Вместо аннотации:
« … диагональное доказательство Кантора представляет собой занятие для идиотов, которое не имеет никакого отношения к тому, что в классической логике принято называть дедукцией».
Л.Витгенштейн
«… канторовская теория представляет
собой патологический казус в истории
математики, от которого грядущие
поколения просто придут в ужас»
К.Бауэр, основатель топологии
1. Кризис современного математического знания.
Ведущую роль в процессе трансформации античной и средневековой нуки в новоевропейскую принадлежит математике, поскольку теоретическое естествознание невозможно без математики. В новоевропейском естествознании математику не случайно называют «царицей наук». Если в эпоху античности она была отделена от наук о природе и её предметом выступала сфера идеальных математических сущностей, то в Новое время ситуация резко меняется. Математика сближается с науками о природе и начинает им диктовать свои собственные правила сосуществования. В этой связи, современное концептуальное естествознание получает определение математического. Своему успеху современные науки о природе во многом обязаны новоевропейской математике. Тем не менее, последний, третий кризис, продолжающийся уже более ста лет, свидетельствует о существовании серьезных проблем в её основаниях.
Существует традиционная точка зрения, что на рубеже XIX- XX вв. имел место 3-й кризис оснований математики, причины которого связывают со сближением математики с логикой, а также c необходимостью уточнения таких математических понятий как число, множество, предел, функции и т.д.
Истоки этого кризиса уходят в XVII-XVIII века, когда математика разрабатывала методы решения задач в естествознании. Математики этого времени не особенно заботились о логическом обосновании собственных методов [Л.С. Фройнман. Творцы высшей математики. М., 1968. С. 83-84]
В XIX в. наблюдается ревизия фундаментальных понятий и становления теоретической математики. Это приводит к формированию теории множеств и арифметизации математики.
Крупнейшие математики XIX столетия стремятся свести все факты математики к числу и усиленно разрабатывают, начиная с «Арифметических исследований» Гаусса (1801), теорию числа [Ф.А.Медведев. Развитие теории множеств в XIX веке. М., 1965. С. 35-36.]. Прежде всего, это относилось к математическому анализу. Наиболее проблематичным были логические его основания. В связи с этим, в XIX в. начинается разработка оснований математики и более строгих методов ее определений и доказательств.
В процессе перестройки математического анализа, возникает убеждение, что теоремы алгебры и математического анализа могут быть сформулированы как теорема о натуральных числах [Дедекинд Р. Что такое числа и для чего они служат. Казань: Изд. Императорского университета, 1905. С. 5].
Результатом этого процесса было осознание числа как фундаментального понятия всей математики и построение теории действительных чисел такими математиками как Больцано, Вейерштрасом, Дедекиндом и Кантором.
Во второй половине XIX века возникает проблема уже обоснования математики. Выдающуюся роль в ее решении сыграло построение теории множеств Г. Кантором. В итоге, понятия анализа и теории функций формулируются в категориях теории множеств. Фундаментальным понятием для последней выступило понятие актуально бесконечного множества.
Разработка теории множеств за счет включения понятия актуальной бесконечности означало, по сути, революцию в истории математики, сравнимую с переворотом Коперника, теорией относительности и квантовой механикой. Теория множеств дала универсальный метод, который стал основой дальнейшего развития математики.
Следующий этап в развитии математики был связан со сближением алгебры, логики и теории множеств. Математика приобретает невиданный доселе абстрактный вид. Это означало переход к логическому основанию математики. Выдающийся вклад в основания математики внес Г.Фреге («Основания арифметики» и «Основные законы арифметики, полученные при помощи исчисления понятий»). Он осуществляет аксиоматическое дедуктивное построение математической логики (исчисление высказываний, исчисление предикатов). Решается задача логического обоснования числа, независимости, непротиворечивости и полноты систем аксиом. Возникает «логистика», как изложение математики на языке логики. Идет процесс развития мощного логического анализа и формализации логики.
Получает распространение идея выводимости математики из логики. Фреге, определив понятия «числа» и «количества» в логических терминах «класса» и «отношения», удается формализировать теорию множеств, и представить математику как продолжение логики.
Завершается этот процесс созданием фундаментального трехтомного труда Principia Mathematica (1910-1913) Рассела и Уайтхеда.
В конце XIX века в математике сложилась ситуация очень похожая с таковой в физике к началу 90-х годов, когда утвердилось представление о завершенности классической физики. А затем последовали драматические события, на которых мы останавливались ранее.
На рубеже XIX-XX вв. математика вступает в период острого кризиса, вызванного возникновением серии неразрешимых математических, логических и семантических парадоксов, поставивших под сомнение теорию множеств Кантора и оснований классической математики. Это повергло в отчаяние даже таких крупных математиков как Кантор, Фреге и др. Г. Вейль, даже спустя много лет, писал об этом периоде истории математического знания следующие строки: «Сейчас мы менее чем когда-либо, уверены в первичных основаниях математики и логики. Мы переживаем свой «кризис» подобно тому, как переживают его все и вся в современном мире. Кризис этот продолжается вот уже пятьдесят лет (эти строки написаны в 1946 г.). На первый взгляд кажется, будто нашей повседневной работе он особенно не мешает. Тем не менее, я должен сразу же признаться, что на мою математическую работу этот кризис оказал заметное практическое влияние: он направил мои интересы в области, которые я считал относительно «безопасными», и постоянно подтачивал энтузиазм и решимость, с которой я занимался своими исследованиями. Мой опыт, вероятно, разделили и другие математики, небезразличные к тому, какое место их собственная научная деятельность занимает в этом мире в общем контексте бытия человека, интересующего, страдающего и созидающего» [М. Клайн. Математика. Утрата определенности. М.: Мир, 1984. С. 387]. «…Состояние, в котором мы находимся сейчас в отношении парадоксов, — пишет Д.Гильберт, — на продолжительное время невыносимо. Подумайте: в математике — этом образце достоверности и истинности — образование понятий и ход умозаключений, как их всякий изучает, преподает и применяет, приводит к нелепости. Где же искать надежность и истинность, если даже само математическое мышление дает осечку?» [Д.Гильберт. Основания геометрии. М.-Л., 1948. С.349].
Безуспешные попытки разрешения парадоксов привели математиков к убеждению, что причины кризиса лежат в области фундаментальных понятий и способах рассуждений. Назрела необходимость переосмысления принципов математики и отказа от некоторых старых концепций. И это, в первую очередь, касалось перестройки теории множеств и уточнения самого понятия множества на совершенно новой основе [С. Клини. Введение в метаматематику. М., 1957. С. 42.]. Разрушался сам идеал логики как критерий строгости математического доказательства. Поэтому перед математикой встала задача восстановления былой надежности и достоверности математического знания. Интуитивный характер логических рассуждений и соответствующего языка уже не устраивали ученых [Х. Карри. Основания математической логики. М., 1969. С.26.]. Возникают три исследовательских программы: логицизм, формализм и интуитивизм.
Краткий экскурс в историю современной математики показывает, что в её основании, а, следовательно, и всего математического естествознания лежит фундаментальная теория множеств Кантора с базисным научным понятием актуальной бесконечности. А сама математика, настолько тесно связана с понятием бесконечности, что нередко ее определяют как науку о бесконечном.
