Здесь я заканчиваю этот обзор, который я и не мечтал сделать полным. Думаю, этих примеров будет достаточно, чтобы показать, с помощью какого механизма математические науки совершали свой прогресс в прошлом и в каком направлении они должны продвигаться в будущем.
ГЛАВА III
Математическое творчество
Генезис математического творчества — это проблема, которая должна живо интересовать психолога. Это деятельность, в которой человеческий разум, по-видимому, меньше всего берет из внешнего мира, в которой он действует или кажется действующим только сам по себе и на самого себя, так что, изучая процедуру геометрического мышления, мы можем надеяться достичь того, что является наиболее существенным в человеческом разуме.
Это давно было оценено, и некоторое время назад журнал под названием «L'enseignement mathématique», редактируемый Лезаном и Фером, начал исследование ментальных привычек и методов работы различных математиков. Я закончил основные контуры этой статьи, когда результаты этого опроса были опубликованы, поэтому я едва ли смог их использовать и ограничусь тем, что большинство свидетелей подтверждают мои выводы; я не говорю «все», ибо когда апеллируют к всеобщему голосованию, единодушия ожидать не приходится.
Первый факт должен нас удивить, или, вернее, удивил бы нас, если бы мы не были к нему так привычны. Как случается, что есть люди, которые не понимают математику? Если математика взывает только к правилам логики, таким, как они приняты всеми нормальными умами; если ее очевидность основана на принципах, общих для всех людей, и которые никто не мог бы отрицать, не будучи сумасшедшим, как получается, что так много людей здесь оказываются невосприимчивыми?
То, что не каждый может изобретать, нисколько не загадочно. То, что не каждый может удержать в памяти однажды выученное доказательство, тоже может сойти. Но то, что не каждый может понять математическое рассуждение, когда оно объяснено, кажется очень удивительным, если задуматься. И все же те, кто может следовать этому рассуждению лишь с трудом, составляют большинство: это неоспоримо, и это, безусловно, не будет опровергнуто опытом учителей средней школы.
И далее: как возможна ошибка в математике? Здравый ум не должен быть виновен в логической ошибке, и все же есть очень тонкие умы, которые не спотыкаются в коротких рассуждениях, встречающихся в обычных делах жизни, и которые неспособны следовать или повторять без ошибок математические доказательства, которые длиннее, но которые, в конце концов, являются лишь накоплением коротких рассуждений, полностью аналогичных тем, что они проделывают так легко. Нужно ли добавлять, что сами математики не непогрешимы?
Ответ кажется мне очевидным. Представьте себе длинную серию силлогизмов, и что заключения первых служат посылками последующих: мы сможем уловить каждый из этих силлогизмов, и не в переходе от посылок к заключению мы рискуем обмануться. Но между моментом, в который мы впервые встречаем суждение как заключение одного силлогизма, и тем, в который мы вновь встречаем его как посылку другого силлогизма, иногда проходит некоторое время, несколько звеньев цепи развернутся; так может случиться, что мы забыли его, или, что хуже, что мы забыли его смысл. Так может случиться, что мы заменим его слегка отличающимся суждением, или что, сохраняя ту же формулировку, мы припишем ему слегка отличающийся смысл, и именно так мы подвергаемся риску ошибки.
Часто математик использует правило. Естественно, он начинает с доказательства этого правила; и в то время, когда это доказательство свежо в его памяти, он прекрасно понимает его смысл и его значение, и он не рискует его изменить. Но впоследствии он доверяет своей памяти и в дальнейшем применяет его только механическим способом; и тогда, если память подводит его, он может применить его совершенно неверно. Так, если взять простой пример, мы иногда делаем ошибки в вычислениях, потому что забыли таблицу умножения.
Согласно этому, особая склонность к математике была бы обусловлена только очень верной памятью или поразительной силой внимания. Это была бы способность, подобная способности игрока в вист, который помнит сыгранные карты; или, поднявшись на ступеньку выше, подобная способности шахматиста, который может визуализировать большое количество комбинаций и удерживать их в своей памяти. Каждый хороший математик должен быть хорошим шахматистом, и наоборот; точно так же он должен быть хорошим вычислителем. Конечно, такое иногда случается; так, Гаусс был одновременно геометром гения и очень ранним и точным вычислителем.
