Поэтому часто случается, что при критике ученой книги по прикладной математике или мемуара вся проблема заключается в первой главе или даже на первой странице. Ибо именно там, в самом начале, автор, вероятно, допустит ошибку в своих допущениях. Далее, проблема не в том, что автор говорит, а в том, чего он не говорит. Также проблема не в том, что он знает, что предположил, а в том, что он предположил бессознательно. Мы не сомневаемся в честности автора. Мы критикуем его проницательность. Каждое поколение критикует бессознательные допущения, сделанные его родителями. Оно может согласиться с ними, но оно выводит их на свет.
История развития языка иллюстрирует этот момент. Это история прогрессивного анализа идей. Латынь и греческий были флективными языками. Это означает, что они выражают неанализируемый комплекс идей простым изменением слова; тогда как в английском, например, мы используем предлоги и вспомогательные глаголы, чтобы вытащить на свет весь пучок вовлеченных идей. Для определенных форм литературного искусства — хотя и не всегда — компактное поглощение вспомогательных идей в основное слово может быть преимуществом. Но в таком языке, как английский, есть огромное преимущество в эксплицитности. Эта повышенная эксплицитность — более полное проявление различных абстракций, вовлеченных в комплексную идею, которая является смыслом предложения.
По сравнению с языком мы теперь можем видеть, какова функция в мышлении, выполняемая чистой математикой. Это решительная попытка пройти весь путь в направлении полного анализа, чтобы отделить элементы простого факта от чисто абстрактных условий, которые они иллюстрируют.
Привычка к такому анализу проясняет каждый акт функционирования человеческого разума. Она сначала (изолируя его) подчеркивает прямое эстетическое восприятие содержания опыта. Это прямое восприятие означает постижение того, чем является этот опыт сам по себе в своей собственной конкретной сущности, включая его непосредственные конкретные ценности. Это вопрос прямого опыта, зависящий от чувствительной тонкости. Затем следует абстракция вовлеченных конкретных сущностей, рассматриваемых самих по себе и отдельно от того конкретного случая опыта, в котором мы их тогда постигаем. Наконец, существует дальнейшее постижение абсолютно общих условий, удовлетворяемых конкретными отношениями этих сущностей, как в этом опыте. Эти условия получают свою общность из того факта, что они выразимы без ссылки на эти конкретные отношения или на те конкретные реляты, которые встречаются в этом конкретном случае опыта. Это условия, которые могли бы соблюдаться для неопределенного множества других случаев, вовлекающих другие сущности и другие отношения между ними. Таким образом, эти условия совершенно общие, потому что они не относятся ни к какому конкретному случаю, ни к каким конкретным сущностям (таким как зеленый, или синий, или деревья), которые входят в разнообразие случаев, и ни к каким конкретным отношениям между такими сущностями.
Существует, однако, ограничение, которое должно быть сделано для общности математики; это квалификация, которая в равной степени применяется ко всем общим утверждениям. Никакое утверждение, кроме одного, не может быть сделано относительно любого отдаленного случая, который не вступает ни в какие отношения с непосредственным случаем, чтобы сформировать конститутивный элемент сущности этого непосредственного случая. Под «непосредственным случаем» я имею в виду тот случай, который включает в себя в качестве ингредиента индивидуальный акт суждения, о котором идет речь. Единственное исключенное утверждение таково: — Если что-то вне отношений, то полное невежество относительно него. Здесь под «невежеством» я имею в виду невежество; соответственно, нельзя дать никакого совета относительно того, как ожидать его или обращаться с ним на «практике» или каким-либо иным образом. Либо мы знаем что-то об отдаленном случае посредством познания, которое само по себе является элементом непосредственного случая, либо мы не знаем ничего. Соответственно, полная вселенная, раскрытая для каждого разнообразия опыта, — это вселенная, в которой каждая деталь входит в свое надлежащее отношение с непосредственным случаем. Общность математики — это самая полная общность, совместимая с общностью случаев, которая составляет нашу метафизическую ситуацию.
Далее следует заметить, что конкретные сущности требуют этих общих условий для их ингрессии в любые случаи; но те же самые общие условия могут требоваться многими типами конкретных сущностей. Этот факт, что общие условия превосходят любой один набор конкретных сущностей, является основанием для вхождения в математику и в математическую логику понятия «переменной». Именно благодаря использованию этого понятия общие условия исследуются без какой-либо спецификации конкретных сущностей. Эта нерелевантность конкретных сущностей не была общепринятой: например, «форменность» форм, например, круглость, сферичность и кубичность, как в актуальном опыте, не входят в геометрическое рассуждение.
