Другое замечание: я только что сказал, что именно к нашему собственному телу мы естественно относим внешние объекты; что мы носим повсюду с собой систему осей, к которой относим все точки пространства, и что эта система осей кажется неизменно связанной с нашим телом. Следует заметить, что строго мы не могли бы говорить об осях, неизменно связанных с телом, если бы разные части этого тела не были сами неизменно связаны друг с другом. Поскольку это не так, мы должны, прежде чем относить внешние объекты к этим фиктивным осям, предположить наше тело возвращенным в начальное положение.
5. Понятие перемещения
Я показал в «Науке и гипотезе» преобладающую роль, которую играют движения нашего тела в генезисе понятия пространства. Для существа, полностью неподвижного, не было бы ни пространства, ни геометрии; тщетно внешние объекты перемещались бы вокруг него, вариации, которые эти перемещения вносили бы в его впечатления, не приписывались бы этим существом изменениям положения, а простым изменениям состояния; это существо не имело бы средств отличить эти два рода изменений, и это различие, фундаментальное для нас, не имело бы для него смысла.
Движения, которые мы придаем нашим членам, имеют следствием варьирование впечатлений, производимых на наши чувства внешними объектами; другие причины могут также заставлять их варьироваться; но мы приучены различать изменения, производимые нашими собственными движениями, и мы легко различаем их по двум причинам: (1) потому что они волевые; (2) потому что они сопровождаются мышечными ощущениями.
Поэтому мы естественно делим изменения, которым могут подвергаться наши впечатления, на две категории, которым, возможно, я дал неподходящее обозначение: (1) внутренние изменения, которые являются волевыми и сопровождаются мышечными ощущениями; (2) внешние изменения, имеющие противоположные характеристики.
Мы затем наблюдаем, что среди внешних изменений есть такие, которые могут быть исправлены благодаря внутреннему изменению, которое возвращает все к первоначальному состоянию; другие не могут быть исправлены таким образом (именно так, когда внешний объект перемещен, мы можем затем, изменив наше собственное положение, вернуть себя по отношению к этому объекту в то же относительное положение, что и прежде, чтобы восстановить исходную совокупность впечатлений; если этот объект не был перемещен, а изменил свое состояние, это невозможно). Отсюда происходит новое различие среди внешних изменений: те, которые могут быть так исправлены, мы называем изменениями положения; а другие — изменениями состояния.
Подумайте, например, о сфере, у которой одно полушарие синее, а другое красное; она сначала представляет нам синее полушарие, затем она так вращается, что представляет красное полушарие. Теперь подумайте о сферической вазе, содержащей синюю жидкость, которая становится красной вследствие химической реакции. В обоих случаях ощущение красного заменило ощущение синего; наши чувства испытали те же впечатления, которые следовали друг за другом в том же порядке, и все же эти два изменения рассматриваются нами как очень разные; первое — это перемещение, второе — изменение состояния. Почему? Потому что в первом случае мне достаточно обойти сферу, чтобы поместить себя напротив синего полушария и восстановить первоначальное синее ощущение.
Более того; если бы два полушария вместо красного и синего были желтыми и зелеными, как я интерпретировал бы вращение сферы? Раньше красный следовал за синим, теперь зеленый следует за желтым; и все же я говорю, что две сферы претерпели одно и то же вращение, что каждая повернулась вокруг своей оси; все же я не могу сказать, что зеленый относится к желтому, как красный к синему; как же тогда я прихожу к решению, что две сферы претерпели одно и то же перемещение? Очевидно, потому что в одном случае, как и в другом, я способен восстановить первоначальное ощущение, обойдя сферу, совершив те же движения, и я знаю, что совершил те же движения, потому что почувствовал те же мышечные ощущения; чтобы знать это, мне не нужно, следовательно, знать геометрию заранее и представлять себе движения моего тела в геометрическом пространстве.
Другой пример: объект перемещается перед моим глазом; его изображение сначала сформировалось в центре сетчатки; затем оно формируется на краю; старое ощущение было донесено до меня нервным волокном, заканчивающимся в центре сетчатки; новое ощущение донесено до меня другим нервным волокном, начинающимся от края сетчатки; эти два ощущения качественно разные; иначе, как я мог бы отличить их?
Почему же тогда я прихожу к решению, что эти два ощущения, качественно разные, представляют одно и то же изображение, которое было перемещено? Потому что я могу следить за объектом глазом и посредством перемещения глаза, волевого и сопровождаемого мышечными ощущениями, вернуть изображение в центр сетчатки и восстановить первоначальное ощущение.
