В начале алгебры даже самый умный ребенок, как правило, находит очень большие трудности. Использование букв — это тайна, которая, кажется, не имеет никакой цели, кроме мистификации. Почти невозможно поначалу не думать, что каждая буква означает какое-то конкретное число, если бы только учитель раскрыл, какое число она означает. Факт в том, что в алгебре ум впервые учится рассматривать общие истины, истины, которые не утверждаются как справедливые только для той или иной конкретной вещи, а для любой из целой группы вещей. Именно в способности понимать и открывать такие истины заключается господство интеллекта над всем миром вещей актуальных и возможных; и способность иметь дело с общим как таковым — это один из даров, который должно даровать математическое образование. Но как мало, как правило, учитель алгебры способен объяснить пропасть, которая отделяет ее от арифметики, и как мало ученику помогают в его попытках понимания! Обычно метод, который был принят в арифметике, продолжается: правила излагаются без адекватного объяснения их оснований; ученик учится использовать правила вслепую, и вскоре, когда он способен получить ответ, который желает учитель, он чувствует, что овладел трудностями предмета. Но внутреннего понимания используемых процессов он, вероятно, приобрел почти ничего.
Когда алгебра изучена, все идет гладко, пока мы не доходим до тех исследований, в которых используется понятие бесконечности — исчисление бесконечно малых и вся высшая математика. Решение трудностей, которые ранее окружали математическую бесконечность, является, вероятно, величайшим достижением, которым может похвастаться наша собственная эпоха. С начала греческой мысли эти трудности были известны; в каждую эпоху лучшие умы тщетно пытались ответить на, казалось бы, неразрешимые вопросы, которые были заданы Зеноном Элейским. Наконец, Георг Кантор нашел ответ и завоевал для интеллекта новую и обширную провинцию, которая была отдана Хаосу и древней Ночи. Считалось самоочевидным, пока Кантор и Дедекинд не установили обратное, что если из любой совокупности вещей некоторые были взяты, число оставшихся вещей всегда должно быть меньше исходного числа вещей. Это предположение, на самом деле, справедливо только для конечных совокупностей; и отказ от него, когда речь идет о бесконечном, как было показано, устраняет все трудности, которые до сих пор сбивали с толку человеческий разум в этом вопросе, и делает возможным создание точной науки о бесконечном. Этот колоссальный факт должен произвести революцию в высшем преподавании математики; он сам по себе неизмеримо увеличил образовательную ценность предмета, и он, наконец, дал средства для обращения с логической точностью со многими исследованиями, которые до недавнего времени были окутаны заблуждениями и неясностью. Теми, кто получил образование по старым канонам, новая работа считается пугающе сложной, абстрактной и неясной; и следует признать, что сам первооткрыватель, как это часто бывает, едва ли сам вышел из тумана, который рассеивает свет его интеллекта. Но по своей сути новая доктрина бесконечности для всех искренних и пытливых умов облегчила овладение высшей математикой; ибо до сих пор было необходимо учиться, путем долгого процесса софистики, давать согласие на аргументы, которые при первом знакомстве справедливо считались запутанными и ошибочными. Далекое от того, чтобы порождать бесстрашную веру в разум, смелый отказ от всего, что не смогло выполнить строжайшие требования логики, математическое обучение в течение последних двух столетий поощряло веру в то, что многие вещи, которые жесткое исследование отвергло бы как ошибочные, должны быть приняты, потому что они работают в том, что математик называет «практикой». Этим средством был воспитан робкий, компромиссный дух, или же священническая вера в тайны, не понятные профанам, там, где должен был править только разум. Все это теперь пора смести; пусть те, кто желает проникнуть в тайны математики, будут обучены сразу истинной теории во всей ее логической чистоте и в конкатенации, установленной самой сущностью рассматриваемых сущностей.