Упражнение логического разума всегда связано с этими абсолютно общими условиями. В самом широком смысле открытие математики — это открытие того, что совокупность этих общих абстрактных условий, которые одновременно применимы к отношениям между сущностями любого одного конкретного случая, сами по себе взаимосвязаны по типу паттерна с ключом к нему. Этот паттерн отношений между общими абстрактными условиями навязывается как внешней реальности, так и нашим абстрактным представлениям о ней общей необходимостью того, чтобы каждая вещь была просто своим собственным индивидуальным «я», со своим собственным индивидуальным способом отличия от всего остального. Это не что иное, как необходимость абстрактной логики, которая является предпосылкой, вовлеченной в сам факт взаимосвязанного существования, как это раскрывается в каждом непосредственном случае опыта.
Ключ к паттерну означает этот факт: — что из избранного набора тех общих условий, проиллюстрированных в одном и том же случае, паттерн, включающий бесконечное разнообразие других таких условий, также проиллюстрированных в том же случае, может быть развит чистым упражнением абстрактной логики. Любой такой избранный набор называется набором постулатов или предпосылок, из которых исходит рассуждение. Рассуждение — это не что иное, как демонстрация всего паттерна общих условий, вовлеченных в паттерн, производный от выбранных постулатов.
Гармония логического разума, которая прозревает полный паттерн как вовлеченный в постулаты, является самым общим эстетическим свойством, возникающим из самого факта одновременного существования в единстве одного случая. Везде, где есть единство случая, тем самым устанавливается эстетическое отношение между общими условиями, вовлеченными в этот случай. Это эстетическое отношение — то, что прозревается в упражнении рациональности. Все, что подпадает под это отношение, тем самым иллюстрируется в этом случае; все, что выпадает из этого отношения, тем самым исключается из иллюстрации в этом случае. Полный паттерн общих условий, таким образом проиллюстрированный, определяется любым одним из многих избранных наборов этих условий. Эти ключевые наборы — это наборы эквивалентных постулатов. Эта разумная гармония бытия, которая требуется для единства сложного случая, вместе с полнотой реализации (в этом случае) всего, что вовлечено в его логическую гармонию, является первичной статьей метафизической доктрины. Это означает, что для вещей быть вместе подразумевает, что они разумно вместе. Это означает, что мысль может проникнуть в каждый случай факта, так что, постигая его ключевые условия, весь комплекс его паттерна условий лежит открытым перед ней. Это сводится к следующему: — при условии, что мы знаем что-то совершенно общее об элементах в любом случае, мы можем тогда знать неопределенное число других столь же общих концептов, которые также должны быть проиллюстрированы в том же самом случае. Логическая гармония, вовлеченная в единство случая, является одновременно исключающей и включающей. Случай должен исключать негармоничное, и он должен включать гармоничное.
Пифагор был первым человеком, который имел хоть какое-то представление о полном размахе этого общего принципа. Он жил в шестом веке до нашей эры. Наши знания о нем фрагментарны. Но мы знаем некоторые моменты, которые устанавливают его величие в истории мысли. Он настаивал на важности предельной общности в рассуждениях и прозрел важность числа как помощи в построении любого представления об условиях, вовлеченных в порядок природы. Мы также знаем, что он изучал геометрию и открыл общее доказательство замечательной теоремы о прямоугольных треугольниках. Формирование Пифагорейского братства и таинственные слухи о его обрядах и влиянии дают некоторое свидетельство того, что Пифагор прозревал, пусть и смутно, возможную важность математики в формировании науки. Со стороны философии он начал дискуссию, которая волнует мыслителей с тех пор. Он спросил: «Каков статус математических сущностей, таких как числа, например, в царстве вещей?» Число «два», например, в некотором смысле свободно от потока времени и необходимости положения в пространстве. И все же оно вовлечено в реальный мир. Те же соображения применимы к геометрическим понятиям — к круглой форме, например. Говорят, что Пифагор учил, что математические сущности, такие как числа и формы, были конечным материалом, из которого сконструированы реальные сущности нашего перцептивного опыта. Будучи так смело заявленной, идея кажется грубой и, действительно, глупой. Но, несомненно, он натолкнулся на философское понятие значительной важности; понятие, которое имеет долгую историю, которое волновало умы людей и даже вошло в христианскую теологию. Около тысячи лет отделяют Афанасьевский символ веры от Пифагора, и около двух тысяч четырехсот лет отделяют Пифагора от Гегеля. И все же, несмотря на все эти расстояния во времени, важность определенного числа в конституции Божественной Природы и концепция реального мира как демонстрирующего эволюцию идеи могут быть прослежены до цепочки мыслей, запущенной Пифагором.
