Логистика не бесплодна, она порождает антиномии.
Анри Пуанкаре
Открытие парадоксов теории множеств и
осознание того, что аналогичные парадоксы могут встретиться и в уже
существующей классической математике (хотя пока они и не обнаружены),
заставили математиков всерьез заняться проблемой непротиворечивости.
Весьма насущным вдруг стал вопрос о том, какой смысл имеет в математике
глагол «существовать», поднятый, в частности, в связи с вольным
использованием аксиомы выбора. Все более широкое применение бесконечных
множеств при перестройке оснований математики и создании ее новых
разделов вновь оживило старые разногласия по поводу законности
использования актуально бесконечных величин и множеств. Начавшееся в
конце XIX в. движение за аксиоматизацию математики все эти кардинальные
проблемы просто оставляло в стороне.
Но сколь ни важны были эти и другие вопросы,
которых мы коснулись в предыдущей главе, не только они привели к
пересмотру оснований собственно математики. Проблемы, о которых идет
речь, подобно ветру, раздули тлевшие угли и заставили их вспыхнуть ярким
пламенем. Еще до начала XX в. было провозглашено и даже разработано
несколько радикально новых подходов к математике. Но поскольку они до
времени оставались в тени, большинство математиков не восприняли их
всерьез. Однако в первые десятилетия XX в. в битву за новые подходы к
математике вступили гиганты. Они разделились на враждующие лагери и
вступили в открытое противоборство.
Одно из направлений получило название
«логистическая школа». Если не вдаваться в подробности, то основной
тезис логицистов сводился к утверждению, что математика полностью может
быть выведена из логики. В начале XX в. большинство математиков видели в
законах логики незыблемые, вечные истины. Но если законы логики
истинны, рассуждали логицисты, то истинна и математика. А поскольку
истина непротиворечива, продолжали они, то математика также должна быть
непротиворечивой.
Как и обычно, когда речь идет о создании
нового большого направления в науке, прежде чем логистика обрела строгую
форму и привлекла широкое внимание, потребовались значительные усилия
многих ученых. Мысль о том, что математика выводима из логики, восходит
по меньшей мере к Лейбницу. Лейбниц различал истины основания (или
необходимые истины) и истины факта (или случайные истины) (гл. VIII).
Суть этого различия он пояснил в письме к своему другу Косте. Истина
именуется необходимой, если противоположное утверждение приводит к противоречию. Если же истина не является необходимой, то она называется случайной. Утверждения о том, что бог существует,
что все прямые углы равны между собой и т.д., — необходимые истины.
Утверждения о том, что я сам существую, или о том, что в природе
встречаются тела, в которых можно указать углы, в точности равные 90°, —
случайные истины. Эти утверждения могут быть как истинными, так и
ложными — и в том и в другом случае Вселенная не перестанет
существовать. Господь бог, по мнению Лейбница, выбрал из бесконечно
многих возможностей ту, которую счел наиболее подходящей. Поскольку
математические истины необходимы, они должны быть выводимы из логики,
принципы которой также необходимы и незыблемо истинны во всех возможных
мирах.
Лейбниц не осуществил программу вывода
математики из логики, как не осуществили ее в течение последующих почти
двухсот лет все те, кто высказывал аналогичные убеждения. Так, Рихард
Дедекинд голословно утверждал, что число невыводимо из интуитивных
представлений о пространстве и времени, а является «непосредственной
эманацией законов чистого разума». По мнению Дедекинда, из числа мы
выводим точные понятия пространства и времени. Дедекинд начал развивать
свой тезис, но не особенно преуспел в этом [47].
Наконец, за осуществление основного тезиса
логицизма принялся находившийся под влиянием идей Дедекинда Готлоб
Фреге, который внес немалый вклад в развитие математической логики (гл.
VIII). Фреге относил математические законы к числу так называемых аналитических суждений.
Такие суждения утверждают не более того, что неявно заложено в
принципах логики, являющихся априорными истинами. Математические теоремы
и их доказательства позволяют нам выявить это неявное. Не вся
математика применима к реальному миру, но вся математика заведомо
состоит из необходимых истин. Построив в своей работе «Исчисление
понятий» (1879) логику на основе явно сформулированных аксиом, Фреге в
«Основаниях арифметики» (1884) и в двухтомном сочинении «Основные законы
арифметики» (1893-1903) приступил к выводу из логических посылок
арифметических понятий, определений и правил. В свою очередь из законов
арифметики можно вывести алгебру, математический анализ и даже
геометрию, так как аналитическая геометрия позволяет выразить
геометрические понятия и свойства геометрических фигур на языке алгебры.
