемости, бесконечности, выбора, а также разветвленную теорию типов* [21]– один из наиболее сложных лабиринтов, сфабрикованных человеческим умом. "Класс" и "отношение членства" (membership relation) оказались невразумительными, неопределенными, словом, любыми, только не "совершенно общеизвестными". Возникла совсем неевклидианская потребность доказательства внутренней непротиворечивости, дабы удостовериться, что "тривиально истинные аксиомы" не противоречат друг другу. Все это и то, что последовало за этим, поразило бы любого студента XVII в., как d`ej`a vu* [22] : доказательство уступило дорогу объяснению, совершенно известные понятия - теоретическим понятиям, тривиальность - утонченным рассуждениям, непогрешимость - погрешимости, евклидианская теория - эмпирицистской теории. И мы сталкиваемся с тем же отказом принять драматическое изменение: те же самые арьергардные вылазки, надежды и ersatz– решения.
21
*Теория типов была реакцией на парадокс теории множеств, открытый Б. Расселом (парадокс Рассела). Этот парадокс возникает, когда ставится вопрос о множествах всех множеств, не являющихся собственными элементами (обозначим такие множества S). Логичный ответ на этот вопрос приводит к тому, что S есть элемент S в том и только в том случае, когда S не есть элемент S.
Обычно парадокс Рассела поясняют, ставя вопрос: "Бреет ли себя деревенский брадобрей, который бреет всех тех жителей данной деревни, которые не бреются сами?"
*"Суть теории типов (или теории логических ступеней) состоит в том, что все математические высказывания делятся на классы в соответствии с областью определения. Пусть имеется некоторая область объектов: a, b, c и т.д. К первому типу относятся высказывания о свойствах этих объектов: f(a), g(b) и т.д. Ко второму типу относятся высказывания о свойствах этих свойств, которые могут быть выражены логическими функциями F(f), F(g) и т.д. К третьему типу - высказывания о свойствах свойств свойств… Основное правило теории типов состоит в том, что каждый предикат относится только к определенному типу и может быть применен только к объектам нижележащего типа, он не может быть применен к предикатам более высокого уровня или к самому себе как объекту" (Беляев Е.А., Перминов В. Я. Философские и методологические проблемы математики. М.: МГУ, 1981. с. 75).
22
*Уже увиденное (фр.).
Расселовская первая реакция на свои непреднамеренные, нежелаемые контртривиальные Principia шла по той же схеме, что и классические попытки XVII в. спасти догматизм. Я упомянул две из них: 1) держаться первоначальной евклидианской программы и либо пробиться сквозь строй гипотез к первым принципам, либо напрячь интуицию и обратить парадоксальные спекуляции вчерашнего дня в сегодняшнюю очевидность или, если это не поможет, 2) попытаться путем оправдания индукции направить истину снизу наполнять всю систему.