Важность индивидуального мыслителя чем-то обязана случаю. Ибо она зависит от судьбы его идей в умах его преемников. В этом отношении Пифагору повезло. Его философские спекуляции доходят до нас через ум Платона. Платоновский мир идей — это очищенная, пересмотренная форма пифагорейской доктрины о том, что число лежит в основе реального мира. Благодаря греческому способу представления чисел паттернами точек, понятия числа и геометрической конфигурации менее разделены, чем у нас. Также Пифагор, без сомнения, включал «форменность» формы, которая является нечистой математической сущностью. Так сегодня, когда Эйнштейн и его последователи провозглашают, что физические факты, такие как гравитация, должны толковаться как проявления локальных особенностей пространственно-временных свойств, они следуют чистой пифагорейской традиции. В некотором смысле Платон и Пифагор стоят ближе к современной физической науке, чем Аристотель. Двое первых были математиками, тогда как Аристотель был сыном врача, хотя, конечно, он не был тем самым невежественным в математике. Практический совет, который можно извлечь из Пифагора, — измерять и, таким образом, выражать качество в терминах численно определенного количества. Но биологические науки тогда и до нашего времени были в подавляющем большинстве классификационными. Соответственно, Аристотель своей Логикой переносит акцент на классификацию. Популярность аристотелевской Логики задерживала прогресс физической науки на протяжении всего Средневековья. Если бы только схоласты измеряли вместо того, чтобы классифицировать, как многому они могли бы научиться!
Классификация — это промежуточная станция между непосредственной конкретностью индивидуальной вещи и полной абстракцией математических понятий. Виды учитывают специфический характер, а роды — родовой характер. Но в процедуре соотнесения математических понятий с фактами природы, путем счета, измерения, геометрических отношений и типов порядка, рациональное созерцание поднимается от неполных абстракций, вовлеченных в определенные виды и роды, к полным абстракциям математики. Классификация необходима. Но если вы не можете прогрессировать от классификации к математике, ваше рассуждение не заведет вас очень далеко.
Между эпохой, которая простирается от Пифагора до Платона, и эпохой, включенной в семнадцатый век современного мира, прошло почти две тысячи лет. За этот долгий интервал математика сделала огромные шаги. Геометрия получила изучение конических сечений и тригонометрию; метод исчерпывания почти предвосхитил интегральное исчисление; и, прежде всего, арабская арифметическая нотация и алгебра были привнесены азиатской мыслью. Но прогресс шел по техническим линиям. Математика как формирующий элемент в развитии философии никогда в течение этого долгого периода не оправилась от своего низложения руками Аристотеля. Некоторые из старых идей, производных от пифагорейско-платоновской эпохи, сохранялись и могут быть прослежены среди платоновских влияний, которые сформировали первый период эволюции христианской теологии. Но философия не получила свежего вдохновения от устойчивого прогресса математической науки. В семнадцатом веке влияние Аристотеля было на самом низком уровне, и математика восстановила важность своего раннего периода. Это был век великих физиков и великих философов; и физики, и философы были в равной степени математиками. Следует сделать исключение для Джона Локка; хотя он находился под сильным влиянием ньютоновского кружка Королевского общества. В век Галилея, Декарта, Спинозы, Ньютона и Лейбница математика была влиянием первой величины в формировании философских идей. Но математика, которая теперь вышла на первый план, была совсем другой наукой, чем математика ранней эпохи. Она приобрела общность и начала свою почти невероятную современную карьеру нагромождения тонкости обобщения на тонкость обобщения; и нахождения с каждым ростом сложности некоторого нового применения либо к физической науке, либо к философской мысли. Арабская нотация оснастила науку почти идеальной технической эффективностью в манипулировании числами. Это облегчение от борьбы с арифметическими деталями (как это видно, например, в египетской арифметике 1600 г. до н.э.) дало место для развития, которое уже было слабо предвосхищено в поздней греческой математике. Алгебра теперь вышла на сцену, а алгебра — это обобщение арифметики. Точно так же, как понятие числа абстрагировалось от ссылки на любой один конкретный набор сущностей, так и в алгебре делается абстракция от понятия любых конкретных чисел. Точно так же, как число «5» беспристрастно относится к любой группе из пяти сущностей, так и в алгебре буквы используются для беспристрастного обращения к любому числу, с тем условием, что каждая буква должна относиться к одному и тому же числу на протяжении всего контекста ее использования.