К сожалению, символика Фреге была чрезвычайно сложной и непривычной для
математиков, в силу чего работы Фреге оказали слабое влияние на
современников. Известна история о том, что как раз в то время, когда
Фреге завершил работу над вторым томом «Основных законов арифметики»
(1902), он получил (такова ирония судьбы!) письмо от Бертрана Рассела. В
этом письме Рассел писал, что, к сожалению, Фреге использовал в своем
труде понятие (множество всех множеств), применение которого
недопустимо, ибо оно приводит к противоречию. В конце второго тома Фреге
отметил: «Вряд ли с ученым может приключиться что-нибудь худшее, чем
если у него из-под ног выбьют почву в тот самый момент, когда он
завершит свой труд. Именно в таком положении оказался я, получив письмо
от Бертрана Рассела, когда моя работа уже была почти закончена». Фреге
ничего не знал о парадоксах, обнаруженных за то время, пока он писал
свою книгу.
Бертран Рассел независимо наметил ту же
программу и, работая над ее осуществлением, узнал о работах Фреге. В
своей «Автобиографии» (1951) Рассел признает также, что на него оказали
влияние взгляды Пеано, с которым он встретился на II Международном
конгрессе математиков в Париже в 1900 г.:
...
Конгресс стал поворотным пунктом в моей
интеллектуальной жизни, потому что на нем я встретил Пеано. Я уже знал
его имя и некоторые из его работ… Мне стало ясно, что используемые им
обозначения представляют собой тот самый инструмент анализа, на поиск
которого я затратил не один год, и что, изучив обозначения Пеано, я
обрету новый мощный аппарат, о создании которого давно мечтал.
В «Принципах математики» (1-е изд. — 1903)
Рассел говорит прямо: «Тот факт, что вся математика есть не что иное,
как символическая логика, — величайшее открытие нашего века».
В начале XX в. Рассел, как и Фреге,
надеялся, что если фундаментальные законы математики удастся вывести из
логики, то поскольку логика, несомненно, является сводом нетленных
истин, математические законы также окажутся истинными — и тем самым
проблема непротиворечивости будет разрешена. В книге «Мое философское
развитие» (1959) Рассел писал, что стремился прийти к «совершенной
математике, не оставляющей места для сомнений».
Разумеется, Расселу было известно, что Пеано
вывел свойства вещественных чисел из аксиом для целых чисел. Знал он и о
том, что Гильберт предложил систему аксиом для всей системы
вещественных чисел. Однако во «Введении в математическую философию»
(1919) Рассел заметил по поводу аналогичного подхода Дедекинда: «Метод
постулирования того, что нам требуется, обладает многими преимуществами,
но такими же преимуществами обладает воровство перед честным трудом». В
действительности Рассел был озабочен тем, что постулирование десяти или
пятнадцати аксиом о числах отнюдь не гарантирует их непротиворечивость и
истинность. По выражению Рассела, постулируя, мы излишне полагаемся на
счастливый случай. В то время как Рассел в начале XX в. не сомневался,
что принципы логики — истины и поэтому они непротиворечивы, Уайтхед в
1907 г. предостерегал: «Невозможно формально доказать непротиворечивость
самих логических посылок».
Многие годы Рассел считал, что принципы
логики и объекты математического знания существуют независимо от разума и
лишь воспринимаются разумом. Знание объективно и неизменно. Свою
позицию Рассел ясно изложил в книге «Проблемы философии» (1912).
Когда дело касалось проблемы истины в
математике, Рассел готов был пойти еще дальше, чем Фреге. В юности
Рассел был убежден, что математика служит источником истин о реальном
мире. Рассел не мог указать, какая из конфликтующих геометрий (евклидова
или неевклидова) истинна, — тем более что обе соответствуют реальному
миру (гл. IV), — но в «Очерке оснований геометрии» (1898) ему удалось
найти несколько математических законов (например, закон, согласно
которому физическое пространство должно быть однородно, т.е.
должно всюду обладать одинаковыми свойствами), являющихся, по его
мнению, истинами. В то же время трехмерность пространства Рассел считал
эмпирическим фактом. Тем не менее существует объективный реальный мир, о
котором мы можем получать точные знания. Поэтому-то Рассел и пытался
найти математические законы, которые вместе с тем должны быть
физическими истинами. Эти математические законы должны были следовать из
логических принципов.