Если мы рассматриваем математику как самоцель, а не как техническую подготовку для инженеров, очень желательно сохранить чистоту и строгость ее рассуждений. Соответственно, те, кто достиг достаточного знакомства с ее более легкими частями, должны быть ведомы назад от предложений, на которые они дали согласие как на самоочевидные, к все более и более фундаментальным принципам, из которых то, что ранее казалось предпосылками, может быть выведено. Их следует учить — что теория бесконечности очень удачно иллюстрирует — что многие предложения кажутся самоочевидными для нетренированного ума, которые, тем не менее, более пристальный взгляд показывает ложными. Этим средством они будут приведены к скептическому исследованию первых принципов, изучению оснований, на которых построено все здание рассуждения, или, чтобы взять, возможно, более подходящую метафору, великий ствол, из которого растут раскидистые ветви. На этом этапе хорошо изучить заново элементарные части математики, спрашивая уже не просто, является ли данное предложение истинным, но также как оно вырастает из центральных принципов логики. Вопросы такого рода теперь могут быть решены с точностью и уверенностью, которые ранее были совершенно невозможны; и в цепях рассуждений, которые требует ответ, единство всех математических исследований наконец раскрывается.
В подавляющем большинстве математических учебников наблюдается полное отсутствие единства в методе и систематического развития центральной темы. Предложения самых разных видов доказываются любыми средствами, которые считаются наиболее легко понятными, и много места уделяется простым курьезам, которые никоим образом не способствуют основному аргументу. Но в величайших работах единство и неизбежность ощущаются как в развертывании драмы; в предпосылках предлагается тема для рассмотрения, и на каждом последующем шаге делается определенный прогресс к овладению ее природой. Любовь к системе, к взаимосвязи, которая, возможно, является самой внутренней сущностью интеллектуального импульса, может найти свободную игру в математике, как нигде больше. Ученик, который чувствует этот импульс, не должен быть оттолкнут массивом бессмысленных примеров или отвлечен забавными странностями, но должен быть поощрен останавливаться на центральных принципах, становиться знакомым со структурой различных предметов, которые представлены перед ним, легко путешествовать по ступеням более важных дедукций. Таким образом культивируется хороший тон ума, и избирательное внимание приучается останавливаться предпочтительно на том, что является весомым и существенным.
Когда отдельные исследования, на которые разделена математика, были рассмотрены каждое как логическое целое, как естественный рост из предложений, которые составляют их принципы, ученик сможет понять фундаментальную науку, которая объединяет и систематизирует все дедуктивное рассуждение. Это символическая логика — исследование, которое, хотя оно обязано своим началом Аристотелю, является, тем не менее, в своих более широких разработках продуктом почти полностью девятнадцатого века и, действительно, в настоящее время все еще растет с большой скоростью. Истинный метод открытия в символической логике, и, вероятно, также лучший метод для введения исследования ученику, знакомому с другими частями математики, — это анализ фактических примеров дедуктивного рассуждения с целью открытия используемых принципов. Эти принципы, по большей части, настолько встроены в наши рассудочные инстинкты, что они используются совершенно бессознательно и могут быть вытащены на свет только с большим терпеливым усилием. Но когда, наконец, они были найдены, они оказываются немногочисленными и единственным источником всего в чистой математике. Открытие того, что вся математика следует неизбежно из небольшой коллекции фундаментальных законов, — это открытие, которое неизмеримо усиливает интеллектуальную красоту целого; для тех, кто был подавлен фрагментарным и неполным характером большинства существующих цепей дедукции, это открытие приходит со всей подавляющей силой откровения; подобно дворцу, возникающему из осеннего тумана, когда путешественник поднимается на итальянский склон холма, величественные этажи математического здания появляются в их должном порядке и пропорции, с новым совершенством в каждой части.
Пока символическая логика не приобрела свое нынешнее развитие, принципы, от которых зависит математика, всегда предполагались философскими и обнаруживаемыми только неопределенными, непрогрессивными методами, до сих пор используемыми философами. Пока так думали, математика казалась не автономной, а зависимой от исследования, которое имело совершенно другие методы, чем свои собственные. Более того, поскольку природа постулатов, из которых арифметика, анализ и геометрия должны быть выведены, была окутана всеми традиционными неясностями метафизической дискуссии, здание, построенное на таких сомнительных основаниях, начало рассматриваться не лучше, чем замок в воздухе. В этом отношении открытие того, что истинные принципы являются такой же частью математики, как и любые их следствия, очень сильно увеличило интеллектуальное удовлетворение, которое можно получить. В этом удовлетворении не следует отказывать ученикам, способным наслаждаться им, ибо оно такого рода, чтобы увеличить наше уважение к человеческим силам и наше знание красот, принадлежащих абстрактному миру.
