Интересно отметить, что возвращение к потенциальной бесконечности при обосновании дифференциального исчисления происходит и в математике второй половины XVIII в., хотя полностью элиминировать понятие актуально бесконечно малого и создать теорию пределов, опирающуюся на методологические принципы метода исчерпывания древних, удалось лишь позднее, усилиями К.Ф. Гаусса, О. Коши и особенно К. Вейерштрасса. Противоречивость понятия бесконечно малого, как мы уже отмечали, была очевидна с самого появления этого понятия; не случайно Ньютон создавал теорию «первых и последних отношений», стремясь избежать употребления «бесконечно малых». Это стремление еще более усилилось после критики инфинитезимального исчисления, осуществленной Дж. Беркли. Не удивительно, что Даламбер в своих статьях «Дифференциал» (1754), «Флюксия» (1756), «Бесконечно малое» (1759) и «Предел» (1765), помещенных в знаменитой «Энциклопедии, или Словаре наук, искусств и ремесел», в качестве обоснования анализа предложил теорию пределов. При этом он опирался на Ньютонов принцип «первых и последних отношений». Дальнейшие шаги в этом направлении предпринял Лагранж. В 1784 г. по инициативе Лагранжа Берлинская Академия наук назначила приз за лучшее решение проблемы бесконечного в математике. Объявление об условиях конкурса гласило:
«Всеобщим уважением и почетным титулом образцовой "точной науки" математика обязана ясности своих принципов, строгости своих доказательств и точности своих теорем. Для обеспечения непрестанного обновления столь ценных преимуществ этой изящной области знания необходима ясная и точная теория того, что называется в математике бесконечностью. Хорошо известно, что современная геометрия (математика) систематически использует бесконечно большие и бесконечно малые величины. Однако геометры античности и даже древние аналитики всячески стремились избегать всего, что приближается к бесконечности, а некоторые знаменитые аналитики современности усматривают противоречивость в самом термине "бесконечная величина". Учитывая сказанное, Академия желает получить объяснение, каким образом столь многие правильные теоремы были выведены из противоречивого предположения, вместе с формулировкой точного, ясного.., истинно математического принципа, который был бы пригоден для замены принципа "бесконечного" и в то же время не делал бы проводимые на его основе исследования чрезмерно сложными или длинными» (цит. по: [13, с. 175])20.
Однако, как мы уже говорили, строгое решение поставленной Берлинской Академией задачи было найдено только в XIX в. Решающую роль здесь сыграли работы французского математика О. Коши. Метод, им предложенный, исключает обращение к актуально бесконечному. Вот как определяет Коши вводимое им понятие предела: «Если значения, последовательно приписываемые одной и той же переменной, неограниченно (indefiniment) приближаются к фиксированному значению таким образом, чтобы в конце концов отличаться от него сколь угодно мало, то последнее называют пределом всех остальных» [32, с. 19]. Бесконечно малая определяется здесь как переменная, последовательные значения которой становятся меньше любого данного положительного числа. Метод Коши оказался по своим теоретическим предпосылкам сходен с античным методом исчерпывания.
Философия Канта, с одной стороны, и созданная в XIX в. теория пределов, с другой, привели к тому, что понятие континуума, близкое к его античной трактовке, т.е. исключающее принцип актуальной бесконечности, на некоторое время получило преобладающее влияние в науке. Однако не все математики и философы были удовлетворены таким решением проблемы. В конце XIX в. вместе с созданием теории множеств Георга Кантора полемика вокруг понятия континуума вспыхнула с новой силой. И сегодня это понятие по-прежнему вызывает споры среди математиков, естествоиспытателей и философов.
Примечания
1 «Случайность подталкивает то, что осталось от системы, на новый путь развития, а после выбора пути вновь в силу вступает детерминизм, и так до следующей бифуркации» [5, c. 28–29].
2 Классическая физика, правда, в отличие от Архимеда, не исключает время полностью, но делает его обратимым и тем самым несущественным.
3 Американский философ Чарлз Пирс, убежденный в том, что апория «Стрела» затрагивает очень серьезные вопросы, связанные с природой движения, представил эту апорию в виде силлогизма. Большая посылка его гласит: «Никакое тело, не занимающее места больше, чем оно само, не движется». Меньшая посылка: «Никакое тело не занимает места больше, чем оно само». Вывод: «Следовательно, ни одно тело не движется». По мнению Пирса, ошибка Зенона кроется в меньшей посылке: в кратчайшее время движущееся тело занимает место, которое больше его самого на бесконечно малую величину. Из апории Зенона (как полагал Пирс, можно сделать лишь вывод, что вне времени тело не проходит никакого расстояния. В известном смысле Пирс воспроизвел ту критику Зенона, которую, как мы ниже увидим, задолго до него предпринял Аристотель, правда, на языке современной физики: Аристотель не мог оперировать понятием сколь угодно малой величины (см. [7, 5, р. 334]).