В «Принципах математики» Рассел обобщил свои
взгляды в отношении физической истинности математики. По его словам,
«все утверждения относительно всего реально существующего, например
пространства, в котором мы живем, относятся к экспериментальной или
эмпирической науке, а не к математике; утверждения, относящиеся к
прикладной математике, возникают в тех случаях, когда в утверждениях,
относящихся к чистой математике, одно или несколько переменных полагают
равными некоторым константам…» Даже в этом варианте Рассел продолжал
верить, что какие-то основополагающие физические истины содержатся в
математике, выводимой из логики, В ответ на замечания скептиков,
утверждавших, что абсолютных истин не существует, Рассел заявил:
«Математика служит вечным укором подобному скептицизму, ибо ее здание,
возведенное из истины, противостоит неколебимо и неприступно всему
оружию сомневающегося цинизма».
Идеи, в общих чертах намеченные Расселом в
«Принципах математики», были подробно развиты им совместно с Алфредом
Hopтом Уайтхедом (1861-1947) в трехтомном труде «Основания математики» (Principia Mathematica
[95]*, 1-е изд. — 1910-1913 гг.). Так как именно в этом фундаментальном
труде содержался окончательный вариант изложения позиции логистической
школы, ознакомимся хотя бы бегло с его содержанием.
Авторы начинают с построения самой логики.
Они тщательно формулируют аксиомы логики и выводят из них теоремы,
используемые в последующих рассуждениях. Как и подобает любой
аксиоматической теории (гл. VIII), построение логики начинается с
неопределяемых понятий. Назовем некоторые из них: понятие элементарного
высказывания, присвоение элементарному высказыванию значения истинности,
отрицание высказывания, конъюнкция и дизъюнкция двух высказываний,
понятие пропозициональной функции.
Рассел и Уайтхед снабдили неопределяемые
понятия пояснениями, хотя и подчеркнули, что эти пояснения не входят в
логическое построение теории. Под высказыванием и пропозициональной
функцией они понимали то же, что и Пирс. Например, «Джон — человек» —
высказывание, «x — человек» — пропозициональная функция. Под
отрицанием понималось высказывание «Неверно, что …», в котором
многоточием обозначено отрицаемое высказывание; так, если p есть высказывание «Джон — человек», то под его отрицанием, обозначаемым символом ~p, понимается высказывание «Неверно, что Джон — человек» или «Джон не человек». Под конъюнкцией двух высказываний p и q, обозначаемой p∙q, Рассел и Уайтхед понимали составное высказывание «p и q», а под дизъюнкцией p и q, обозначаемой p\/q, — составное высказывание «p или q».
Смысл связки «или» здесь такой же, как в объявлении «Обращаться по
телефону 22-22-38 или 22-22-39», означающем, что обращаться можно либо
по телефону 22-22-38, либо по телефону 22-22-39, но можно и по тому, и
по другому (неисключающее «или»). В предложении «Это лицо — мужчина или
женщина» связка «или» имеет иной, более привычный, смысл: либо мужчина,
либо женщина, но, разумеется, никак не мужчина и женщина одновременно
(исключающее «или»). Математики используют «или» в первом
(неисключающем) смысле, хотя иногда «или» употребляется только во втором
смысле. Например, в предложении «Треугольник ABC — равнобедренный или четырехугольник PQRS
— параллелограмм» связка «или», как правило, неисключающая, а в
предложении «Каждое отличное от нуля вещественное число положительно или
отрицательно» связка «или» исключающая — ведь имеющиеся у нас
дополнительные сведения о положительных и отрицательных числах говорят
нам, что одно и то же число не может быть одновременно и положительным, и
отрицательным. Итак, в «Основаниях математики» высказывание «p или q» означает, что p и q оба истинны, или что p ложно, a q истинно, или что p истинно, a q ложно.
Наиболее важное отношение между
высказываниями — отношение следования, или импликация, означающая, что
из истинности одного элементарного высказывания вытекает истинность
другого. В работе Рассела и Уайтхеда импликация обозначается символом ; при этом под записью (импликацией) p q («p влечет q» или «из p следует q») они понимают примерно то же, что Фреге понимал под материальной импликацией (гл. VIII): утверждение «p влечет q» (из p следует q) означает, что если p истинно, то и q обязано быть истинным, а если p ложно, то q
может быть истинно или ложно, т.е. из ложного высказывания следует все
что угодно. Такое понятие следования (импликации) высказываний, по
крайней мере в некоторых случаях, представляется вполне естественным.