Но есть исключения; или, вернее, я ошибаюсь; я не могу назвать их исключениями, не делая исключения более частыми, чем правило. Гаусс, напротив, был исключением. Что касается меня, должен признаться, я абсолютно неспособен даже складывать без ошибок. Точно так же я был бы плохим шахматистом; я бы заметил, что определенным ходом я подвергаю себя определенной опасности; я бы перебрал в уме несколько других ходов, отвергая их по другим причинам, и затем, наконец, сделал бы ход, рассмотренный первым, забыв тем временем об опасности, которую предвидел.
Одним словом, моя память не плоха, но ее было бы недостаточно, чтобы сделать меня хорошим шахматистом. Почему же тогда она не подводит меня в сложном математическом рассуждении, где большинство шахматистов потерялись бы? Очевидно, потому что она направляется общим ходом рассуждения. Математическое доказательство — это не простое сопоставление силлогизмов, это силлогизмы, расставленные в определенном порядке, и порядок, в котором расставлены эти элементы, гораздо важнее, чем сами элементы. Если у меня есть чувство, интуиция, так сказать, этого порядка, чтобы воспринимать с первого взгляда рассуждение в целом, мне больше не нужно бояться, что я забуду один из элементов, ибо каждый из них займет свое отведенное место в строю, и это без всякого усилия памяти с моей стороны.
Мне кажется тогда, при повторении выученного рассуждения, что я мог бы изобрести его сам. Это часто лишь иллюзия; но даже тогда, даже если я не настолько одарен, чтобы создать его самостоятельно, я сам переизобретаю его, поскольку повторяю его.
Мы знаем, что это чувство, эта интуиция математического порядка, которая заставляет нас прозревать скрытые гармонии и отношения, не может быть присуща каждому. У некоторых не будет ни этого тонкого чувства, которое так трудно определить, ни силы памяти и внимания выше обычного, и тогда они будут абсолютно неспособны понять высшую математику. Таково большинство. У других это чувство будет лишь в слабой степени, но они будут одарены необычной памятью и большой силой внимания. Они выучат наизусть детали одну за другой; они могут понимать математику и иногда делать приложения, но они не могут творить. Другие, наконец, будут обладать в большей или меньшей степени упомянутой особой интуицией, и тогда они не только смогут понимать математику, даже если их память не представляет собой ничего необычного, но они могут стать творцами и пытаться изобретать с большим или меньшим успехом, в зависимости от того, насколько эта интуиция развита в них.
На самом деле, что такое математическое творчество? Оно не состоит в создании новых комбинаций с уже известными математическими сущностями. Любой мог бы это сделать, но комбинации, созданные таким образом, были бы бесконечны по числу, и большинство из них абсолютно не представляли бы интереса. Творить — значит именно не создавать бесполезных комбинаций и создавать те, которые полезны и которые составляют лишь небольшое меньшинство. Изобретение — это проницательность, выбор.
Как сделать этот выбор, я объяснял ранее; математические факты, достойные изучения, — это те, которые благодаря своей аналогии с другими фактами способны привести нас к познанию математического закона, точно так же как экспериментальные факты приводят нас к познанию физического закона. Это те факты, которые открывают нам неожиданное родство между другими фактами, давно известными, но ошибочно считавшимися чуждыми друг другу.
Среди выбранных комбинаций наиболее плодотворными часто будут те, что сформированы из элементов, взятых из областей, которые далеки друг от друга. Не то чтобы я имел в виду, что для изобретения достаточно сведения вместе объектов, насколько возможно разрозненных; большинство комбинаций, созданных таким образом, были бы совершенно бесплодными. Но некоторые из них, очень редкие, являются самыми плодотворными из всех.
Изобретать, я сказал, — значит выбирать; но слово это, возможно, не совсем точно. Оно заставляет думать о покупателе, перед которым выставлено большое количество образцов и который изучает их, один за другим, чтобы сделать выбор. Здесь образцы были бы настолько многочисленны, что целой жизни не хватило бы, чтобы их изучить. Это не реальное положение вещей. Бесплодные комбинации даже не представляются уму изобретателя. Никогда в поле его сознания не появляются комбинации, которые не являются действительно полезными, за исключением некоторых, которые он отвергает, но которые имеют в некоторой степени характеристики полезных комбинаций. Все происходит так, как если бы изобретатель был экзаменатором второй степени, которому нужно было бы опрашивать только тех кандидатов, которые прошли предыдущий экзамен.