Математика, как и другие науки (и философия), довольно глубоко детерминирована фундаментальными духовно-историческими парадигмами. Это убеждение подтверждают работы П.П.Гайденко, посвященные эволюции понятия науки в контексте истории философии [П.П.Гайденко. Эволюция понятия науки (становление и развитие первых научных программ научных). М. «Наука»,1980. – (без сносок) – [Электронный ресурс]. URL: http://www.philosophy.ru/library/gaid/pgaid_physics.html]. И хотя в своих исследованиях автор делает акцент на взаимодействие научного и философского знания, тем не менее, воздействие религиозного контекста на научные программы прослеживается в них не менее однозначно. Влияние религиозных, теологических предпосылок на содержание современной математики убедительно представлены также в работах В.Н. Катасонова [ В.Н. Катасонов. Научно-философские концепции бесконечности и христианство. – [Электронный ресурс]. URL: http://www.bestreferat.ru/referat-73817.html] и А.А.Зенкина [А.А.Зенкин. Трансфинитный рай Георга Кантора: Библейские сюжеты на пороге Апокалипсиса. – [Электронный ресурс]. URL: http://www.com2com.ru/alexzen/] и др.
Таким образом, представление о том, что математика является свободной (независимой) и универсальной наукой, которая развивается по собственным законам, сильно преувеличено.
2. Краткое содержание теории множеств Г.Кантора.
В основу теории множеств Г.Кантор полагает пифагорейско-платоновскую научную программу, критика которой дана Аристотелем, но которая вновь возрождается в философии Возрождения. Для её обоснования используются теологические аргументы католического учения. Философско-математическая мысль, начиная с XV века, постепенно подготавливала создание этой теории.
Георг Кантор — создатель теории множеств и теории трансфинитных чисел. Основная идея его теории бесконечных множеств состояла в решительном отказе от тезиса Аристотеля об актуально бесконечных множествах. В основу исследования бесконечных множеств Кантор положил идею взаимно однозначного соответствия элементов сравниваемых множеств. Если между элементами двух множеств можно установить такое соответствие, то говорят, что множества имеют одну и ту же мощность, то есть они являются равномощными или эквивалентными. «В случае конечных множеств, — писал Кантор, — мощность совпадает с количеством элементов». Вот почему мощность называют также кардинальным (количественным) числом данного множества [П. Стахов. Под знаком «Золотого Сечения»: Исповедь сына студбатовца.Глава 5. Алгоритмическая теория измерения. 5.5. Проблема бесконечности в математике. – [Электронный ресурс]. URL: http://www.trinitas.ru/rus/doc/0232/100a/02320046.htm].
В 1874 г. он установил существование неэквивалентных, то есть имеющих разные мощности бесконечных множеств, в 1878 г. ввел общее понятие мощности множеств (в предложенном им и принятом в математике обозначении мощностей множеств буквами еврейского алфавита, возможно, сказалось его еврейское — по отцу — происхождение). В главном труде «О бесконечных линейных точечных образованиях» (1879–84) Кантор систематически изложил учение о множествах и завершил его построением примера совершенного множества (так называемое множество Кантора) [Кантор Г. О бесконечных линейных точечных образованиях. // Новые идеи в математике, 1994, №6, С.-Пб.].
Кантор придал математическое содержание идее актуальной бесконечности. Кантор мыслил свою теорию как совершенно новое исчисление бесконечного, «трансфинитную» (то есть «сверхконечную») математику. Актуальная бесконечность представляет собой как бы «вместилище», в котором разворачивается ряд потенциальной бесконечности и это вместилище должно быть уже актуально данным.
По его идее, создание такого исчисления должно было произвести переворот не только в математике, но и в метафизике и теологии, которые интересовали Кантора едва ли не больше, чем собственно научные исследования. Он был единственным математиком и философом, который считал, что актуальная бесконечность не только существует, но и в полном смысле постижима человеком, и постижение это будет поднимать математиков, а вслед за ними и теологов, все выше — и ближе к Богу. Этой задаче он посвятил жизнь. Ученый твердо верил, что он избран Богом, чтобы совершить великий переворот в науке, и эта его вера поддерживалась мистическими видениями.
Указанный подход привел Кантора ко многим парадоксальным открытиям, резко противоречащим нашей интуиции. Так, в отличие от конечных множеств, на которые распространяется евклидова аксиома «Целое больше части», бесконечные множества этой аксиоме не подчиняются. Легко, например, установить равномощность множества натуральных чисел и его части – множества четных чисел путем установления следующего взаимно однозначного соответствия: [П. Стахов. Под знаком «Золотого Сечения»: Исповедь сына студбатовца.Глава 5. Алгоритмическая теория измерения. 5.5. Проблема бесконечности в математике. – [Электронный ресурс]. URL: http://www.trinitas.ru/rus/doc/0232/100a/02320046.htm].
Множество, согласно Кантору, называется бесконечным, если оно равномощно с одним из своих подмножеств. Конечным же называется множество, не эквивалентное ни одному из своих подмножеств. Счётным называется множество эквивалентное множеству натуральных чисел, так как его элементы можно занумеровать [Там же].
Кантор полагал, что множества натуральных, рациональных и алгебраических чисел – имеют одну и ту же мощность, т.е. являются счётными [Там же].
Кантор также пытался доказать что множество N натуральных чисел можно отобразить на часть множества R действительных чисел, тогда как мощность действительных чисел больше мощности множества натуральных чисел [Там же].
В 1886 Кантор стремился доказать, что в единичном квадрате не больше точек, чем в единичном отрезке. Следовательно, мощность двумерного континуума равна мощности континуума одного измерения [Там же].
Идеи Кантора оказались столь неожиданными и противоречащими интуиции, что знаменитый французский математик Анри Пуанкаре назвал теорию трансфинитных чисел «болезнью», от которой математика должна когда-нибудь излечиться. Леопольд Кронекер — учитель Кантора и один из самых авторитетных математиков Германии — даже нападал на Кантора лично, называя его «шарлатаном», «ренегатом» и «растлителем молодежи» [В мире науки. Scientific American · Издание на русском языке № 8 · Август 1983 · С. 76–86/ Георг Кантор и рождение теории трансфинитных множеств].
Теория множеств открыла новую страницу также в исследованиях оснований математики — работы Кантора позволили впервые отчетливо сформулировать современные общие представления о предмете математики, строении математических теорий, роли аксиоматики и понятии изоморфизма систем объектов, заданных вместе со связывающими их отношениями. Его теория множеств — один из краеугольных камней математики.
В философии математики Кантор анализировал проблему бесконечности. Различая два вида математического бесконечного — несобственное (потенциальное) и собственное (актуальное, понимаемое как завершенное целое), — Кантор, в отличие от предшественников, настаивал на законности оперирования в математике понятием актуально бесконечного. Сторонник платонизма, Кантор в математическом актуально-бесконечном видел одну из форм актуально бесконечного вообще, обретающего высочайшую завершенность в абсолютном Божественном бытии.
3. Великое противостояние канторианцев и анти-канторинцев.
Критика А.А.Зенкиным абстрактной теории множеств
Г.Кантора и « Учения о Трасфинитном».
Среди многочисленной критической литературы, посвященной теории множеств Г.Кантора, особенного внимания заслуживают исследования русского математика А.А.Зенкина. По словам известного математика А.П.Стахова, возможно, именно он (Зенкин) поставит последнюю точку в споре с Кантором и в разрешении математического кризиса в современной математике [А.П. Стахов Под знаком «Золотого Сечения»: Исповедь сына студбатовца. Глава 5. Алгоритмическая теория измерения. 5.5. Проблема бесконечности в математике. Потенциальная и актуальная бесконечности. – [Электронный ресурс]. URL: http://www.trinitas.ru/rus/doc/0232/100a/02320046.htm].