Например, если верно, что a — четное число, то и число 2a должно быть четным. Но если не верно, что a — четное число, то 2a может быть как четным, так и нечетным (в случае, если a не целое, скажем дробное, число). Иначе говоря, если высказывание «a — четное число» ложно, то из него может следовать любое заключение.
Разумеется, для того чтобы выводить логические теоремы, необходимо перечислить аксиомы логики. Приведем примеры нескольких таких аксиом:
A) Любое следствие истинного элементарного высказывания является истинным.
B) Если истинно высказывание «истинно p или q», то p истинно.
C) Если q истинно, то «p или q» истинно.
D) Высказывание «p или q» влечет за собой высказывание «q или p».
E) Из «p или (q или r)», следует «q или (p или r)».
Сформулировав аксиомы, Рассел и Уайтхед
приступили к выводу теорем логики. Обычные правила силлогистики
Аристотеля (см., например, [58] и [59]) вошли в систему «Оснований
математики» как теоремы.
Чтобы лучше понять, каким образом логика
была формализована и сделана дедуктивной, рассмотрим несколько первых
теорем из «Оснований математики» Рассела и Уайтхеда. Одна из теорем
утверждает: если из предположения об истинности высказывания p следует, что p ложно, то p ложно. Это не что иное, как принцип reductio ad absurdum (приведения к абсурду, основа доказательства от противного). Другая теорема гласит: если r следует из q, то при условии, что q следует из p, r следует из p.
(Это один из силлогизмов Аристотеля.) Основная теорема начальной части
«Оснований математики» — принцип исключенного третьего: если p — любое высказывание, то p либо истинно, либо ложно.
Построив логику высказываний, авторы
приступили к пропозициональным функциям. Последние представляют собой
классы, или множества: вместо того чтобы называть элементы класса
«поштучно», пропозициональная функция указывает их отличительное
свойство. Например, пропозициональная функция «x красный» задает
множество всех красных предметов. Такой способ задания класса позволяет
определять бесконечные множества с такой же легкостью, как и конечные.
Определение класса по отличительному признаку называется интенсиональным (или дискретным) в отличие от экстенсиональных (прямых) определений, перечисляющих элементы множества.
Рассел и Уайтхед, разумеется, стремились
избежать парадоксов, возникающих в тех случаях, когда определяемое
множество содержит само себя в качестве элемента. Эту проблему они
разрешили, введя требование: «То, что содержит все элементы множества,
не должно быть элементом того же множества». Чтобы удовлетворить этому
требованию, Рассел и Уайтхед ввели теорию типов.
Хотя сама теория типов довольно сложна, в
основе ее лежит простая идея. Индивидуумы, например Джон или какая-то
вполне конкретная книга, имеют тип 0. Любое утверждение о свойстве
индивидуума имеет тип 1. Всякое утверждение о свойстве свойства
индивидуума имеет тип 2 и т.д. Каждое утверждение принадлежит более
высокому типу, чем те, о которых в нем что-то утверждается. На языке
теории множеств суть теории типов можно было бы сформулировать так:
индивидуальные объекты принадлежат типу 0, множество индивидуальных
объектов — типу 1, множество множеств индивидуумов — типу 2 и т.д. Так,
если a принадлежит b, то b должно быть более высокого типа, чем a.
Кроме того, нельзя говорить о множестве, принадлежащем самому себе. При
переходе к пропозициональным функциям теория типов становится несколько
сложнее. Ни один из аргументов пропозициональной функции (ни одно из
значений входящих в нее переменных) не должен определяться через саму
функцию. Если это требование соблюдено, то функция считается
принадлежащей к более высокому типу, чем входящие в нее переменные.
Рассмотрев на основе теории типов все известные парадоксы, Рассел и
Уайтхед показали, что теория типов позволяет их избегать.
Это несомненное достоинство теории типов
(то, что она позволяет избегать противоречий) станет более наглядным,
если воспользоваться следующим нематематическим примером. Рассмотрим
парадокс, связанный с высказыванием «Из всех правил есть исключения»
(гл. IX). Это высказывание относится ко всякого рода конкретным
правилам, например к правилу «Во всех книгах имеются опечатки». При
обычной интерпретации высказывание «Из всех правил есть исключения»
применимо и к самому высказыванию, вследствие чего возникает
противоречие. Но в теории типов общее правило принадлежит к более
высокому типу, и все, что в нем утверждается о конкретных правилах, к
нему самому неприменимо. Следовательно, из общего правила исключений
может не быть.