Философы обычно придерживались мнения, что законы логики, которые лежат в основе математики, являются законами мысли, законами, регулирующими операции наших умов. Этим мнением истинное достоинство разума очень сильно занижается: он перестает быть исследованием самого сердца и неизменной сущности всех вещей актуальных и возможных, становясь, вместо этого, исследованием чего-то более или менее человеческого и подверженного нашим ограничениям. Созерцание того, что является нечеловеческим, открытие того, что наши умы способны иметь дело с материалом, не созданным ими, прежде всего, осознание того, что красота принадлежит внешнему миру так же, как и внутреннему, являются главными средствами преодоления ужасного чувства бессилия, слабости, изгнания среди враждебных сил, которое слишком склонно возникать из признания почти всемогущества чуждых сил. Примирить нас, путем демонстрации своей ужасной красоты, с правлением Судьбы — которая является лишь литературной персонификацией этих сил — есть задача трагедии. Но математика уводит нас еще дальше от того, что является человеческим, в область абсолютной необходимости, которой не только актуальный мир, но и каждый возможный мир должен соответствовать; и даже здесь она строит жилище, или, скорее, находит жилище, вечно стоящее, где наши идеалы полностью удовлетворены и наши лучшие надежды не сорваны. Только когда мы полностью понимаем всю независимость от нас самих, которая принадлежит этому миру, который находит разум, мы можем адекватно осознать глубокую важность его красоты.
Математика не только независима от нас и наших мыслей, но в другом смысле мы и вся вселенная существующих вещей независимы от математики. Постижение этого чисто идеального характера является необходимым, если мы хотим правильно понять место математики как одного из искусств. Ранее предполагалось, что чистый разум может решать, в некоторых отношениях, о природе актуального мира: геометрия, по крайней мере, считалась имеющей дело с пространством, в котором мы живем. Но мы теперь знаем, что чистая математика никогда не может выносить суждения о вопросах актуального существования: мир разума, в некотором смысле, контролирует мир фактов, но он ни в какой точке не является творцом фактов, и в применении своих результатов к миру во времени и пространстве его определенность и точность теряются среди приближений и рабочих гипотез. Объекты, рассматриваемые математиками, в прошлом были в основном такого рода, который был предложен явлениями; но от таких ограничений абстрактное воображение должно быть полностью свободно. Взаимная свобода должна быть таким образом предоставлена: разум не может диктовать миру фактов, но факты не могут ограничивать привилегию разума иметь дело с любыми объектами, которые его любовь к красоте может заставить казаться достойными рассмотрения. Здесь, как и везде, мы строим наши собственные идеалы из фрагментов, которые можно найти в мире; и в конце трудно сказать, является ли результат творением или открытием.
Очень желательно в обучении не просто убеждать студента в точности важных теорем, но убеждать его способом, который сам по себе имеет, из всех возможных способов, наибольшую красоту. Истинный интерес демонстрации не, как предполагают традиционные способы изложения, сосредоточен полностью в результате; где это действительно происходит, это должно рассматриваться как дефект, который нужно исправить, если возможно, путем такого обобщения шагов доказательства, что каждый становится важным в и для себя. Аргумент, который служит только для доказательства заключения, подобен истории, подчиненной какой-то морали, которую она призвана преподать: для эстетического совершенства никакая часть целого не должна быть просто средством. Определенный практический дух, желание быстрого прогресса, завоевания новых сфер, ответственен за чрезмерный акцент на результатах, который преобладает в математическом обучении. Лучший способ — предложить некоторую тему для рассмотрения — в геометрии, фигуру, имеющую важные свойства; в анализе, функцию, изучение которой является поучительным, и так далее. Всякий раз, когда доказательства зависят от некоторых только из признаков, которыми мы определяем объект для изучения, эти признаки должны быть изолированы и исследованы на их собственный счет. Ибо это дефект в аргументе — использовать больше предпосылок, чем требует заключение: то, что математики называют элегантностью, является результатом использования только существенных принципов, в силу которых тезис является истинным. Это заслуга Евклида, что он продвигается так далеко, как он способен идти, не используя аксиому параллельных — не, как часто говорят, потому что эта аксиома по своей сути является нежелательной, а потому что в математике каждая новая аксиома уменьшает общность результирующих теорем, и наибольшая возможная общность должна быть прежде всего искомой.