4 Интересно отметить, что наш современник Бертран Рассел согласен с древним философом в том, что движение можно составить из суммы неподвижностей. «Вейерштрасс, строго запретив все бесконечно малые, – пишет Рассел, имея в виду предложенную Вейерштрассом арифметизацию дифференциального исчисления, – показал в конечном счете, что мы живем в неизменном мире и что стрела в каждый момент своего полета фактически покоится. Единственным пунктом, в котором Зенон, вероятно, ошибался, был его вывод (если он действительно его сделал) о том, что, поскольку не существует никаких изменений, мир все время должен находиться в одном и том же состоянии как в одно время, так и в другое» [8, р. 347]. Рассел как логик, видимо, тяготеет больше к началу бытия, чем становления, поэтому ему созвучны некоторые мотивы элеатов. Однако, не будучи здесь все же столь последовательным, как Зенон, английский философ не может принять позицию, отрицающую всякую реальность становления, а значит, и реальность времени, поскольку время и есть условие возможности становления как такового. А ведь для Зенона признать наличие «одного и другого времени» уже означало бы впустить «бациллу» становления в вечное, неподвижное, неизменное, единое бытие!
5 Еще до Кавальери метод исчисления неделимых применил Кеплер в своей «Стереометрии винных бочек». Однако, подобно античным математикам, он рассматривал этот метод лишь как технику вычисления, а не как строго научный, т.е. математический метод.
6 С помощью понятия «неделимых» Галилей пытается решить задачу «колеса Аристотеля»: при совместном качении двух концентрических кругов больший проходит то же расстояние, что и меньший. Как это возможно? «Разделяя линию на некоторые конечные и потому поддающиеся счету части, нельзя получить путем соединения этих частей линии, превышающей по длине первоначальную, не вставляя пустых пространств между ее частями; но представляя себе линию, разделенную на неконечные части, т.е. на бесконечно многие ее неделимые, мы можем мыслить ее колоссально растянутой без вставки конечных пустых пространств, а путем вставки бесконечно многих неделимых пустот» [12, с. 135].
7 Вот что говорит об этом сам Кавальери: «От меня не скрыто, что о строении континуума и о бесконечном весьма много спорят философы, выдвигая такие положения, которые находятся в разногласии с немалым числом, моих принципов. Они будут колебаться либо потому, что понятие всех линий или всех плоскостей кажется им непонятным и более темным, чем мрак Киммерийский, либо потому, что мой взгляд склоняется к строению континуума из неделимых, либо, наконец, потому, что я осмелился признать за прочнейшее основание геометрии тот факт, что одно бесконечное может быть больше другого» (цит. по: [16, c. 223]).
8 Галилей называл их иногда «невеличинами», пытаясь избежать парадоксов. «Самая возможность продолжать деление на части приводит к необходимости сложения из бесконечного множества невеличин» [12, с. 142].
9 «Утверждали иногда, – пишет по этому поводу В.П. Зубов, – что Галилей продолжил традицию Демокрита. С гораздо большим основанием можно говорить, однако, о традиции Архимеда. Ведь мы знаем, что, по Демокриту, континуум слагался из элементов того же рода (тела из мельчайших тел и т.д.), тогда как у Архимеда речь шла об элементах n-I порядка» [16, с. 215–216].
10 В «Трактате о конических сечениях, изложенных новым методом» (1655) Валлис, ссылаясь на Кавальери, рассматривает площади плоских фигур как составленные из бесконечно многих параллельных линий. При этом, как пишет А.П. Юшкевич, «бесконечно малое количество то отождествляется нулевым.., то параллелограммы бесконечно малой высоты объявляются вряд ли чем-либо иным, нежели линия...» [20, c. 25]. Валлис, таким образом воспроизводит те же принципы, что мы видели у Кавальери, и соответственно те же теоретические затруднения.
11 Как полагают некоторые историки, если бы Ньютон углубил дальше свою идею «окончательного отношения» «исчезающих приращений», он предвосхитил бы строгие методы, разработанные Коши в XIX в. [23, c. 196].