Аналогичным образом гетерологический
парадокс (слово называется гетерологическим, если оно неприменимо к
самому себе) есть не что иное, как определение всех гетерологических
слов, и поэтому принадлежит к более высокому типу, чем любое
гетерологическое слово. Следовательно, вопрос о том, гетерологично ли
само прилагательное «гетерологический», попросту неправомерен.
В рамках теории типов находит свое решение и
парадокс лжеца. Рассел излагает это решение следующим образом.
Высказывание «Я лгу» означает «Существует утверждение, которое я
высказываю, и оно ложно», или «Я высказываю утверждение p, и p ложно». Если p принадлежит к n-му типу, то утверждение относительно p принадлежит к более высокому типу. Следовательно, если утверждение относительно p истинно, то само p ложно, и если утверждение относительно p ложно, то p
истинно. Никакого противоречия не возникает. Аналогичным образом теория
типов разрешает и парадокс Ришара: суть решения сводится к тому, что
высказывание более высокого типа содержит некое утверждение о
высказывании более низкого типа.
Ясно, что теория типов предполагает
тщательную классификацию высказываний по типам. Но если попытаться
положить теорию типов в основу строгого обоснования математики, то все
построения становятся чрезвычайно сложными. Например, в «Основаниях
математики» Рассела и Уайтхеда два предмета a и b считаются равными, если любое высказывание или любая пропозициональная функция, применимые к a (или истинные для a), применимы к b
и наоборот. Но различные высказывания принадлежат, вообще говоря, к
различным типам. Следовательно, понятие равенства становится необычайно
сложным. Аналогичные трудности возникают и в связи с понятием числа: так
как иррациональные числа определяются через рациональные, а
рациональные — через положительные целые числа, то иррациональные числа
принадлежат к более высокому типу, чем рациональные, а те в свою очередь
— к более высокому типу, чем целые числа. Система вещественных чисел
оказывается состоящей из чисел различных типов. Следовательно, вместо
того чтобы сформулировать одну теорему для всех вещественных чисел, мы
должны формулировать теоремы для каждого типа в отдельности, поскольку
теорема, применимая к одному типу, автоматически на другой тип не
переносится.
Теория типов вносит осложнение и в понятие
наименьшей верхней границы ограниченного множества вещественных чисел
(гл. IX). Наименьшая верхняя граница, по определению, есть минимальная
из всех верхних границ. Мы видим, что в определении наименьшей верхней
границы фигурирует множество вещественных чисел, и поэтому наименьшая
верхняя граница должна принадлежать к более высокому типу, чем
вещественные числа, а значит, сама она вещественным числом не является.
Чтобы избежать подобных осложнений, Рассел и Уайтхед ввели весьма тонкую аксиому сводимости (или аксиому редукции). Аксиома
сводимости для высказываний гласит: любое высказывание более высокого
типа эквивалентно одному из высказываний первого типа. Аксиома
сводимости для пропозициональных функций утверждает, что любая функция
одного переменного или двух переменных эквивалентна некоторой функции
типа 1 от того же числа переменных, к какому бы типу ни принадлежали переменные.
Аксиома сводимости была необходима Расселу и Уайтхеду и для обоснования
используемой в их «Основаниях математики» математической индукции.
Рассмотрев пропозициональные функции, авторы
переходят к теории отношений. Отношения представимы с помощью
пропозициональных функций двух или большего числа переменных. Так,
пропозициональная функция «x любит y» выражает отношение.
После теории отношений Рассел и Уайтхед излагают явную теорию классов,
или множеств, определяемых с помощью пропозициональных функций. Теперь
уже все готово к введению понятия натурального (целого положительного)
числа.
Определение натурального числа представляет
значительный интерес. Оно зависит от введенного ранее отношения
взаимно-однозначного соответствия между классами. Два класса называются эквивалентными,
если между ними можно установить взаимно-однозначное соответствие. Все
эквивалентные классы обладают одним общим свойством — числом, отвечающим
этим классам (т.е. числом их элементов). Но возможно, что эквивалентные
классы обладают и более чем одним общим свойством. Рассел и Уайтхед
обошли эту трудность так же, как Фреге, — определив отвечающее классу число как класс всех классов, эквивалентных данному классу. Например, число 3 — это класс всех классов, содержащих по 3 элемента. Все такие классы обозначаются символом {x, у, z}, где x ≠ y ≠ z.
Поскольку определение числа предполагает понятие взаимно-однозначного
соответствия (обратите внимание на выражение «однозначное»!), может
показаться, что здесь мы попадаем в порочный круг. Но отношение между
элементами является взаимно-однозначным, если из того, что x и x' находятся в рассматриваемом отношении к y, следует, что, x и x' совпадают, а из того, что x находится в этом отношении и к у, и к у', вытекает, что совпадают y и у'.