Но то, что я до сих пор говорил, — это то, что можно наблюдать или вывести, читая труды геометров, читая вдумчиво.
Пора проникнуть глубже и увидеть, что происходит в самой душе математика. Для этого, я полагаю, я могу сделать лучше всего, вспоминая свои собственные воспоминания. Но я ограничусь тем, что расскажу, как я написал свой первый мемуар о фуксовых функциях. Я прошу прощения у читателя; я собираюсь использовать некоторые технические выражения, но они не должны его пугать, ибо он не обязан их понимать. Я скажу, например, что я нашел доказательство такой-то теоремы при таких-то обстоятельствах. Эта теорема будет иметь варварское имя, незнакомое многим, но это неважно; что интересно для психолога, так это не теорема, а обстоятельства.
В течение пятнадцати дней я стремился доказать, что не может быть никаких функций, подобных тем, которые я с тех пор назвал фуксовыми функциями. Я был тогда очень невежественен; каждый день я садился за свой рабочий стол, оставался час или два, пробовал большое количество комбинаций и не достигал никаких результатов. Однажды вечером, вопреки своему обыкновению, я выпил черного кофе и не мог уснуть. Идеи возникали толпами; я чувствовал, как они сталкиваются, пока пары не сцеплялись, так сказать, образуя стабильную комбинацию. К следующему утру я установил существование класса фуксовых функций, тех, которые происходят из гипергеометрического ряда; мне оставалось только записать результаты, что заняло всего несколько часов.
Затем я захотел представить эти функции как частное двух рядов; эта идея была совершенно сознательной и обдуманной, аналогия с эллиптическими функциями направляла меня. Я спросил себя, какими свойствами должны обладать эти ряды, если бы они существовали, и я без труда преуспел в формировании рядов, которые я назвал тета-фуксовыми.
Как раз в это время я покинул Кан, где тогда жил, чтобы отправиться в геологическую экскурсию под эгидой Политехнической школы. Смена обстановки в путешествии заставила меня забыть о моей математической работе. Достигнув Кутанса, мы сели в омнибус, чтобы ехать куда-то еще. В тот момент, когда я поставил ногу на подножку, мне пришла идея, без того, чтобы что-либо в моих прежних мыслях, казалось, проложило к ней путь, что преобразования, которые я использовал для определения фуксовых функций, идентичны преобразованиям неевклидовой геометрии. Я не проверял эту идею; у меня не было бы времени, так как, заняв свое место в омнибусе, я продолжил уже начатый разговор, но я почувствовал совершенную уверенность. По возвращении в Кан, ради совести, я проверил результат на досуге.
Затем я обратил свое внимание на изучение некоторых арифметических вопросов, по-видимому, без особого успеха и без подозрения о какой-либо связи с моими предыдущими исследованиями. Разочарованный своей неудачей, я отправился провести несколько дней на морском побережье и думал о чем-то другом. Однажды утром, гуляя по утесу, мне пришла идея, с теми же характеристиками краткости, внезапности и немедленной уверенности, что арифметические преобразования неопределенных тернарных квадратичных форм идентичны преобразованиям неевклидовой геометрии.
Вернувшись в Кан, я размышлял над этим результатом и вывел следствия. Пример квадратичных форм показал мне, что существовали фуксовы группы, отличные от тех, которые соответствуют гипергеометрическому ряду; я увидел, что могу применить к ним теорию тета-фуксовых рядов и что, следовательно, существовали фуксовы функции, отличные от тех, что происходят из гипергеометрического ряда, тех, которые я тогда знал. Естественно, я поставил себе задачу сформировать все эти функции. Я предпринял систематическую атаку на них и взял все внешние укрепления, одно за другим. Было одно, однако, которое все еще держалось, падение которого повлекло бы за собой падение всего места. Но все мои усилия лишь поначалу послужили тому, чтобы лучше показать мне трудность, которая, действительно, была чем-то. Вся эта работа была совершенно сознательной.
После этого я уехал в Мон-Валерьен, где должен был проходить военную службу; так что я был занят совсем иначе. Однажды, идя по улице, решение трудности, которая меня останавливала, внезапно явилось мне. Я не пытался углубляться в него немедленно и только после службы снова взялся за этот вопрос. У меня были все элементы, и оставалось только расположить их и соединить вместе. Так я написал свой окончательный мемуар одним махом и без труда.