12 Интересно, что известный математик К. Маклоран, пытавшийся защитить ньютоновский метод флюксий от критики Дж. Беркли (в сочинении «Аналист», 1734 г.), в своем «Трактате о флюксиях» сближает метод Ньютона с методом исчерпывания Евклида, и Архимеда. В основе метода исчерпывания лежит сколь угодно точное приближение к искомой величине с помощью сходящихся к ней сверху и снизу последовательностей известных величин. Вот как формулирует сущность метода исчерпывания Маклоран: если две переменные величины AP и AQ, находящиеся друг к другу в неизменном отношении, одновременно приближаются к двум определенным величинам AB и AD так, что разности между ними оказываются меньшими любой заданной величины, то отношение пределов будет тем же, что и отношение переменных величин AP и AQ [25, p. 6].
13 «Я признаю, – пишет Лейбниц, – что время, протяженность, движение и непрерывность в том общем смысле, который придается им в математике, суть вещи идеальные, т.е. выражающие возможность совершенно так же, как ее выражают цифры. Гоббс даже пространство определил как phantasma existentis. Но правильнее будет сказать, что протяженность – это порядок возможных сосуществовании, подобно тому как время – порядок возможностей не определенных, но тем не менее взаимозависимых» [26, т. 1, с. 341]. Определяя непрерывность через понятие возможности, т.е. как потенциально бесконечную, Лейбниц, как и Аристотель, не составляет математический континуум из актуально сущих неделимых. Однако не так обстоит дело в физике и метафизике Лейбница, где не протяжение, а сила есть истинное определение реально сущего, т.е. субстанций. Носители сил – это «формальные атомы», названные Лейбницем так в отличие от атомов материальных: формальные атомы – монады – являются метафизическими неделимыми. «...Сила есть нечто вполне реальное также и в сотворенных субстанциях; пространство же, время и движение имеют нечто от сущности разума и являются истинными и реальными не сами по себе, а лишь поскольку они причастны к божественным атрибутам – бесконечности, вечности, созиданию или силе творимых субстанций» [26, т. 1, с. 262]. Те виды континуума, которые перечисляет здесь Лейбниц, он характеризует как имеющие нечто от «сущности разума», что, собственно, и означает «идеальность», а не реальность их, ибо разум Лейбниц трактует здесь в духе номинализма. Вот определение различия между идеальным и реальным, данное Лейбницем в письме к Ремону: «В идеальном целое предшествует частям, как арифметическая единица предшествует дробям, на которые она делится и которые можно в ней обозначать произвольно, так как части только потенциальны; но в реальном простое предшествует агрегатам, части – действительны, предшествуют целому» (цит. по: [27, c. 189–190]). Таким образом, в математике мы, по Лейбницу, имеем дело с потенциально бесконечным (возможным), иначе говоря, со становлением, а в метафизике – с актуально бесконечным, где целое представляет собой сумму бесконечного числа бытийных единиц – сверхчувственных монад. Трудности, связанные с понятием континуума, вызваны у Лейбница необходимостью согласовать эти две сферы – становление и бытие.
14 Здесь в переводе фраза несколько утяжелена, и мысль Лейбница ясна не сразу. В сущности философ утверждает, что любая часть материи не только делима до бесконечности, но и актуально разделена на бесконечное множество физических точек».
15 «Необходимо указать на источник, откуда вытекла эта идея в широкую публику и сделалась столь распространенной. Нет никакого сомнения, что таким первоисточником является открытие анализа бесконечных, и, говоря определеннее, мы можем утверждать, что Лейбниц как математик и философ ввел в общественное сознание идею непрерывности; мы можем даже сказать, что система Лейбница есть почти вся целиком коррелят его работ по анализу, гениальная транспонировка самим изобретателем математических данных на философский язык» [28, с. 160].
16 «...Не существует части вещества, в которой бы не было бесконечного множества органических и живых тел... Однако отсюда еще не следует, что всякая часть вещества одушевлена, точно так же как мы не говорим, что пруд, полный рыбы, одушевлен, хотя рыбы – одушевленные существа» [29, с. 240].
17 Вот что писал Лейбниц по поводу теории всемирного тяготения Ньютона: «...Я не желал бы, чтобы в естественном ходе природы прибегали к чудесам и допускали абсолютно необъяснимые силы и действия. В противном случае мы дадим во имя всемогущества Божия слишком много воли плохим философам, и раз мы допустим эти центростремительные силы или эти действующие издалека непосредственные притяжения, не будучи однако в состоянии сделать их понятными, то я уже не вижу, что помешает нашим школьным философам утверждать, что все совершается просто в силу способностей и поддерживать свои образы сущностей (species intentionales), которые будто бы исходят от предметов к нам и находят средство проникать до самой нашей души» [29, с. 208].