Я предполагаю, что изображение красного объекта переместилось из центра A к краю B сетчатки, затем изображение синего объекта в свою очередь перемещается из центра A к краю B сетчатки; я решу, что эти два объекта претерпели одно и то же перемещение. Почему? Потому что в обоих случаях я смог бы восстановить первоначальное ощущение, и для этого мне пришлось бы выполнить то же самое движение глаза, а я узнаю, что мой глаз выполнил то же самое движение, потому что я почувствую те же самые мышечные ощущения.
Если бы я не мог двигать глазом, были бы у меня основания предполагать, что ощущение красного в центре сетчатки относится к ощущению красного на краю сетчатки так же, как ощущение синего в центре относится к ощущению синего на краю? У меня было бы только четыре качественно различных ощущения, и если бы меня спросили, связаны ли они указанной пропорцией, вопрос показался бы мне нелепым, точно так же, как если бы меня спросили, существует ли аналогичная пропорция между слуховым, тактильным и обонятельным ощущениями.
Рассмотрим теперь внутренние изменения, то есть те, которые производятся произвольными движениями нашего тела и сопровождаются мышечными изменениями. Они приводят к двум следующим наблюдениям, аналогичным тем, которые мы только что сделали по поводу внешних изменений.
1. Я могу предположить, что мое тело переместилось из одной точки в другую, но при этом сохранило ту же позу; все части тела, следовательно, сохранили или восстановили то же относительное положение, хотя их абсолютное положение в пространстве могло измениться. Я могу предположить, что изменилось не только положение моего тела, но и его поза стала иной, что, например, мои руки, которые раньше были сложены, теперь вытянуты.
Следовательно, я должен различать простые изменения положения без изменения позы и изменения позы. И те, и другие предстали бы передо мной в форме мышечных ощущений. Как же тогда я прихожу к их различению? А так, что первые могут служить для исправления внешнего изменения, а вторые — нет, или, по крайней мере, могут дать лишь несовершенную коррекцию.
Этот факт я собираюсь объяснить так, как объяснил бы его тому, кто уже знает геометрию, но из этого не следует делать вывод, что для проведения этого различия необходимо уже знать геометрию; до изучения геометрии я устанавливаю этот факт (так сказать, экспериментально), не будучи в состоянии его объяснить. Но просто для того, чтобы провести различие между двумя видами изменений, мне не нужно объяснять факт, мне достаточно его установить.
Как бы то ни было, объяснение просто. Предположим, что внешний объект переместился; если мы хотим, чтобы различные части нашего тела восстановили по отношению к этому объекту свое первоначальное относительное положение, необходимо, чтобы эти различные части также восстановили свое первоначальное относительное положение по отношению друг к другу. Только те внутренние изменения, которые удовлетворяют этому последнему условию, будут способны исправить внешнее изменение, вызванное перемещением этого объекта. Если, следовательно, относительное положение моего глаза по отношению к моему пальцу изменилось, я все еще смогу вернуть глаз в его первоначальное относительное положение по отношению к объекту и таким образом восстановить первоначальные зрительные ощущения, но тогда относительное положение пальца по отношению к объекту изменится, и тактильные ощущения не будут восстановлены.
2. Мы устанавливаем также, что одно и то же внешнее изменение может быть исправлено двумя внутренними изменениями, соответствующими различным мышечным ощущениям. Здесь я снова могу установить это, не зная геометрии; и мне не нужно ничего другого; но я приступаю к объяснению этого факта, используя геометрический язык. Чтобы перейти из положения A в положение B, я могу выбрать несколько путей. Первому из этих путей будет соответствовать ряд S мышечных ощущений; второму пути будет соответствовать другой ряд S'' мышечных ощущений, которые, как правило, будут совершенно иными, поскольку будут задействованы другие мышцы.
Как я прихожу к тому, чтобы рассматривать эти два ряда S и S'' как соответствующие одному и тому же перемещению AB? Это потому, что эти два ряда способны исправить одно и то же внешнее изменение. Помимо этого, у них нет ничего общего.