В оригинальной статье «Трасфинитный рай Георга Кантора. Библейские сюжеты на пороге Апокалипсиса» русский ученый А.А.Зенкин анализирует эпистемологические дефекты логики канторовского доказательства несчетности континуума, основанной на концепции актуальной бесконечности [А.А.Зенкин. Трансфинитный рай Георга Кантора: Библейские сюжеты на пороге Апокалипсиса. – [Электронный ресурс]. URL: http://www.com2com.ru/alexzen/].
На протяжении тысячелетий, — отмечает А.А.Зенкин, — отрицательное отношение к понятию АБ поддерживали и разделяли такие выдающиеся ученые и философы как Аристотель, Евклид, Лейбниц, Беркли, Локк, Декарт, Кант, Спиноза, Лагранж, Гаусс, Кронекер, Лобачевский, Коши, Ф.Клейн, Эрмит, Пуанкаре, Бэр, Борель, Брауэр, Куайн, Виттгенштейн, Вейль, Лузин, и уже в наши дни — Эррет Бишоп, Соломон Феферман, Ярослав Перегрин, Владимир Турчин, Петр Вопенка и многие другие.
Начиная с 70-х годов XIX века возникает резко негативное отношение к теории множеств Георга Кантора, основанной на понятии АБ. А.А.Зенкин приводит примеры наиболее категорических высказываний в её адрес. Так, Анри Пуанкаре пришёл к выводу, что «нет актуальной бесконечности; канторианцы забыли об этом и впали в противоречия. Следующие поколения будут рассматривать канторовскую теорию множеств как болезнь, от которой наконец-то удалось избавиться» [А.Пуанкаре, О науке. – М.: Наука, 1983]. Основатель современной топологии, Л.Брауэр, не менее радикален в своих высказываниях: «канторовская теория в целом представляет собой патологический казус в истории математики, от которого грядущие поколения просто придут в ужас» [А.А.Френкель, И.Бар-Хиллел. Основания теории множеств. — М.:»Мир»].
«Тем не менее и сегодня, — пишет русский математик, — как и в начале ХХ века, имеет место быть «великое противостояние» между мета-математической логикой канторианцев, признающих легитимность канторовского «Учения о Трансфинитном» в форме «ненаивной» (см. ниже) версии этого «Учения», т.е. в форме современной аксиоматической теории множеств (далее — АТМ), основанной на (молчаливом – см. далее) использовании концепции АБ, и математической интуицией анти–канторианцев, отвергающих концепцию АБ и на этой концепции основанное «Учение о Трансфинитном» Г.Кантора» [А.А.Зенкин. Трансфинитный рай Георга Кантора: Библейские сюжеты на пороге Апокалипсиса. – [Электронный ресурс]. URL: http://www.com2com.ru/alexzen/].
Использование концепции АБ ведёт к парадоксам логики и математики, механизмы порождения которых остаются нераскрытыми до сих пор. В этой связи, раскрытие логической природы парадоксов и правомерность использования концепции АБ в математике являются актуальными и сегодня. Френкель и Бар – Хиллел отмечают, что в традиционной трактовке логики и математики нет решительно ничего, что могло бы служить в качестве основы для устранения антиномии Рассела <АЗ: а также парадокса «Лжец»>. Мы полагаем, что любые попытки выйти из положения с помощью традиционных … способов мышления, до сих пор неизменно проваливавшиеся, заведомо недостаточны для этой цели. Некоторый отход от привычных способов мышления явно необходим, хотя место этого отхода заранее не ясно» [А.А.Френкель, И.Бар-Хиллел. Основания теории множеств. — М.:»Мир»].
Абстрактная теория множеств и её утверждение в современной науке, является, согласно А.А.Зенкину, ярким образцом лже-науки, беспрецедентным случаем создания ложного мифа в науке посредством применения РR – технологий.
Более того, А.А.Зенкин невольно раскрывает подлинную нелицеприятную сущность современной науки как социального института: «АТМ-инициатива породила такое масштабное негативное явление как бурбакизм, т.е. излишнюю, ненужную, бессмысленную, оглупляющую, отупляющую и зомбирующую формализацию математики и математического образования. Характеризуя негативные последствия подобной бурбакизации, выдающийся российский математик и педагог, академик В.И.Арнольд пишет: «В середине ХХ столетия обладавшая большим влиянием мафия «левополушарных математиков» сумела исключить геометрию из математического образования …, заменив всю содержательную сторону этой дисциплины тренировкой в формальном манипулировании абстрактными понятиями. Подобное абстрактное описание математики непригодно ни для обучения, ни для каких-либо практических приложений. Современное формализованное (бурбакизированное) образование в математике — полная противоположность обучению умению думать и основам науки. Оно опасно для всего человечества. Будущее математики, инфицированной этой болезнью, выглядит довольно мрачным» [А.А.Зенкин. Трансфинитный рай Георга Кантора: Библейские сюжеты на пороге Апокалипсиса. – [Электронный ресурс]. URL: http://www.com2com.ru/alexzen/].
Русский математик формулирует четыре примера «лжи во спасение АТМ Г.Кантора»:
Ложь первая. «Математика – королева всех наук, а АТМ – королева математики»! По этому поводу, А.А.Зенкин пишет, что современная АТМ морочит голову профессиональному математическому сообществу и зомбирует молодое поколение математиков. Канторианцы утверждают, что если в начале XX века немало выдающихся математиков категорически отвергало АТМ как лже-науку, то сегодня, « современные математики, наконец-то, прозрели по тому поводу, что все бесконечности – актуальны, одумались на тот предмет, что теория конечных натуральных чисел «выводима» из теории трансфинитных чисел, что понятие пустого множества дедуцируется из понятия актуально-бесконечного множества, что вся современная математика может быть выведена из АТМ и официально признали, что «Математика – Королева всех наук, и АТМ – Королева Математики»! Все вчерашние противники АТМ сегодня согласны с тем, что АТМ является выдающимся достижением современной математики, достижением, которое изменило лицо всей математики ХХ века» [Там же].
«Это есть эмпирический факт, — уже в наши дни дружно зомбируют научное сообщество Мартин Дэвис и Ройбен Херш, — что около 90% работающих математиков приняли канторовскую теорию множеств, как в теории, так и практически, до некоторой степени» [Там же].
Тогда, как на самом деле, отмечает А.А.Зенкин, канторианцы намеренно лукавят и не проводят существенного различия между языком абстрактной теории множеств и учением Кантора о трансфинитных ординалах и кардиналах. Действительно, язык теории множеств стал универсальным математическим языком. В то время, как учение об трансфинитных ординалах и кардиналах, по причине их абсолютной бесполезности, 90% реально работающих математиков нигде не применяют. Из оставшихся — 9% математиков категорически не приемлют это учение, и только 1% составляют АТМ-адепты или бурбакисты.
Вторая ложь. В основу современной АТМ положен вопиющий лже-научный, полу-криминальный «метод решения» фундаментального научного вопроса о логической природе математической бесконечности. Его сущность состоит в том, что канторовская теория множеств, основанная на концепции АБ, была объявлена «наивной», а сам термин АБ был выведен за рамки респектабельной мета-математической науки. Это была одной из самых эффективных PR-акций, когда-либо реализованных в истории науки.