Следовательно, несмотря на употребленное в названии этого понятия
выражение, реально взаимно-однозначное соответствие не определяется без
апелляции к числу 1.
Имея натуральные числа, можно построить
системы вещественных и комплексных чисел, теорию функций и весь
математический анализ. Используя координаты и уравнения кривых, можно
через арифметику ввести геометрию. Но для этого Расселу и Уайтхеду
понадобились две дополнительные аксиомы. Программа состояла в том, чтобы
сначала определить (с помощью пропозициональных функций) натуральные
числа, а затем последовательно ввести более сложные рациональные и
иррациональные числа. Чтобы включить в эту схему трансфинитные числа,
Рассел и Уайтхед ввели аксиому существования бесконечных классов
(классов, надлежащим образом определенных с точки зрения логики) и
аксиому выбора (гл. IX), необходимую для теории типов.
Такова была грандиозная программа
логистической школы. Долго рассказывать о том, что значила эта программа
для самой логики, — мы ограничимся здесь лишь беглым перечислением
основных пунктов программы. Для математики же (и это необходимо
подчеркнуть особо) логистическая программа сводилась к тезису о
построении (или возможности построения) всей математической науки на
фундаменте логики. Математика становилась не более чем естественным
продолжением логических законов и предмета логики.
Логистический подход к математике подвергся
резкой критике. Сильные возражения вызвала аксиома сводимости, которая
многим математикам казалась совершенно произвольной. Некоторые считали
ее счастливой случайностью, а не логической необходимостью. Френк
Пламптон Рамсей, сочувственно относившийся к логицизму, так
охарактеризовал аксиому сводимости: «Такой аксиоме не место в
математике, и все, что не может быть доказано без нее, вообще не должно
считаться доказанным». Другие ученые называли аксиому сводимости
«жертвоприношением, в котором роль жертвы отведена разуму».
Безоговорочно отвергал аксиому сводимости Герман Вейль. Иные критики
утверждали, что она снова вводит в обращение непредикативные
определения. Наиболее важными были вопросы о том, является ли аксиома
сводимости аксиомой логики и, следовательно, подкрепляет ли она тезис о
том, что математика выводима из логики.
Пуанкаре заявил в 1909 г., что аксиома
сводимости более спорна и менее ясна, чем доказываемый с ее помощью
принцип математической индукции. Аксиома сводимости, по его словам,
представляет собой замаскированную форму математической индукции. Итак, с
одной стороны, математическая индукция — это составная часть
математики, а с другой стороны, она оказывается необходимой для
обоснования математики. Следовательно, мы не можем доказать
непротиворечивость математики.
В первом издании «Оснований математики»
(1910) Рассел и Уайтхед обосновывали аксиому сводимости ссылкой на то,
что она необходима для доказательства некоторых результатов. Аксиома их
явно беспокоила. В защиту ее они приводили следующие доводы:
...
Что же касается аксиомы сводимости, то она
убедительно подкрепляется интуитивными соображениями, так как и
допускаемые ею рассуждения, и результаты, к которым она приводит, во
всяком случае выглядят правильными. Но хотя маловероятно, чтобы эта
аксиома оказалась ложной, она вполне может оказаться выводимой из
некоторых других, более фундаментальных и более очевидных аксиом.
В последующие годы применение аксиомы
сводимости вызывало у Рассела все большую озабоченность. Во «Введении в
математическую философию» (1919) Рассел был вынужден признать:
...
С чисто логической точки зрения я не
вижу оснований считать аксиому сводимости необходимой, т.е. тем, о чем
принято говорить, что оно истинно во всех возможных мирах.
Следовательно, включение этой аксиомы в систему логики является
дефектом, даже если аксиома эмпирически правильна.
Во втором издании «Оснований математики»
(1926) Рассел сформулировал аксиому сводимости иначе. Но и в новой
формулировке она порождала немало трудностей: запрет на бесконечности
высоких порядков, вынужденный отказ от теоремы о наименьшей верхней
границе, трудности при использовании математической индукции. Во втором
издании «Оснований математики» Рассел так же, как и в первом, выразил
надежду вывести аксиому сводимости из более наглядных аксиом и снова
назвал ее логическим дефектом. По словам авторов «Оснований математики»,
«эта аксиома имеет чисто прагматическое обоснование. Она приводит к
желаемым и ни к каким другим результатам. В то же время ясно, что она не
принадлежит к такого рода аксиомам, на которые можно спокойно
положиться». Рассел и Уайтхед понимали, что ссылка на правильность
выводов, получаемых с помощью аксиомы сводимости, не является
убедительным аргументом. Были предприняты различные попытки свести
математику к логике без столь спорной аксиомы, но никому в этом
отношении не удалось продвинуться сколько-нибудь далеко, а некоторые
попытки подверглись суровой критике, так как они основывались на
неверных доказательствах.