Рассмотрим теперь два внешних изменения: α и β, которыми будут, например, вращение сферы, наполовину синей, наполовину красной, и сферы, наполовину желтой, наполовину зеленой; эти два изменения не имеют ничего общего, так как одно для нас есть переход синего в красный, а другое — переход желтого в зеленый. Рассмотрим, с другой стороны, два ряда внутренних изменений S и S''; подобно другим, они не будут иметь ничего общего. И все же я говорю, что α и β соответствуют одному и тому же перемещению, и что S и S'' также соответствуют одному и тому же перемещению. Почему? Просто потому, что S может исправить как α, так и β, и потому что α может быть исправлено как S'', так и S. И тогда возникает вопрос:
Если я установил, что S исправляет α и β, а S'' исправляет α, уверен ли я, что S'' также исправляет β? Только опыт может научить нас, подтверждается ли этот закон. Если бы он не подтверждался, по крайней мере приблизительно, не было бы никакой геометрии, не было бы никакого пространства, потому что у нас не было бы больше интереса классифицировать внутренние и внешние изменения так, как я только что сделал, и, например, различать изменения состояния от изменений положения.
Интересно посмотреть, какова была роль опыта во всем этом. Он показал мне, что определенный закон приблизительно подтверждается. Он не сказал мне, каково пространство и что оно удовлетворяет рассматриваемому условию. Я знал, на самом деле, еще до всякого опыта, что пространство удовлетворяет этому условию, иначе его бы не было; у меня также нет права говорить, что опыт сказал мне, что геометрия возможна; я прекрасно вижу, что геометрия возможна, поскольку она не содержит противоречий; опыт лишь говорит мне, что геометрия полезна.
6. Зрительное пространство
Хотя двигательные впечатления, как я только что объяснил, имели совершенно преобладающее влияние в генезисе понятия пространства, которое никогда не возникло бы без них, будет нелишним рассмотреть также роль зрительных впечатлений и исследовать, сколько измерений имеет «зрительное пространство», и для этой цели применить к этим впечатлениям определение из § 3.
Возникает первая трудность: рассмотрим ощущение красного цвета, воздействующее на определенную точку сетчатки, и, с другой стороны, ощущение синего цвета, воздействующее на ту же точку сетчатки. Необходимо, чтобы у нас были какие-то средства распознать, что эти два качественно различных ощущения имеют что-то общее. Но, согласно соображениям, изложенным в предыдущем параграфе, мы смогли распознать это только благодаря движениям глаза и наблюдениям, к которым они привели. Если бы глаз был неподвижен или если бы мы не осознавали его движений, мы не смогли бы распознать, что эти два ощущения разного качества имеют что-то общее; мы не смогли бы выделить из них то, что придает им геометрический характер. Зрительные ощущения без мышечных ощущений не имели бы ничего геометрического, так что можно сказать, что чистого зрительного пространства не существует.
Чтобы устранить эту трудность, рассмотрим только ощущения одной природы, например, красные ощущения, отличающиеся друг от друга только точкой сетчатки, на которую они воздействуют. Ясно, что у меня нет причин делать такой произвольный выбор среди всех возможных зрительных ощущений с целью объединения в один класс всех ощущений одного цвета, независимо от того, какая точка сетчатки затронута. Я бы никогда не додумался до этого, если бы раньше не научился, с помощью средств, которые мы только что видели, различать изменения состояния от изменений положения, то есть если бы мой глаз был неподвижен. Два ощущения одного цвета, воздействующие на две разные части сетчатки, показались бы мне качественно различными, точно так же, как два ощущения разного цвета.
Ограничиваясь красными ощущениями, я, таким образом, налагаю на себя искусственное ограничение и систематически пренебрегаю целой стороной вопроса; но только с помощью этого приема я могу анализировать зрительное пространство, не примешивая никаких двигательных ощущений.
Представьте себе линию, начерченную на сетчатке и делящую ее поверхность пополам; и выделите красные ощущения, воздействующие на точку этой линии, или те, которые отличаются от них настолько мало, что их невозможно отличить. Совокупность этих ощущений образует своего рода разрез, который я назову C, и ясно, что этот разрез достаточен для того, чтобы разделить многообразие возможных красных ощущений, и что если я возьму два красных ощущения, воздействующих на две точки, расположенные по ту и другую сторону линии, я не смогу перейти от одного из этих ощущений к другому непрерывным образом, не пройдя в определенный момент через ощущение, принадлежащее разрезу.
Если, следовательно, разрез имеет n измерений, то все многообразие моих красных ощущений, или, если хотите, все зрительное пространство, будет иметь n + 1.