18 Как видим, Кант именует трансцендентальной не только созданную им впоследствии критическую философию.
19 Кант с самого начала оговаривает, что под метафизикой он здесь подразумевает учение о физических монадах, но не о монадах метафизических, которые составляют, согласно Лейбницу, последний фундамент бытия и должны объяснять природу также и физических монад. «Так как я намерен здесь рассуждать только о том классе простых субстанций, которые суть первичные части тел, то заранее заявляю, что в последующем изложении я буду пользоваться терминами простые субстанции, монады, элементы материи, первичные части тела как синонимами» [31, т. 1, с. 319].
20 Характерно, что победитель конкурса, швейцарский математик С. Люилье представил работу под девизом: «Бесконечность – пучина, в которой тонут наши мысли» [13, c. 175].
Список литературы
1. Кантор Г. Основы общего учения о многообразиях // Новые идеи в математике. СПб, 1914. Вып. 6.
2. Вейль Г. О философии математики. М.; Л.: ??, 1934.
3. Уитроу Дж. Естественная философия времени. М.: ??, 1964.
4. Степин В.С. Теоретическое знание. М.: Наука, 2000.
5. Пригожин И., Стенгерс И. Порядок из хаоса. М.: ??, 1986.
6. Аристотель. Собр. соч. Т. ?? Физика. М.: Наука, ??
7. Peirce C.S. Collected Papers. Cambridge, Mass., 1934. 5??.
8. Russell B. The Principles of the Mathematics. London, 1937.
9. Wieland W. Die aristotilische Phisik. Untersuchnungen uber die Grundlegung der Naturwissenschaft und die sprachlichen Bedingungen der Prinzipienforschung bei Aristoteles. Gottingen, 1962.
10. Евклид. Начала. Kн. I–VI.
11. Башмакова И.Г. Лекции по истории математики в древней Греции // Историко-математические исследования. ?? XI. М., 1958.
12. Галилей Г. Избранные труды. В 2-х т. Т. 2. М., 1964.
13. Клайн М. Математика. Утрата определенности. М., 1984.
14. Lasswitz K. Geschichte der Atomistik. ?? I. 1890.
15. Кавальери Б. Геометрия, изложенная новым способом при помощи неделимых непрерывного. М.; Л., 1940.
16. Зубов В.П. Развитие атомистических представлений до начала XIX века. ??
17. Cavalerius B. Geometria indivisibilibus continuorum nova quadam ratione promota. Bononial, 1635. Lib. VII.
18. Лурье С.Я. Математический эпос Кавальери // Кавальери Б. Геометрия, изложенная новым способом при помощи неделимых непрерывного. М.; Л., 1940. С. ??
19. Декарт Р. Избранные произведения. М.: Наука?, 1950.
20. Юшкевич А.П. Развитие понятия предела до К. Вейерштрасса // Историко-математические исследования. Вып. XXX. М.: ??, 1986. С.??
21. Юшкевич А.П. Идеи обоснования математического анализа в XVIII в. // Историко-математические исследования. Вып. XXX. М.: ??, 1986. С.??
22. Ньютон И. Математические начала натуральной философии; Крылов А.Н.,?? Собр. Трудов. М.; Л., 1936. Т. VII.
23. Boyer C.B. The Concepts of the Calculus. New York, 1949.
24. Мордухай-Болтовской Д.Д. Комментарии к Ньютону // Ньютон И. Математические работы. М.; Л., 1937.
25. Maclaurin C. Treatise of Fluxions in two Books. 1742. T. 1.
26. Лейбниц Г.В. Сочинения. В 4-х т. М.: Наука?, 1984.
27. Каринский В. Умозрительное знание в философской системе Лейбница. СПб.,1912.
28. Флоренский П.А. введение к диссертации «Идея прерывности как элемент миросозерцания» // Историко-математические исследования. Вып. XXX. М.: ??, 1986. С. ??
29. Лейбниц Г. Избранные философские сочинения. М.: ??, 1890.
30. Leibniz G.W. Die philosophische Schriften. (?? Город) Hrsg. Von C.I.Gerhardt. Bd. VI.
31. Кант И. Сочинения. В 6-ти т. Т. 1. М.: ??, 1963.
32 Коши О.Л. Алгебраический анализ. ?Сб. ??, 1864.
29-04-2015, 03:05