Я ограничусь этим единственным примером; бесполезно умножать их. В отношении моих других исследований мне пришлось бы сказать аналогичные вещи, и наблюдения других математиков, приведенные в «L'enseignement mathématique», только подтвердили бы их.
Наиболее поразительным поначалу является это появление внезапного озарения, явный признак долгой, бессознательной предварительной работы. Роль этой бессознательной работы в математическом изобретении кажется мне неоспоримой, и следы ее можно было бы найти в других случаях, где она менее очевидна. Часто, когда работаешь над трудным вопросом, при первой атаке ничего хорошего не достигается. Затем берешь отдых, более или менее долгий, и снова садишься за работу. В течение первого получаса, как и прежде, ничего не находится, а затем внезапно решающая идея представляется уму. Можно было бы сказать, что сознательная работа была более плодотворной, потому что она была прервана и отдых вернул уму его силу и свежесть. Но более вероятно, что этот отдых был заполнен бессознательной работой и что результат этой работы впоследствии открылся геометру точно так же, как в случаях, которые я привел; только откровение, вместо того чтобы прийти во время прогулки или путешествия, произошло во время периода сознательной работы, но независимо от этой работы, которая играет самое большее роль возбудителя, как если бы она была стрекалом, стимулирующим результаты, уже достигнутые во время отдыха, но остающиеся бессознательными, принять сознательную форму.
Есть еще одно замечание, которое нужно сделать об условиях этой бессознательной работы: она возможна, и, безусловно, она плодотворна только в том случае, если она, с одной стороны, предваряется, а с другой стороны, сопровождается периодом сознательной работы. Эти внезапные вдохновения (и приведенные примеры достаточно доказывают это) никогда не случаются иначе, как после нескольких дней добровольного усилия, которое казалось абсолютно бесплодным и из которого, кажется, ничего хорошего не вышло, где выбранный путь кажется совершенно сбившимся. Эти усилия, значит, не были такими стерильными, как думают; они привели в движение бессознательную машину, и без них она не сдвинулась бы и ничего не произвела бы.
Необходимость второго периода сознательной работы, после вдохновения, еще легче понять. Необходимо придать форму результатам этого вдохновения, вывести из них непосредственные следствия, расположить их, сформулировать доказательства, но прежде всего необходима проверка. Я говорил о чувстве абсолютной уверенности, сопровождающем вдохновение; в приведенных случаях это чувство не было обманщиком, как не является оно обычно. Но не думайте, что это правило без исключения; часто это чувство обманывает нас, не будучи при этом менее ярким, и мы обнаруживаем это только тогда, когда пытаемся осуществить доказательство. Я особенно заметил этот факт в отношении идей, приходящих ко мне утром или вечером в постели, находясь в полугипнагогическом состоянии.
Таковы реалии; теперь о мыслях, которые они нам навязывают. Бессознательное, или, как мы говорим, подсознательное «я» играет важную роль в математическом творчестве; это следует из того, что мы сказали. Но обычно подсознательное «я» рассматривается как чисто автоматическое. Теперь мы видели, что математическая работа — это не просто механическая работа, что она не могла бы быть выполнена машиной, какой бы совершенной она ни была. Это не просто вопрос применения правил, создания как можно большего количества комбинаций согласно определенным фиксированным законам. Комбинации, полученные таким образом, были бы чрезвычайно многочисленны, бесполезны и обременительны. Истинная работа изобретателя состоит в выборе среди этих комбинаций, чтобы устранить бесполезные или, вернее, избежать труда по их созданию, и правила, которые должны направлять этот выбор, чрезвычайно тонкие и деликатные. Почти невозможно сформулировать их точно; они скорее чувствуются, чем формулируются. В этих условиях как представить себе сито, способное применять их механически?
Первая гипотеза теперь представляется сама собой: подсознательное «я» ни в чем не уступает сознательному «я»; оно не чисто автоматическое; оно способно к различению; оно обладает тактом, деликатностью; оно знает, как выбирать, как прозревать. Что я говорю? Оно лучше умеет прозревать, чем сознательное «я», поскольку оно преуспевает там, где последнее потерпело неудачу. Одним словом, не является ли подсознательное «я» высшим по отношению к сознательному «я»? Вы узнаете всю важность этого вопроса. Бутру в недавней лекции показал, как он возник по совершенно другому поводу и какие последствия повлек бы за собой утвердительный ответ. (См. также того же автора, Science et Religion, стр. 313 и сл.)