Теперь я выделяю красные ощущения, воздействующие на точку разреза C. Совокупность этих ощущений образует новый разрез C'. Ясно, что он разделит разрез C, всегда придавая слову «разделить» то же самое значение.
Если, следовательно, разрез C' имеет n измерений, то разрез C будет иметь n + 1, а все зрительное пространство — n + 2.
Если бы все красные ощущения, воздействующие на одну и ту же точку сетчатки, рассматривались как идентичные, разрез C', сводящийся к единственному элементу, имел бы 0 измерений, а зрительное пространство имело бы 2.
И все же чаще всего говорят, что глаз дает нам чувство третьего измерения и позволяет в известной мере распознавать расстояние до объектов. Когда мы пытаемся проанализировать это чувство, мы устанавливаем, что оно сводится либо к осознанию конвергенции глаз, либо к усилию аккомодации, которое совершает цилиарная мышца для фокусировки изображения.
Два красных ощущения, воздействующие на одну и ту же точку сетчатки, будут поэтому рассматриваться как идентичные только в том случае, если они сопровождаются одним и тем же ощущением конвергенции, а также одним и тем же ощущением усилия аккомодации, или, по крайней мере, ощущениями конвергенции и аккомодации, настолько мало различающимися, что их невозможно различить.
По этой причине разрез C' сам по себе является континуумом, а разрез C имеет более одного измерения.
Но случается именно так, что опыт учит нас: когда два зрительных ощущения сопровождаются одним и тем же ощущением конвергенции, они также сопровождаются одним и тем же ощущением аккомодации. Если мы затем сформируем новый разрез C'' из всех тех ощущений разреза C', которые сопровождаются определенным ощущением конвергенции, то в соответствии с предыдущим законом они все будут неразличимы и могут рассматриваться как идентичные. Следовательно, C'' не будет континуумом и будет иметь 0 измерений; а так как C'' делит C', из этого будет следовать, что C' имеет одно, C — два, а все зрительное пространство — три измерения.
Но было бы так же, если бы опыт научил нас обратному и если бы определенное ощущение конвергенции не всегда сопровождалось одним и тем же ощущением аккомодации? В этом случае два ощущения, воздействующие на одну и ту же точку сетчатки и сопровождающиеся одним и тем же чувством конвергенции, два ощущения, которые, следовательно, оба принадлежали бы разрезу C'', могли бы тем не менее быть различимы, поскольку они сопровождались бы двумя разными ощущениями аккомодации. Следовательно, C'' был бы в свою очередь континуумом и имел бы одно измерение (по крайней мере); тогда C' имел бы два, C — три, а все зрительное пространство имело бы четыре измерения.
Скажут ли тогда, что именно опыт учит нас тому, что пространство имеет три измерения, поскольку именно исходя из экспериментального закона мы пришли к тому, чтобы приписать ему три? Но мы проделали в этом, так сказать, только эксперимент по физиологии; и так как было бы достаточно надеть на глаза очки соответствующей конструкции, чтобы положить конец согласию между чувствами конвергенции и аккомодации, должны ли мы сказать, что надевание очков достаточно, чтобы пространство стало четырехмерным, и что оптик, который их сконструировал, придал пространству еще одно измерение? Очевидно, нет; все, что мы можем сказать, это то, что опыт научил нас тому, что удобно приписывать пространству три измерения.
Но зрительное пространство — это лишь часть пространства, и даже в самом понятии этого пространства есть нечто искусственное, как я объяснил в начале. Реальное пространство — это моторное пространство, и именно его мы рассмотрим в следующей главе.
ГЛАВА IV
Пространство и его три измерения
1. Группа перемещений
Кратко подытожим полученные результаты. Мы намеревались исследовать, что имеется в виду, когда говорят, что пространство имеет три измерения, и мы сначала спросили, что такое физический континуум и когда можно сказать, что он имеет n измерений. Если мы рассматриваем различные системы впечатлений и сравниваем их друг с другом, мы часто признаем, что две из этих систем впечатлений неразличимы (что обычно выражается словами, что они слишком близки друг к другу и что наши чувства слишком грубы, чтобы мы могли их различить), и мы устанавливаем, кроме того, что две из этих систем иногда могут быть дискриминированы друг от друга, хотя и неразличимы от третьей системы. В этом случае мы говорим, что многообразие этих систем впечатлений образует физический континуум C. И каждая из этих систем называется элементом континуума C.