Тем не менее, современная теория АТМ позаимствовала из «наивной» теории теорему о несчетности континуума, доказательство которой основано на использовании очевидно противоречивого понятия АБ. В этой связи, А.А.Зенкин канторовскую теорию множеств рассматривает как один из основных источников Третьего Великого Кризиса оснований математики, который продолжается до сих пор.
Третья ложь. Условия доказательства АТМ не формулируются явно, а подразумеваются на уровне философских положений. С точки зрения классической логики и математики, «допущение АБ» представляет собой необходимое условие дедукции большинства теорем АТМ.
Четвертая ложь. Теория множеств не смогла, в конечном итоге, устранить потенциальность с помощью научной методологии, т.е. доказать противоречивость концепции ПБ. АТМ пошла по другому пути. Она объявила проблему легитимности применения АБ — философской. А.А.Зенкин усматривает в этом инстинкт самосохранения сторонников АТМ, поскольку попытка дать строгое определение понятию АБ приведёт к очевидному пониманию его противоречивости. А это поставит под угрозу неплохо «фондируемое» и ставшее привычным благополучие АТМ-завсегдатаев канторовского «трансфинитного рая». Таким полукриминальным и лженаучным способом АТМ – «клан», расправился со своими оппонентами.
И, наконец, пятая ложь. Навязывание математическому сообществу «ужастика», что доказательство Теоремы о несчетности континуума является столь сложным, что доступно только избранным профессионалам. Многие математики поверили в этот миф и признали свою некомпетентность при обсуждении фундаментальной теоремы Кантора о несчетности континуума. В качестве доказательства вопиющей ложности этого мифа А.А.Зенкин предлагает сравнить методологию доказательства теоремы Кантора и всем известной теоремы Пифагора.
В теореме Пифагора, отмечает А.А.Зенкин, в доказательстве используются три (!) элементарных понятия математики (понятие прямоугольного треугольника, понятие подобия треугольников, понятие пропорции) и выполняются три (!) математические операции: два умножения и одно сложение алгебраических выражений. Само доказательство (без рисунка) занимает 5 (пять!) строчек. В доказательстве Кантора используются три (!) элементарных понятия математики (понятие натурального числа, понятие действительного числа и понятие бесконечной последовательности занумерованных действительных чисел) и не выполняется ни одной (!) математической операции. Само доказательство занимает 5 (пять!) строчек, написанных на языке элементарной логики второй половины XIX века [Там же].
Корректность этого доказательства встречает серьезные возражения со стороны выдающихся математиков, логиков и философов. «По своим парадигмальным последствиям для философии, логики, математики и психологии познания теорема Кантора не имеет себе равных. Столь различная эпистемологическая «судьба» столь похожих по формальным критериям (и по «кричащей» тривиальности доказательств) указанных теорем объясняется тем, что доказательство теоремы Кантора использует (неявно) противоречивое понятие актуальной бесконечности » [Там же].
На этом аргументе А.А.Зенкин не останавливается и переходит непосредственно к анализу диагонального метода (ДМ) как доказательства теоремы Кантора о несчетности континуума.
Рассматривая каноническую форму ДМ, русский ученый приходит к выводу, что «его (Кантора) диагональное доказательство количественной несоизмеримости двух бесконечных множеств X и N основано на том факте, что бесконечное множество X всегда содержит один лишний элемент (канторовское новое АД-д.ч. х*), для нумерации которого, «как всегда», не хватает одного элемента из бесконечного множества N, или, формально, из того факта, что бесконечное множество X имеет на один элемент больше, чем бесконечное множество N. Я думаю, это — именно то место канторовского доказательства, которое всегда вызывало категорическое отторжение (неприятие) со стороны научной интуиции выдающихся математических профессионалов (см. Список-1)» [Там же]. А.А.Зенкин приводит оценку подобного доказательства Витгенштейном: « Человек день за днем трудится в поте лица своего – составляет список всех действительных чисел, и вот, когда список, наконец-то, закончен, появляется фокусник, берет диагональ этого списка и на глазах изумленной публики с помощью таки-довольно «эзотерического» алгоритма превращает ее в … анти-диагональ, т.е. в новое АД-действительных чисел, которое не содержится в исходном списке. Такого рода диагональное доказательство Кантора представляет собой занятие для идиотов, которое не имеет никакого отношения к тому, что в классической логике принято называть дедукцией» [Wittgenstein L., Remarks on the foundations of mathematics. — Blackwell, Oxford, 1956.].
Более того, русский математик впервые обнаруживает уникальный факт в канторовском доказательстве. Ключевым моментом канторовского доказательства является явное использование метода контр-примера. А « сам контр-пример не отыскивается в множестве всех возможных реализаций данного общего утверждения, а алгоритмически дедуцируется из того общего утверждения, которое этот контр-пример и призван опровергнуть (в форме дедуктивного вывода [B ® ØB], здесь B= «список (1) содержит все д.ч. из Х»)» [А.А.Зенкин. Трансфинитный рай Георга Кантора: Библейские сюжеты на пороге Апокалипсиса. – [Электронный ресурс]. URL: http://www.com2com.ru/alexzen/].
В результате знакомства АТМ-профессионалов с открытием А.А.Зенкина возникла острая полемика, в которой « проявился весь липовый профессионализм ряда признанных АТМ-авторитетов именно в области элементарной логики» [Там же].
Резюмируя итоги полемики, А.А.Зенкин приходит к следующему неожиданному выводу: « Возникает скандальная ситуация! – Более ста лет выдающиеся (и не очень) профессионалы в области мета-математики, математической логики, аксиоматической теории множеств и прочие бурбакисты каждый год учат (правильнее сказать зомбируют) новые поколения студентов, «как правильно доказывать» несчетность континуума с помощью знаменитого диагонального метода Кантора, абсолютно не понимая логической природы этого метода!
Воистину, «патологический казус, от которого, — согласно Брауэру, — грядущие поколения придут в ужас»! – Или, скорее, будут смеяться «от глубины души», но … «до полного упаду». – Над кем? – Я думаю, что над теми 90% «работающих» математиков, которые на целое столетие «совершенно бескорыстно» уступили свою «королеву всех наук» для явно «нецелевого использования» «левополушарными больными». Ибо смеяться над больными, даже левополушарными – грешно и бессмысленно» [Там же].
Завершает критический анализ ДМК–доказательства русский математик историей драматического парадокса Давида Гильберта, предложенного около 80 лет назад. В 20-х годах прошлого века Д.Гильберт, для демонстрации фундаментальных различий между конечными и бесконечными множествами в канторовской теории множеств, предложил популярный парадокс под именем «Гранд Отель». Изложение самого парадокса довольно громоздко, поэтому сформулируем его сущность. Парадокс «Гранд Отель» демонстрирует фундаментальное свойство бесконечных множеств: «… если к бесконечному множеству прибавить конечное или счетно-бесконечное множество, то мощность первого множества не изменится» [Там же].
Сравнивая ДМК-доказательство с парадоксом Д.Гильберта, А.А.Зенкин приходит к замечательному выводу: ДМК-доказательство несчетности континуума является дедуктивной моделью (в смысле Тарского) парадокса «Гранд Отель» Д.Гильберта.
