И все же, когда совпадение невозможно вывести из известных законов или доказать экспериментально, что оно само по себе является случаем причинности, частота его возникновения — единственное свидетельство, из которого мы можем сделать вывод, что оно является результатом закона. Однако не его абсолютная частота. Вопрос не в том, часто или редко происходит совпадение в обычном смысле этих слов, а в том, происходит ли оно чаще, чем это можно объяснить случаем; чаще, чем можно было бы рационально ожидать, если бы совпадение было случайным. Таким образом, мы должны решить, какую степень частоты совпадения может объяснить случай. И на это не может быть общего ответа. Мы можем лишь сформулировать принцип, которым должен определяться ответ: сам ответ будет различным в каждом отдельном случае.
Предположим, что одно из явлений, А, существует всегда, а другое, В, лишь изредка: из этого следует, что каждый случай В будет случаем его совпадения с А, и все же это совпадение будет чисто случайным, а не результатом какой-либо связи между ними. Неподвижные звезды постоянно существуют с начала человеческого опыта, и все явления, попавшие в поле человеческого наблюдения, в каждом отдельном случае сосуществовали с ними; однако это совпадение, хотя и столь же неизменное, как то, что существует между любым из этих явлений и его собственной причиной, не доказывает, что звезды являются его причиной, и что они хоть как-то с ним связаны. Таким образом, столь сильный случай совпадения, какой только может существовать, и гораздо более сильный по чистой частоте, чем большинство тех, что доказывают законы, здесь не доказывает закона: почему? потому что, поскольку звезды существуют всегда, они должны сосуществовать с каждым другим явлением, независимо от того, связаны они с ними причинно или нет. Это единообразие, каким бы великим оно ни было, не больше того, что произошло бы при допущении, что такой связи не существует.
С другой стороны, предположим, что мы исследуем, существует ли какая-либо связь между дождем и каким-либо конкретным ветром. Дождь, как мы знаем, изредка идет при любом ветре; следовательно, связь, если она существует, не может быть действительным законом; но все же дождь может быть связан с каким-то конкретным ветром через причинность; то есть, хотя они не всегда могут быть следствиями одной и той же причины (ибо в противном случае они регулярно сосуществовали бы), могут существовать некоторые причины, общие для них обоих, так что, поскольку каждое из них порождается этими общими причинами, они, согласно законам этих причин, будут сосуществовать. Как же нам это установить? Очевидный ответ: наблюдая, идет ли дождь при одном ветре чаще, чем при любом другом. Однако этого недостаточно; ибо, возможно, этот один ветер дует чаще, чем любой другой; так что его более частое дуновение в дождливую погоду — не более чем то, что произошло бы, даже если бы он не имел связи с причинами дождя, при условии, что он не связан с причинами, препятствующими дождю. В Англии западные ветры дуют в течение примерно вдвое большей части года, чем восточные. Если, следовательно, дождь при западном ветре идет лишь вдвое чаще, чем при восточном, у нас нет оснований делать вывод, что в этом совпадении замешан какой-либо закон природы. Если он идет более чем вдвое чаще, мы можем быть уверены, что замешан какой-то закон; либо в природе существует некая причина, которая в этом климате стремится породить как дождь, так и западный ветер, либо сам западный ветер имеет некоторую тенденцию порождать дождь. Но если он идет менее чем вдвое чаще, мы можем сделать прямо противоположный вывод: один из них, вместо того чтобы быть причиной или быть связанным с причинами другого, должен быть связан с причинами, препятствующими ему, или с отсутствием какой-либо причины, которая его порождает; и хотя дождь все еще может идти гораздо чаще при западном ветре, чем при восточном, это будет настолько далеко от доказательства какой-либо связи между явлениями, что доказанная связь будет между дождем и восточным ветром, с которым, по чистой частоте совпадения, он менее связан.