Об эффектах математики вне ее собственной сферы было написано больше, чем на тему ее собственного надлежащего идеала. Эффект на философию был в прошлом наиболее заметным, но наиболее разнообразным; в семнадцатом веке идеализм и рационализм, в восемнадцатом — материализм и сенсуализм казались одинаково ее отпрысками. Об эффекте, который она, вероятно, будет иметь в будущем, было бы очень опрометчиво говорить много; но в одном отношении хороший результат кажется вероятным. Против того вида скептицизма, который оставляет стремление к идеалам, потому что путь труден, а цель не является определенно достижимой, математика, в пределах своей собственной сферы, является полным ответом. Слишком часто говорят, что нет абсолютной истины, а только мнение и личное суждение; что каждый из нас обусловлен, в своем взгляде на мир, своими собственными особенностями, своим собственным вкусом и предвзятостью; что нет внешнего царства истины, в которое, путем терпения и дисциплины, мы можем наконец получить допуск, а только истина для меня, для вас, для каждого отдельного человека. Этим образом мыслей одна из главных целей человеческого усилия отрицается, и высшая добродетель искренности, бесстрашного признания того, что есть, исчезает из нашего морального видения. От такого скептицизма математика является постоянным упреком; ибо ее здание истин стоит непоколебимо и неприступно для всех видов оружия сомневающегося цинизма.
Эффекты математики на практическую жизнь, хотя их не следует рассматривать как мотив наших исследований, могут быть использованы для ответа на сомнение, которому одинокий студент должен всегда быть подвержен. В мире, столь полном зла и страданий, уход в монастырь созерцания, к наслаждению удовольствиями, которые, как бы благородны они ни были, должны всегда быть только для немногих, не может не казаться несколько эгоистичным отказом разделить бремя, наложенное на других случайностями, в которых справедливость не играет никакой роли. Имеет ли кто-либо из нас право, спрашиваем мы, отстраниться от нынешних зол, оставить наших ближних без помощи, пока мы живем жизнью, которая, хотя трудна и сурова, все же явно хороша по своей собственной природе? Когда возникают эти вопросы, истинный ответ, несомненно, заключается в том, что некоторые должны поддерживать священный огонь, некоторые должны сохранять, в каждом поколении, преследующее видение, которое очерчивает цель столь многих стремлений. Но когда, как иногда должно случаться, этот ответ кажется слишком холодным, когда мы почти обезумели от зрелища скорбей, которым мы не приносим помощи, тогда мы можем поразмыслить, что косвенно математик часто делает больше для человеческого счастья, чем любой из его более практически активных современников. История науки обильно доказывает, что совокупность абстрактных предложений — даже если, как в случае конических сечений, она остается две тысячи лет без эффекта на повседневную жизнь — может все же, в любой момент, быть использована для того, чтобы вызвать революцию в привычных мыслях и занятиях каждого гражданина. Использование пара и электричества — чтобы взять поразительные примеры — становится возможным только благодаря математике. В результатах абстрактной мысли мир обладает капиталом, использование которого в обогащении общего круга не имеет до сих пор обнаружимых пределов. Не дает опыт и никаких средств для решения того, какие части математики будут найдены полезными. Полезность, следовательно, может быть только утешением в моменты разочарования, а не руководством в направлении наших исследований.
Для здоровья моральной жизни, для облагораживания тона эпохи или нации, более суровые добродетели имеют странную силу, превосходящую силу тех, что не информированы и не очищены мыслью. Из этих более суровых добродетелей любовь к истине является главной, и в математике, больше, чем где-либо еще, любовь к истине может найти ободрение для угасающей веры. Каждое великое исследование является не только самоцелью, но и средством создания и поддержания возвышенной привычки ума; и эта цель должна быть сохранена всегда в поле зрения на протяжении преподавания и изучения математики.