В парадоксе Д.Гильберта мы имеем дело потенциально-бесконечным процессом, который имеет следующее фундаментальное свойство: пока этот процесс не закончится, « нет никаких (логических и математических) оснований утверждать, что допущение «Х — счетно» является ложным. Следовательно, в том случае, если множество Y1 является счетно-бесконечным, утверждение Теоремы Кантора «Х — несчетно» — недоказуемо» [Там же].
Приведенные аргументы, делает вывод А.А.Зенкин, свидетельствуют что «теорема Кантора о несчетности континуума – недоказуема. Это значит, что различение бесконечностей по количеству элементов является мифотворчеством. Но если несчетность континуума недоказуема, то теория трансфинитных множеств Г.Кантора является не просто «наивной», а откровенной лже-наукой, и потому трансфинитный «рай» Г.Кантора может быть закрыт без всякого ущерба для реально «работающей» математики» [Там же].
Завершая изложение критических исследований А.А.Зенкина, посвященных теории бесконечных множеств Георга Кантора, хотелось бы подчеркнуть важность его следующего вывода. Теорема Кантора является неверной с точки зрения классической логики Аристотеля.
4. Критика аксиоматического подхода А.А.Зенкина
Аксиоматический подход, предложенный А.Зенкиным для понятия АБ и ПБ является, с нашей точки зрения, методологически не корректным.
Аксиома Аристотеля и аксиома Кантора сформулированы через понятие бесконечности, которое строго и формально не определено. Исходя из формулировки аксиом следует, что ПБ и АБ являются видами бесконечного как такого, т.е. рода.
Второй момент. Понятие ПБ и АБ Аристотель рассматривал исходя из собственного учения о бытии и сущности основанной на законах классической логики (традиционной). В то время как Кантор, в своей теории множеств исходил из пифагорейско-платоновской исследовательской программы. Учение о бытии и сущности у Платона альтернативное перипатетической философии и согласуется с диалектической логикой и принципом совпадения противоположностей.
Аристотель не рассматривал понятия АБ и ПБ как контрадикторные, прежде всего потому, что понятие бесконечности является очень специфическим и к нему неприложимы принципы и законы традиционной логики. Аристотель называл его незаконнорожденным понятием, которое вообще не дано ни нашему чувству, ни мышлению. Бесконечное существует только в возможности, а не в действительности. Ибо если бы оно существовало в действительности, то было бы неким (определенным) количеством, или конечной величиной. Следовательно, бесконечное существует как свойство.
Бесконечность, согласно Аристотелю, есть там, где беря некоторое количество, всегда можно взять что-нибудь за ним. А там где вне ничего нет – это целое. Бесконечное это то что отсутствует у нечто, будучи вне его. «Целым и ограниченным (бесконечное] оказывается не само по себе, а по отношению к другому; и поскольку оно бесконечно, оно не охватывает, а охватывается. Поэтому оно и не познаваемо, как бесконечное, ибо материя [как таковая] не имеет формы. Таким образом, ясно, что бесконечное скорее подходит под определение части, чем целого, так как материя есть часть целого, как медь для медной статуи. Если же оно охватывает чувственно воспринимаемые предметы, то и в области умопостигаемого «большое» и «малое» должны охватывать умопостигаемые [идеи], но нелепо и невозможно, чтобы непознаваемое и неопределенное охватывало и определяло» [Аристотель . Собр. соч. в 4-х томах. Т.3, Москва, «Мысль», 1981, C.120].
Следовательно, у Аристотеля концепция бесконечности рассматривается в тесной связи с ключевыми категориями его философии: формы — материи, возможности — действительности, части – целого. В этом контексте понятие АБ не контрадикторное ПБ, а совершенно немыслимое с точки зрения логики Аристотеля. Контрадикторное ПБ является скорее понятие конечного, как отношение неопределенного и определенного. Если же ПБ рассматривать в контексте часть – целое, то ему больше подходит определение части. Тогда по отношению к нему, актуально бесконечному более соответствует понятие целого. В этом случае ПБ является понятием соподчиненным понятию АБ. Именно так и трактовал его сам Г.Кантор.
Таким образом, для Аристотеля можно говорить только о бесконечности в единственном смысле как ПБ. Не может к нему находиться в отношении понятие, которое не признаётся как понятие, т.е. АБ. Да и само понятие ПБ является неопределенным, непознаваемым и не имеющим действительности.
Вот этот особенный статус понятия бесконечности, о котором говорит Аристотель, и не позволяет к нему применить традиционные операции формальной логики. Понятие ПБ не является математическим объектом в строгом смысле слова.
То, что понятие бесконечности не принадлежит, в строгом смысле, к математике, следует из определений числа и величины. Приводим, ещё раз, определение Аристотеля. “Количеством называется то, что делимо на составные части, каждая из которых, будет ли их две или больше, есть по природе что-то одно и определенное нечто. Всякое количество есть множество, если оно счислимо, и величина — если измеримо. Множеством же называется то, что в возможности делимо на части не непрерывные, величиной — на части непрерывные… Из всех этих количеств ограниченное множество есть число, ограниченная длина линия, ограниченная ширина — плоскость, ограниченная глубина — тело» [Аристотель. Соч. в 4-х томах. Том 1. М.: Мысль, 1976, С.164]. Из приведенного отрывка Аристотеля следует, что основным предметом математики выступает понятие величины и числа. Число это ограниченное множество, величина это — ограниченное геометрическое пространство (линия, плоскость, тело). Неограниченное множество и неограниченное пространство и есть бесконечность, как две формы количества, не имеющие границ, конца или предела. Поэтому они являются неопределенными, а, следовательно, и непознаваемыми.
Более того, бесконечность для Аристотеля это свойство мышления, прежде всего, а не предмета физики или математики. «Доверять же мышлению в вопросе о бесконечном нелепо, так как избыток и недостаток (в данном случае) имеются не в предмете, а в мышлении. Ведь каждого из нас можно мысленно представить во много раз больше, чем он есть, увеличивая его до бесконечности, однако не потому находится кто-то за городом или имеет какую-то величину, что так мыслит кто-то, а потому, что так есть [на самом деле]; а то, [что кто-то так мыслит], будет [для него] случайным обстоятельством» [Там же]. Если бесконечное не существует в предмете, то, что мы тогда аксиоматизируем – деятельность мышления? А какое отношение к этому имеет математика? Ведь её предметом является чистое количество: число и величина?
Понятие актуальной бесконечности Кантор конструирует, следуя традиции пифагорейцев, которые, как свидетельствует Аристотель, «составляли величины из чисел». Кантор полагает, что непрерывную величину можно измерить числом как истинным множеством неделимых единиц. Понятно, что такой подход совершенно неприемлем для Аристотеля. Для него величина делится только на делимые части. Следовательно, величина не может быть составлена из неделимых. В противном случае, не получат разрешения апории Зенона о противоречии движения, а также невозможно будет объяснить возможность движения, непрерывность времени и пространства.
Согласно аксиоме Кантора, по Зенкину, следует, что он отрицает потенциальную бесконечность. Кантор не только не отрицал ПБ, но вообще не рассматривал её как собственно бесконечное. Для него ПБ — это переменная конечная величина. Более того, он полагал, что если принимать ПБ, то тем более следует принимать АБ.