Вот, таким образом, два примера: в одном максимально возможная частота совпадения при полном отсутствии противоречащих случаев не доказывает наличия какого-либо закона; в другом гораздо меньшая частота совпадения, даже когда несовпадение встречается еще чаще, доказывает наличие закона. В обоих случаях принцип один и тот же. В обоих мы рассматриваем положительную частоту самих явлений и то, какую большую частоту совпадения это должно само по себе порождать, не предполагая никакой связи между ними, при условии отсутствия отвращения; при условии, что ни одно из них не связано с какой-либо причиной, стремящейся воспрепятствовать другому. Если мы обнаружим большую частоту совпадения, чем эта, мы заключаем, что существует некоторая связь; если меньшую — что существует некоторое отвращение. В первом случае мы заключаем, что одно из явлений может при определенных обстоятельствах вызвать другое, или что существует нечто, способное вызвать их оба; во втором — что одно из них или некая причина, порождающая одно из них, способна противодействовать порождению другого. Таким образом, мы должны вычесть из наблюдаемой частоты совпадения то, что может быть действием случая, то есть просто частотой самих явлений; и если что-то остается, то, что остается, является остаточным фактом, доказывающим существование закона.
Частоту явлений можно установить только в определенных пределах пространства и времени; поскольку она зависит от количества и распределения первоначальных природных агентов, о которых мы ничего не можем знать за пределами человеческого наблюдения, так как в этом нельзя проследить никакого закона, никакой регулярности, позволяющей нам делать выводы о неизвестном из известного. Но для текущей цели это не является недостатком, так как вопрос ограничен теми же пределами, что и данные. Совпадения произошли в определенных местах и в определенное время, и в их пределах мы можем оценить частоту, с которой такие совпадения порождались бы случаем. Если, таким образом, мы обнаружим из наблюдения, что А существует в одном случае из каждых двух, а В — в одном случае из каждых трех; тогда, если между ними или между какими-либо их причинами нет ни связи, ни отвращения, случаи, в которых А и В будут существовать оба, то есть сосуществовать, будут составлять один случай из каждых шести. Ибо А существует в трех случаях из шести: а В, существуя в одном случае из каждых трех без учета присутствия или отсутствия А, будет существовать в одном случае из этих трех. Таким образом, из общего числа случаев будет два, в которых А существует без В; один случай В без А; два, в которых не существует ни В, ни А, и один случай из шести, в которых они существуют оба. Если, таким образом, на самом деле они сосуществуют чаще, чем в одном случае из шести; и, следовательно, А не существует без В так часто, как дважды в три раза, а В без А — так часто, как один раз в каждые два, то существует некая причина, которая стремится породить соединение между А и В.
Обобщая результат, можно сказать, что если А встречается в большей доле случаев, где есть В, чем в случаях, где В нет; то и В будет встречаться в большей доле случаев, где есть А, чем в случаях, где А нет; и существует некоторая связь через причинность между А и В. Если бы мы могли восходить к причинам этих двух явлений, мы бы обнаружили на некотором этапе, близком или далеком, некую причину или причины, общие для обоих; и если бы мы могли установить, что это такое, мы могли бы сформулировать обобщение, которое было бы истинным без ограничения места или времени: но пока мы не можем этого сделать, факт связи между двумя явлениями остается эмпирическим законом.
§ 3. Рассмотрев, каким образом можно определить, является ли данное соединение явлений случайным или результатом некоторого закона, для завершения теории случая необходимо теперь рассмотреть те следствия, которые частично являются результатом случая, а частично — закона, или, иными словами, в которых следствия случайных соединений причин обычно смешиваются в одном результате со следствиями постоянной причины.
Это случай сложения причин; и его особенность заключается в том, что вместо того, чтобы две или более причин смешивали свои следствия регулярным образом с следствиями друг друга, мы имеем теперь одну постоянную причину, порождающую следствие, которое последовательно модифицируется рядом переменных причин. Так, по мере приближения лета приближение солнца к вертикальному положению стремится породить постоянное повышение температуры; но с этим следствием постоянной причины смешиваются следствия многих переменных причин: ветров, облаков, испарения, электрических агентов и тому подобного, так что температура любого данного дня зависит частично от этих мимолетных причин и лишь частично от постоянной причины. Если следствие постоянной причины всегда сопровождается и маскируется следствиями переменных причин, невозможно установить закон постоянной причины обычным образом, отделяя ее от всех других причин и наблюдая ее отдельно. Отсюда возникает необходимость в дополнительном правиле экспериментального исследования.