Другое направление в критике логистической
школы было связано с аксиомой бесконечности. По общему убеждению,
структура всей арифметики существенно зависела от этой аксиомы, в то
время как не было ни малейших оснований считать ее истинной и, что еще
хуже, не было способа, позволившего бы установить, истинна ли она или
нет. Оставался открытым и вопрос о том, является ли эта аксиома аксиомой
логики.
Справедливости ради заметим, что Рассел и
Уайтхед испытывали сомнения относительно того, включать или не включать
аксиому бесконечности в число аксиом логики. Их беспокоило, что
содержание аксиомы выглядит «фактообразно». Сомнения возникали не только
по поводу принадлежности аксиомы к логике, но и относительно ее
истинности. Согласно одной из интерпретаций термина «индивидуум»,
предложенной Расселом и Уайтхедом, под «индивидуумами» понимались
мельчайшие частицы, или элементы, составляющие Вселенную. Создавалось
впечатление, что, хотя аксиома бесконечности сформулирована на языке
логики, она по существу сводится к вопросу о том, конечно или бесконечно
число мельчайших частиц во Вселенной, т.е. к вопросу, ответ на который
может дать только физика, но никак не математика и не логика. Но если мы
хотим рассматривать бесконечные множества или показать, что
математические теоремы, при выводе которых была использована аксиома
бесконечности, принадлежат к числу теорем логики, то нам, по-видимому,
не остается ничего другого, как считать аксиому бесконечности аксиомой
логики. Короче говоря, если мы хотим «свести» математику к логике, то
логика, очевидно, должна включать в себя аксиому бесконечности.
Рассел и Уайтхед использовали также аксиому
выбора (гл. IX), которую они называли мультипликативной аксиомой: если
задан класс непересекающихся (взаимно исключающих) классов, ни один из
которых не является нулевым (или пустым), то существует класс,
содержащий ровно по одному элементу из каждого класса и не содержащий
других элементов. Как мы знаем, аксиома выбора породила больше дискуссий
и споров, чем любая другая аксиома, за исключением, может быть, аксиомы
Евклида о параллельных. Аксиома выбора вызывала сомнения и у Рассела и
Уайтхеда, которые так и не смогли убедить самих себя признать ее
логической истиной наравне с другими аксиомами логики. Тем не менее если
мы хотим свести к логике те разделы классической математики, для
построения которых необходима аксиома выбора, то эту аксиому, вероятно,
также необходимо счесть составной частью логики.
Использование этих трех аксиом (сводимости,
бесконечности и выбора) поставило под сомнение основной тезис логицизма о
возможности вывести всю математику из логики. Где провести границу
между логикой и математикой? Сторонники логистического тезиса
утверждали, что логика, используемая Расселом и Уайтхедом, была
«чистой», или «очищенной». Другие, памятуя о трех спорных аксиомах,
ставили под сомнение «чистоту» этой логики. Тем самым они отрицали, что
вся математика или даже какая-то важная часть ее может быть сведена к
логике. Некоторые математики и логики были склонны расширить термин
«логика» так, чтобы он охватывал аксиомы сводимости, бесконечности и
выбора.
Рассел, отстаивавший логистический тезис,
по-прежнему защищал все, что было сделано им и Уайтхедом в первом
издании «Оснований математики». В работе «Введение в математическую
философию» ([79]*, 1919) он приводил следующие доводы:
...
При доказательстве этого тождества
[математики и логики] все упирается в детали; начав с посылок,
относящихся, по всеобщему признанию, к логике, и придя с помощью
дедукции к результатам, заведомо принадлежащим математике, мы обнаружим,
что нигде не возможно провести четкую границу, слева от которой
находилась бы логика, а справа — математика. Если кто-нибудь вздумает
отвергать тождество логики и математики, то мы можем оспорить его
мнение, попросив указать то место в цепи определений и дедуктивных
выводов «Оснований математики», где, по его мнению, заканчивается логика
и начинается математика, и тогда сразу станет ясно, что любой ответ
совершенно произволен.