Вывод следующий. В аксиомах Аристотеля и Кантора, сформулированных Зенкиным, не отражается действительное отношение к понятию ПБ и АБ Аристотеля и Кантора. В обоих аксиомах, в аксиоме Аристотеля (IV век до н.э.): «Все бесконечные множества являются множествами потенциально-бесконечными», и в более ста лет де-факто существующей и контрадикторной ей аксиоме Кантора (XIX век н.э.): «Все бесконечные множества являются множествами актуально-бесконечными» [ см. А.А.Зенкин. Трансфинитный рай Георга Кантора: Библейские сюжеты на пороге Апокалипсиса. – [Электронный ресурс]. URL: http://www.com2com.ru/alexzen/], родовое понятие «бесконечное множество» — определяется через свой вид. В аксиоме Аристотеля – через потенциально-бесконечные множества, в аксиоме Кантора – через актуально- бесконечные множества. Ни понятие ПБ, ни АБ, не являются математическими объектами в строгом смысле слова, поскольку они существуют только в возможности, непознаваемы и неопределены. Понятие АБ и ПБ не являются ни числом, ни величиной, а есть свойство нашего абстрактного рассудочного мышления.
Все сказанное не имеет отношение к той части работы Зенкина, в которой он на основе классической логики доказывает, что теорема Кантора о несчетности континуума недоказуема. Зенкин показал, что диагональный метод Кантора (ДМК), положенный в основу доказательства теоремы является специфической версией контр-примера, хорошо известному ещё Пифагору и Евклиду. А знаменитый парадокс «Гранд Отель» Д.Гильберта является дедуктивной моделью (в смысле А.Тарского) ДМК-доказательства несчетности континуума Г.Кантора. На основании этой модели, Зенкин делает вывод, что ДМК-доказательство является некорректным с точки зрения классической логики. Следовательно, несчетных множеств не существует, и все бесконечные множества имеют одинаковую мощность. Таким образом, все грандиозное «Учение о трансфинитном» Г.Кантора терпит крах.
Таким образом, главный вывод, который напрашивается при внимательном изучении теоремы о несчетности континуума и основанная на ней теории трансфинитных чисел Кантора, состоит в том, что её ложность довольно легко (как показал А.А.Зенкин) опровергается на основе классической логики Аристотеля.
И не менее важный, последний вывод. Теория Кантора не случайное явление в европейской математике, а закономерный результат отождествления понятий числа и величины, приведший к постепенной арифметизации математики, её спекулятивности и неумеренной абстрактности.
5. Тайна потенциальной бесконечности
Не менее важный вопрос, который невольно затронул Зенкин, доказывая противоречивость теоремы Кантора о несчетности континуума, имеет непосредственное отношение к сущности признанной в математике потенциальной бесконечности.
В 20-х годах прошлого века Давид Гильберт предложил популярный парадокс под именем «Гранд Отель» (далее, для краткости, — ГО), который иллюстрирует фундаментальное различие между конечными и бесконечными множествами в канторовской (равно как и в современной аксиоматической) теории множеств. Изложение самого парадокса мы не будем делать, поскольку он довольно громоздкий. Его содержание состоит в том, что он очень наглядно демонстрирует основное свойство бесконечных множеств: если к бесконечному множеству прибавить конечное или счетно-бесконечное множество, то мощность первого множества не изменится.
Зенкин показывает, что ДМК-доказательство несчетности континуума является дедуктивной моделью (в смысле Тарского) парадокса ГО Д.Гильберта [А.А.Зенкин. Трансфинитный рай Георга Кантора: Библейские сюжеты на пороге Апокалипсиса. – [Электронный ресурс]. URL: http://www.com2com.ru/alexzen/].
Установив, что в методе ДНК Кантор использует не АБ, а ПБ процесс, Зенкин отмечает, что никто не узнает истинность утверждения этой теоремы, поскольку бесконечный процесс не имеет последнего элемента.
Зенкин показал, актуальная бесконечность Кантора, являясь необходимым условием ДМК-доказательства несчетности континуума, в действительности, представляет собой потенциально-бесконечное «рассуждение». «Это доказывает, что «актуальное» и «бесконечное» в рамках канторовского доказательства Теоремы о несчетности континуума являются (логически и алгоритмически) контрадикторными понятиями, и, следовательно, понятия «актуальное» и «конечное» являются алгоритмически тождественными» [Там же]. А если это потенциально бесконечное утверждение, то его истинность установить невозможно, поскольку бесконечный процесс не имеет последнего элемента. Этот вывод Зенкина подтверждает наше предположение, что понятию ПБ контрадикторно понятие конечного, а не АБ.
«Таким образом, — пишет Зенкин, — впервые доказано великое интуитивное провидение (и предостережение !) Аристотеля, Евклида, Лейбница, и многих других (см. Список-1) выдающихся логиков, математиков и философов о том, что «актуальная бесконечность» является внутренне противоречивым понятием (нечто вроде «оконеченной (Кантором) бесконечности») и потому его использование в математике – недопустимо» [Там же].
К сожалению, доказывать внутреннюю противоречивость понятия актуальной (завершенной, т.е. законченной, оконеченной) бесконечности, является, в известной мере, напрасный труд, ввиду его очевидной непосредственной противоречивости. В рамках классической аристотелевской логики это просто невозможно. В контексте спекулятивной (диалектической) логики, которая отрицает закон противоречия, это вполне допустимо.
Зенкин также обнаруживает, что каноническая форма канторовского диагонального» доказательства теоремы о несчетности континуума, тождественна канонической бесконечной форме (П2) парадокса «Лжеца»:
«Некто утверждает «Я — лжец». — Лжец ли он? Если он лжец, то он лжет, утверждая, что он лжец; следовательно, он не лжец. Но если он не лжец, то он говорит правду, утверждая, что он лжец; следовательно, он лжец, или, короче (здесь А =»Я — лжец»): [A ® ØA] и [ØA ® A] (П1)» [Там же]
Зенкин также отмечает, « Что моделирование парадокса лжеца не аналоговой вычислительной машине, доказывает. Что этот парадокс имеет не не конечную форму а следующую бесконечную A ® ØA ® A ® ØA ® A® ØA ® A ® … (П2) и не существует логических и математических причин, поводов или оснований для завершения этого потенциально-бесконечного процесса» [Там же].
В итоге, русский математик делает любопытный вывод. « Следует подчеркнуть, что именно бесконечная форма (П2) реализует необходимые и достаточные условия (в строгом логическом и математическом смысле) самого феномена парадоксальности. В таком случае истинная «семантика» этого парадокса состоит вовсе не в том, что высказывание «Я — лжец» «не может быть ни истинным, ни ложным», а в том, что это высказывание, напротив, является одновременно и истинным, и ложным «в одно и то же время, в одном и том же месте и в одном и том же отношении». Другими словами, в парадоксе «Лжец» в форме (П2) смешаны-перемешаны истина и ложь, а это значит, что истина и ложь становятся неразличимыми »[Там же].
С этим трудно не согласиться. Согласно Платону, беспредельное есть то, что имеет неопределенно-количественную характеристику и не допускает строгого определения. Беспредельное он называет «неопределенной двоицей», оно всегда имеет два значения и не может принять одного значения, не может определиться «… бесконечное может существовать так, как существует день или как состязание — в том смысле, что оно становится всегда иным и иным » [П.П.Гайденко. История греческой философии в её связи с наукой. – [Электронный ресурс]. URL: http://www.philosophy.ru/library/gaid/0.html].