Когда действие причины А подвержено вмешательству не постоянно со стороны одной и той же причины или причин, а со стороны разных причин в разное время, и когда они настолько часты или настолько неопределенны, что мы никак не можем исключить их все из какого-либо эксперимента, хотя мы можем их варьировать; наш ресурс — попытаться установить, каков эффект всех переменных причин, взятых вместе. Чтобы сделать это, мы проводим как можно больше испытаний, сохраняя А неизменным. Результаты этих различных испытаний будут естественно разными, поскольку неопределенные модифицирующие причины в каждом из них различны: если, таким образом, мы не обнаружим, что эти результаты прогрессируют, а, напротив, колеблются около определенной точки, когда один эксперимент дает результат немного больше, другой — немного меньше, один — результат, стремящийся немного больше в одном направлении, другой — немного больше в противоположном; в то время как средняя или средняя точка не меняется, а разные серии экспериментов (проведенные в максимально возможном разнообразии обстоятельств) дают одно и то же среднее значение, при условии, что они достаточно многочисленны; тогда этот средний или усредненный результат — это та часть в каждом эксперименте, которая обусловлена причиной А, и это следствие, которое было бы получено, если бы А могла действовать в одиночку: переменный остаток — это следствие случая, то есть причин, сосуществование которых с причиной А было чисто случайным. Критерием достаточности индукции в этом случае является то, когда любое увеличение числа испытаний, из которых выводится среднее значение, существенно не меняет среднее значение.
Этот вид исключения, при котором мы исключаем не какую-либо одну поддающуюся определению причину, а множество изменчивых неопределимых, можно назвать исключением случая. Мы приводим пример этого, когда повторяем эксперимент, чтобы, взяв среднее значение разных результатов, избавиться от следствий неизбежных ошибок каждого отдельного эксперимента. Когда нет постоянной причины, которая порождала бы тенденцию к ошибке исключительно в одном направлении, мы оправданы опытом в предположении, что ошибки в одну сторону в определенном количестве экспериментов примерно уравновесят ошибки в противоположную сторону. Поэтому мы повторяем эксперимент до тех пор, пока любое изменение, производимое в среднем значении целого при дальнейшем повторении, не попадет в пределы ошибки, согласующиеся со степенью точности, требуемой целью, которую мы имеем в виду.
§ 4. В сделанном до сих пор предположении предполагалось, что следствие постоянной причины А составляет столь значительную и заметную часть общего результата, что ее существование никогда не могло быть предметом неопределенности, и целью процесса исключения было лишь установить, сколько можно приписать этой причине; каков ее точный закон. Однако встречаются случаи, в которых следствие постоянной причины настолько мало по сравнению со следствием некоторых изменчивых причин, с которыми она может быть случайно соединена, что само по себе оно ускользает от внимания, и само существование какого-либо следствия, возникающего от постоянной причины, впервые узнается с помощью процесса, который в целом служит лишь для установления количества этого следствия. Этот случай индукции можно охарактеризовать следующим образом. Известно, что данное следствие в основном определяется изменчивыми причинами, и не известно, что оно не определяется ими полностью. Если оно порождено ими полностью, то, если взять совокупность достаточного числа случаев, следствия этих различных причин взаимно уничтожатся. Если, следовательно, мы не обнаружим, что это так, а, напротив, после того, как было проведено такое количество испытаний, что дальнейшее увеличение не меняет средний результат, мы обнаружим, что это среднее значение не равно нулю, а является некоторой другой величиной, около которой, хотя и малой по сравнению с общим следствием, следствие тем не менее колеблется, и которая является средней точкой в его колебании; мы можем заключить, что это следствие некоторой постоянной причины: которую мы можем надеяться обнаружить с помощью одного из уже рассмотренных методов. Это можно назвать открытием остаточного явления путем исключения следствий случая.