Это использование впервые было применено в уравнениях, которые являются методами постановки сложных арифметических вопросов. В этой связи буквы, представляющие числа, назывались «неизвестными». Но уравнения вскоре подсказали новую идею, а именно идею функции одного или нескольких общих символов, причем эти символы были буквами, представляющими любые числа. В этом использовании алгебраические буквы называются «аргументами» функции, или иногда их называют «переменными». Тогда, например, если угол представлен алгебраической буквой, как стоящий за его числовую меру в терминах данной единицы, тригонометрия поглощается этой новой алгеброй. Таким образом, алгебра развивается в общую науку анализа, в которой мы рассматриваем свойства различных функций неопределенных аргументов. Наконец, конкретные функции, такие как тригонометрические функции, логарифмические функции и алгебраические функции, обобщаются в идею «любой функции». Слишком большое обобщение ведет к простому бесплодию. Именно большое обобщение, ограниченное счастливой конкретностью, является плодотворной концепцией. Например, идея любой непрерывной функции, посредством которой вводится ограничение непрерывности, — это плодотворная идея, которая привела к большинству важных приложений. Этот подъем алгебраического анализа был одновременен с открытием Декартом аналитической геометрии, а затем с изобретением исчисления бесконечно малых Ньютоном и Лейбницем. Поистине, Пифагор, если бы он мог предвидеть исход цепочки мыслей, которую он запустил, почувствовал бы себя полностью оправданным в своем братстве с его возбуждением таинственных обрядов.
Момент, который я теперь хочу подчеркнуть, заключается в том, что это доминирование идеи функциональности в абстрактной сфере математики нашло свое отражение в порядке природы под видом математически выраженных законов природы. Помимо этого прогресса математики, развитие науки семнадцатого века было бы невозможно. Математика снабдила фон воображаемого мышления, с которым люди науки подходили к наблюдению природы. Галилей создавал формулы, Декарт создавал формулы, Гюйгенс создавал формулы, Ньютон создавал формулы.
В качестве частного примера влияния абстрактного развития математики на науку того времени рассмотрим понятие периодичности. Общие повторения вещей очень очевидны в нашем обычном опыте. Дни повторяются, лунные фазы повторяются, времена года повторяются, вращающиеся тела возвращаются в свои старые положения, удары сердца повторяются, дыхание повторяется. Со всех сторон мы встречаемся с повторением. Помимо повторения знание было бы невозможно; ибо ничто не могло бы быть отнесено к нашему прошлому опыту. Также, помимо некоторой регулярности повторения, измерение было бы невозможно. В нашем опыте, по мере того как мы приобретаем идею точности, повторение является фундаментальным.
В шестнадцатом и семнадцатом веках теория периодичности заняла фундаментальное место в науке. Кеплер прозрел закон, связывающий большие оси планетных орбит с периодами, в которые планеты соответственно описывали свои орбиты: Галилей наблюдал периодические колебания маятников: Ньютон объяснил звук как результат возмущения воздуха прохождением через него периодических волн сгущения и разрежения: Гюйгенс объяснил свет как результат поперечных волн вибрации тонкого эфира: Мерсенн связал период вибрации скрипичной струны с ее плотностью, натяжением и длиной. Рождение современной физики зависело от применения абстрактной идеи периодичности к разнообразию конкретных случаев. Но это было бы невозможно, если бы математики уже не разработали в абстрактном виде различные абстрактные идеи, которые группируются вокруг понятий периодичности. Наука тригонометрии возникла из науки об отношениях углов прямоугольного треугольника к отношениям между сторонами и гипотенузой треугольника. Затем, под влиянием недавно открытой математической науки анализа функций, она расширилась до изучения простых абстрактных периодических функций, которые иллюстрируют эти отношения. Таким образом, тригонометрия стала полностью абстрактной; и, став абстрактной, она стала полезной. Она осветила лежащую в основе аналогию между наборами совершенно разнообразных физических явлений; и в то же время она снабдила оружием, с помощью которого любой такой набор мог иметь свои различные особенности проанализированными и соотнесенными друг с другом. [2]