Возникает вопрос, каков логический смысл платоновского понятия бесконечного как процесса «становления всегда иным и иным»? На наш взгляд, в самом понятии потенциальной бесконечности неявно заложен принцип, отрицающий закон противоречия. Это «иное и иное», вместо «нечто либо иное», есть принцип неопределенности. Если закон противоречия в интерпретации Аристотеля формулируется следующим образом: «Невозможно, чтобы одно и то же вместе было и не было присуще одному и тому же и в одном и том же смысле», то, в нашем случае с определением ПБ, «одно и то же» тождественно по смыслу понятию «иного» у Платона. Следовательно, в определении Платона, мы имеем дело с утверждением, отрицающим закон противоречия. Например, рассмотрим ряд натуральных чисел: 1, 2, 3, 4, 5… как пример потенциальной бесконечности. Если мы возьмем любую пару соседних чисел, то невозможно, чтобы истинными были все три типа их отношений по величине: 3 >4, 4 >3, или 3 =4. Если мы возьмём конечное число 4, то, например, в отношении его величины, оно не может быть больше самого себя. Тогда как, в бесконечном числовом ряде, значение числа всегда меняется, и мы не можем применить закон противоречия как закон определенности к нему. Поэтому, потенциальной бесконечности, в равной степени, присущи все числа натурального ряда: и 1, и иное(2), и иное (3), и иное (4). Поэтому знак дизъюнкции надо заменить на конъюкции. А введение закона coincidentia oppositorum вместо закона противоречия, приводит к парадоксам. А что такое парадокс? Это противоречивое суждение.
И наконец, пример парадокса Лжеца. Некто говорит: «Я лгу». Если он при этом лжет, то сказанное им есть ложь, и, следовательно, он не лжет. Если же он при этом не лжет, то сказанное им есть истина, и, следовательно, он лжет. В любом случае оказывается, что он лжет и не лжет одновременно [Логический словарь-справочник. Н.И. Кондаков. Наука. М.,1976. С.433]. В этом парадоксе мы имеем дело с сознательным нарушением закона противоречия. Невозможно, чтобы некто в одном и том же отношении лгал и не лгал. А это нарушение заложено в структуре парадокса.
Таким образом, как показывает Зенкин, и это следует из анализа этого парадокса на основе классической логики, нарушение закона противоречия неявно заложено в содержании понятия потенциальной бесконечности, которая и приводит к феномену парадоксальности. Если мы говорим о ряде натуральных чисел, то каждое из натуральных чисел составляющих ряд, и входит и не входит в бесконечный ряд натуральных чисел. Сначала число, например 5, входит, когда мы при исчислении дошли до него, а затем, его меняет число 6 и так далее. Определенность постоянно меняется, а, следовательно, возможно невозможное, появления парадоксов.
Если в понятии АБ противоречивость и парадоксальность этого понятия очевидна, то в понятии ПБ она скрыта.
Постигая природу ПБ, нельзя обойти вниманием понятия арифметической и геометрической бесконечности. Рассмотрим эти понятия подробнее.
Последовательность натурального ряда чисел 1, 2, 3, …, (1)
представляет собой первый и самый важный пример бесконечного множества. Уже со времен Гегеля арифметическую бесконечность натурального ряда 1+1+1+ … в силу ее бесперспективности именуют «плохой» или «дурной» бесконечностью.
Геометрическая бесконечность состоит в неограниченном делении отрезка пополам. Паскаль писал по поводу геометрической бесконечности следующее: «Нет геометра, который бы не полагал, что пространство делимо до бесконечности. Без этого нельзя ему обойтись, как человеку нельзя быть без души. И тем не менее нет человека, который понимал бы бесконечную делимость …» [А.П. Стахов Под знаком «Золотого Сечения»: Исповедь сына студбатовца. Глава 5. Алгоритмическая теория измерения. 5.5. Проблема бесконечности в математике. Потенциальная и актуальная бесконечности. – [Электронный ресурс]. URL: http://www.trinitas.ru/rus/doc/0232/100a/02320046.htm].
Действительно, это предельно важнейший вопрос, который неразрешим в рамках господствующей сейчас антропоцентрической парадигмы.
«Первым наивным впечатлением, производимым явлениями природы и материей, — пишет Д.Гильберт, — является впечатление чего-то непрерывного, континуального. Если мы имеем перед собою кусок металла или некоторый объём жидкости, то нам навязывается представление о том, что они неограниченно делимы, что сколь угодно малый кусок их опять-таки обладает теми же свойствами. Но повсюду, где методы исследования в физике материи достаточно усовершенствованы, мы наталкиваемся на границы этой делимости, которые лежат не в несовершенстве нашего опыта, а в природе самой вещи, так что можно было бы прямо-таки воспринимать тенденцию современной науки, как освобождение от бесконечно малого; теперь можно было бы старому тезису «natura non facit saltus» (природа не делает скачков) противопоставить антитезу: «природа делает скачки» [Гильберт Д. О бесконечном. Источник сканирования: Гильберт Д. О бесконечном //Его же. Основания геометрии. — М.-Л., 1948. 491 c. (сокращённая статья из Mathematischen Annalen, т. 95.) – [Электронный ресурс]. URL: http://www.fidel-kastro.ru/matematika/gilbert/hilbert2.htm].
«Бесконечная делимость существует только в математике. В природе, опытами физики и химии нигде не встречается – следовательно, это только математическая идея – продукт математического мышления! Идея бесконечной вселенной господствовала долгое время до Канта и после. Но это представление является оборотной стороной ограниченности нашего опыта и процесса познания» [Там же].
Свойство геометрической бесконечности как неограниченной делимости отрезка пополам неразрешимо в рамках геометрии, а требует привлечения философии и теологии.
Во-первых, процесс деления отрезка выражает фундаментальное свойство рассудочного мышления — разрушение (деление) исследуемого предмета. Рассудок по отношению к своим предметам действует разделяющим образом, благодаря этому достигается определенность.
Во-вторых. Бесконечная делимость отрезка связана с тем, что геометрический отрезок есть форма непрерывного количества. А само количество есть абстракция чувственных вещей безразличная к качеству.
В предметном вещном мире чистого количества нет, все вещи имеют меру и благодаря ей тождественны себе и отличаются от других. Мера же есть непосредственное единство качества и количества. В геометрическом отрезке мы имеем дело с безмерностью, т.е. выхождением меры за пределы своей качественной определенности. Любая предметная вещь имеет границы своего качественного бытия. Если они разрушаются, то и разрушается сама вещь. Поэтому чувственную (конечную) вещь нельзя делить до состояния потенциальной ( дурной) бесконечности. Качественная определенность вещи противостоит этому процессу деления. Например, кусок дерева можно делить до тех пор, пока куски от деления сохраняют свойства этого дерева, т.е. до молекулярной границы молекулы целлюлозы. Дальнейшее деление молекулы целлюлозы это процесс деления уже другой вещи, следовательно, процесс деления древесины имеет нижнюю границу — молекулы целлюлозы. Молекулярное деление нижнюю границу будет иметь на атомном уровне. Деление конкретных атомов элементов приведет к делению до уровня субатомных частей и т.д. Следовательно, любое деление предметных вещей конечно. Если же мы рассматриваем процесс деления без учёта качества и меры, то процесс деления действительно становится бесконечным. Но, что мы тогда мерим? Абстракцию конечных вещей – материю. Материи как предметной чувственной вещи (в естественной, нативной, неизмененной реальности) не существует, это такой же продукт отвлеченной мысли, как и сам геометрический отрезок.