Именно таким образом, например, можно обнаружить фальшивые игральные кости. Конечно, никакие кости не нагружены настолько неуклюже, чтобы они всегда должны были выбрасывать определенные числа; иначе мошенничество было бы мгновенно обнаружено. Нагрузка, постоянная причина, смешивается с изменчивыми причинами, которые определяют, какой бросок будет сделан в каждом отдельном случае. Если бы кости не были нагружены, а бросок зависел бы полностью от изменчивых причин, они в достаточном количестве случаев уравновесили бы друг друга, и не было бы преобладающего числа бросков какого-либо одного вида. Если, следовательно, после такого количества испытаний, что дальнейшее увеличение их числа не оказывает существенного влияния на среднее значение, мы обнаружим преобладание в пользу определенного броска; мы можем с уверенностью заключить, что существует некоторая постоянная причина, действующая в пользу этого броска, или, иными словами, что кости нечестные; и точное количество нечестности. Подобным образом то, что называется суточным изменением барометра, которое очень мало по сравнению с изменениями, возникающими из-за нерегулярных изменений в состоянии атмосферы, было обнаружено путем сравнения средней высоты барометра в разное время суток. Когда это сравнение было сделано, было обнаружено, что существует небольшая разница, которая в среднем была постоянной, как бы ни менялись абсолютные величины, и которая, следовательно, должна быть следствием постоянной причины. Эта причина была впоследствии установлена дедуктивно как разрежение воздуха, вызванное повышением температуры по мере продвижения дня.
§ 5. После этих общих замечаний о природе случая мы готовы рассмотреть, каким образом можно получить уверенность в том, что соединение двух явлений, которое наблюдалось определенное количество раз, не является случайным, а является результатом причинности, и поэтому должно быть принято как одно из единообразий природы, хотя (пока оно не объяснено априорно) лишь как эмпирический закон.
Мы предположим самый сильный случай, а именно, что явление В никогда не наблюдалось иначе, как в соединении с А. Даже тогда вероятность того, что они связаны, измеряется не общим числом случаев, в которых они были найдены вместе, а превышением этого числа над числом, обусловленным абсолютной частотой А. Если, например, А существует всегда и, следовательно, сосуществует со всем, никакое количество случаев его сосуществования с В не доказало бы связи; как в нашем примере с неподвижными звездами. Если А — факт столь частого возникновения, что можно предположить, что он присутствует в половине всех случаев, которые происходят, а следовательно, в половине случаев, в которых происходит В, то только пропорциональное превышение над половиной следует считать свидетельством, подтверждающим связь между А и В.
В дополнение к вопросу: «Каково число совпадений, которое в среднем при большом множестве испытаний можно ожидать от одного лишь случая?» — существует также другой вопрос, а именно: «Какая степень отклонения от этого среднего значения является достоверной, исходя из одного лишь случая, в некотором количестве случаев, меньшем, чем требуется для получения справедливого среднего значения?» Нужно учитывать не только то, каков общий результат случайностей в долгосрочной перспективе, но и то, каковы крайние пределы отклонения от общего результата, которые можно иногда ожидать как результат некоторого меньшего числа случаев.
Рассмотрение последнего вопроса, а также любое рассмотрение первого, выходящее за рамки уже данного ему, относятся к тому, что математики называют учением о случайностях, или, более претенциозной фразой, теорией вероятностей.
ГЛАВА XVIII. О ВЫЧИСЛЕНИИ ВЕРОЯТНОСТЕЙ.
§ 1. «Вероятность, — говорит Лаплас, — относится отчасти к нашему невежеству, отчасти к нашему знанию. Мы знаем, что среди трех или более событий одно, и только одно, должно произойти; но нет ничего, что заставляло бы нас верить, что какое-либо одно из них произойдет скорее, чем другие. В этом состоянии нерешительности мы не можем с уверенностью судить об их возникновении. Однако вероятно, что любое из этих событий, выбранное по желанию, не произойдет; потому что мы видим несколько случаев, все одинаково возможные, которые исключают его возникновение, и только один, который благоприятствует ему».
«Теория вероятностей состоит в сведении всех событий одного рода к определенному числу одинаково возможных случаев, то есть таких, что мы одинаково нерешительны относительно их существования; и в определении числа этих случаев, которые благоприятствуют событию, вероятность которого ищется. Отношение этого числа к числу всех возможных случаев является мерой вероятности; которая, таким образом, представляет собой дробь, имеющую в числителе число случаев, благоприятных для события, а в знаменателе — число всех случаев, которые возможны».