Разногласия по поводу теории Кантора и
аксиом выбора и бесконечности достигли в начале XX в. столь большой
остроты, что Рассел и Уайтхед не стали включать две последние аксиомы в
число аксиом своей системы, хотя и использовали их (во втором издании,
1926) при доказательстве некоторых теорем, каждый раз особо оговаривая,
что вывод теорем опирается на «посторонние» аксиомы. Но аксиомы выбора и
бесконечности оказались необходимыми для вывода значительной части
классической математики. Во втором издании своих «Принципов математики»
([81]*, 1937) Расселу пришлось пойти на еще большие уступки. По его
собственному признанию, «весь вопрос о том, что считать принципами
логики, становится в значительной степени произвольным». Аксиомы
бесконечности и выбора «можно доказывать или опровергать, лишь исходя из
эмпирических данных». Тем не менее Рассел продолжал настаивать на
единстве логики и математики.
Но и подобные признания не смогли заставить
критику умолкнуть. В своей книге «Философия математики и естественных
наук» ([93]*, 1949) Герман Вейль писал о том, что Рассел и Уайтхед
возвели математику на основе
...
…не просто логики, а своего рода рая для
логиков, мира, снабженною всем необходимым «инвентарем» весьма сложной
структуры… Кто из здравомыслящих людей осмелится утверждать, что верит в
этот трансцендентальный мир?.. Эта сложная структура требует от нас не
меньшей веры, чем учения отцов церкви или средневековых
философов-схоластов.
Критика логицизма имела и другой характер.
Хотя в трех томах «Оснований математики» Рассела и Уайтхеда не нашлось
места для последовательного построения геометрии, ни у кого не вызывало
сомнений, что такое построение вполне осуществимо, если воспользоваться,
как об этом уже говорилось, аналитической геометрией. Тем не менее иные
критики утверждали, что авторы, сведя к логике систему аксиом целых
чисел, тем самым свели к логике арифметику, алгебру и математический
анализ, но не свели к логике «неарифметические» разделы математики,
например геометрию, топологию и абстрактную алгебру. Такого мнения
придерживался, в частности, логик Карл Гемпель, считавший, что хотя в
случае арифметики неопределяемым, или первичным, понятиям оказалось
возможным придать обычный смысл с помощью «чисто логических понятий»,
«аналогичная процедура неприменима к тем математическим дисциплинам,
которые обязаны своим появлением на свет не арифметике». Коллега Гемпеля
Уиллард Ван Орман Куайн, по мнению которого «вся математика сводится к
логике», считал, что для геометрии существует «готовый метод,
позволяющий свести ее к логике» и что топология и абстрактная алгебра
«укладываются в общую структуру логики». Сам Рассел сомневался, что всю
геометрию удастся вывести только из логики.
Философы также подвергли логистическое
направление серьезной критике, суть которой сводилась к следующему. Если
основной тезис логицизма верен, то вся математика является чисто
формальной, логико-дедуктивной наукой, теоремы которой следуют из
законов мышления. Казалось необъяснимым, каким образом с помощью
дедуктивного вывода одни лишь законы мышления могут привести к описанию
неисчерпаемого разнообразия явлений природы, к различным применениям
чисел, геометрии пространства, акустике, электромагнетизму и механике.
Именно так и следует понимать критическое замечание Вейля: «Из ничего и
следует ничто».
Пуанкаре, со взглядами которого мы
познакомимся подробнее в дальнейшем, также критически относился к тому,
что считал бесплодными манипуляциями логическими символами. В работе
«Наука и метод» (1906), опубликованной в то время, когда Рассел и
Гильберт уже успели неоднократно изложить свои программы, Пуанкаре
утверждал по поводу логицизма:
...
Эта наука [математика] не имеет
единственной целью вечное созерцание своего собственного пупа; она
приближается к природе, и раньше или позже она придет с ней в
соприкосновение; в этот момент необходимо будет отбросить чисто
словесные определения, которыми нельзя будет довольствоваться.
В той же книге (с. 397) Пуанкаре говорил:
...
Как бы там ни было, логистика должна быть
переделана, и неизвестно, что в ней может быть спасено. Бесполезно
прибавлять, что на карту поставлены только канторизм и логистика.
Истинные математические науки, т.е. те, которые чему-нибудь служат,
могут продолжать свое развитие только согласно свойственным им
принципам, не заботясь о тех бурях, которые бушуют вне их; они будут шаг
за шагом делать свои завоевания, которые являются окончательными и от
которых им никогда не будет нужды отказываться.
|