Таким образом, и геометрический отрезок и материя делимы до дурной (потенциальной) бесконечности. Но здесь мы имеем дело не с реальными чувственными вещами, а с чистым количеством, которое не имеет меры в самом себе, поэтому постоянно выходит за свои пределы. Не случайно, Гегель в «Науке логики» писал, что понятие количества содержит в себе необходимость выхождения за свои границы.
Возвращаясь к определению Аристотеля: «Количеством называется то, что делимо на составные части, каждая из которых, будет ли их две или больше, есть по природе что-то одно и определенное нечто…» [Аристотель. Соч. в 4-х томах. Том 1. М.: Мысль, 1976, С.164], очевидно, что математика имеет дело с чистым количеством, т.е. не с чувственным количеством конечных вещей, которые изучает физика, а с абстрактным чистым безмерным количеством – числом и величиной. Поэтому в чувственной природе как предмете физики нет не только актуальной, ни потенциальной бесконечности. Мир конечен как в экстенсивном, так и в интенсивном смысле. Не случайно, Аристотель отмечал, что бесконечное не дано ни чувству, ни уму, и называл его незаконным понятием. Бог расположил всё в тварном мире согласно мере, числу и величине (Священное Писание).
В своей иерархии форм познания, Аристотель после метафизики (под которой он в строгом смысле понимал теологию как науку о вечном) как первой философии, ставил физику, а уже затем математику. И это совершенно справедливо, поскольку предмет математики – чистое количество, имеет свои корни в чувственной вещественной природе. Её предметом выступают число и величина как формы абстрактного количества. Историческое развитие абстрактной формы в математике привело к тому, что основным предметом её изучения стала сфера идеальных математических объектов: число, величина, точка, прямая, множество и т.д., во многом не совпадающая с миром реальных физических объектов. Понятие потенциальной бесконечности – одно из них. Следовательно, вывод, который здесь напрашивается, состоит в том, во-первых, что необходимо чётко осознавать особенности и границы математики и естественных наук. И, во-вторых, в исследовании природы (физике, биологии и т.д.) необходимо опираться и исходить из содержания непосредственного предмета, а не из априорных математических моделей. И хотя история математики имеет много примеров обратного взаимодействия, тем не менее, эта практика имеет много принципиальных исключений.
6. Теория чисел и теория множеств Г.Кантора
«Предмет теории чисел совпадает с
предметом (изучения) всей математики».
А.М.Виноградов
Исторически, формирование понятия числа происходило на основе формальной операции обобщения (расширения) объема за счёт включения в состав его новых видов чисел (множеств).
Первые представления о числе возникли из счета людей, животных, плодов, различных изделий и пр. Результатом являются натуральные числа: 1, 2, 3, 4, …
При счете отдельных предметов единица есть наименьшее число, и делить ее на доли не нужно, а иногда и нельзя, однако уже при грубых измерениях величин приходится делить 1 на доли. Исторически первым расширением понятия числа является присоединение к натуральному числу дробных чисел. Введение в употребление дробных чисел связано с потребностью производить измерения. Измерение какой-либо величины заключается в сравнении её с другой, качественно однородной с ней и принятой за единицу измерения. Это сравнение осуществляется посредством специфической для способа измерения операции «откладывания» единицы измерения на измеряемой величине и счёта числа таких откладываний. Так измеряется длина посредством откладывания отрезка, принятого за единицу измерения, количество жидкости — при помощи мерного сосуда и т.д.
Дробью называется часть (доля) единицы или несколько равных ее частей.
Обозначаются: где m и n — целые числа; — сокращение дроби; — расширение. Дроби со знаменателем 10 n , где n — целое число, называются десятичными.
Среди десятичных дробей особое место занимают периодические дроби: — чистая периодическая дробь, — смешанная периодическая дробь
Дальнейшее расширение понятия числа вызвано уже развитием самой математики (алгебры). Декарт в XVII в. вводит понятие отрицательного числа, давшего его геометрическое истолкование как направленности отрезков. Создание Декартом аналитической геометрии, позволившее рассматривать корни уравнения как координаты точек пересечения некоторой кривой с осью абсцисс, окончательно стёрло принципиальное различие между положительными и отрицательными корнями уравнения, их истолкование, оказалось, по существу одинаковым.
Числа целые (положительные и отрицательные), дробные (положительные и отрицательные) и нуль получили название рациональных чисел. Всякое рациональное число может быть записано в виде дроби конечной и периодической.
Совокупность рациональных чисел оказалась недостаточной для изучения непрерывно изменяющихся переменных величин. Здесь оказалось необходимым новое расширение понятия числа, заключающееся в переходе от множества рациональных чисел к множеству действительных (вещественных) чисел. Введение действительных чисел происходило путём присоединения к рациональным числам иррациональных: иррациональные числа — это бесконечные десятичные непериодические дроби.
Иррациональные числа появились при измерении несоизмеримых отрезков (сторона и диагональ квадрата), в алгебре — при извлечении корней, примером трансцендентного, иррационального числа являются π, e .
Отчётливое определение понятия действительного числа даётся одним из основоположников математического анализа И. Ньютоном во «Всеобщей арифметике»: «Под числом мы понимаем не столько множество единиц, сколько отвлечённое отношение какой-нибудь величины к другой величине того же рода, принятой нами за единицу». Эта формулировка даёт единое определение действительного числа, рационального или иррационального. В дальнейшем, в 70-х гг. 19 в., понятие действительного числа было уточнено на основе глубокого анализа понятия непрерывности в работах Р. Дедекинда, Г. Кантора и К. Вейерштрасса.
По Дедекинду, свойство непрерывности прямой линии заключается в том, что если все точки, составляющие прямую, разбить на два класса так, что каждая точка первого класса лежит левее каждой точки второго класса («разорвать» прямую на две части), то либо в первом классе найдётся самая правая точка, либо во втором — самая левая точка, т. е. точка, в которой произошёл «разрыв» прямой.
Совокупность всех рациональных чисел свойством непрерывности не обладает. Если совокупность всех рациональных чисел разбить на два класса так, что каждое число первого класса будет меньше каждого число второго класса, то при таком разбиении («сечении» Дедекинда) может оказаться, что в первом классе не будет существовать наибольшего числа, а во втором — наименьшего. Так будет, например, если к первому классу отнести все отрицательные рациональные числа, нуль и все положительные числа, квадрат которых меньше двух, а ко второму — все положительные числа., квадрат которых больше двух. Такое сечение называется иррациональным. Затем даётся следующее определение иррационального числа.: каждому иррациональному сечению в совокупности рациональных чисел сопоставляется иррациональное число, которое считается большим, чем любое число первого класса, и меньшим, чем любое число верхнего класса. Совокупность всех действительных чисел, рациональных и иррациональных, уже обладает свойством непрерывности.
Обоснование Кантора понятия действительного числа отличается от обоснования Дедекинда, но также основывается на анализе понятия непрерывности. Как в определении Дедекинда, так и в определении Кантора используется абстракция актуальной бесконечности. Так, в теории Дедекинда иррациональное число определяется посредством сечения в совокупности всех рациональных чисел, которая мыслится как данная вся целиком.
Все действительные числа можно изобразить на числовой оси. Числовая ось (числовая прямая):
а) горизонтальная прямая с выбранным на ней направлением;
б) начало отсчета — точка 0;
в) единица масштаба
[Большая советская энциклопедия. – [Электронный ресурс]. URL: http://dic.academic.ru/dic.nsf/bse/150404/Число].
К настоящему времени существует семь общепринятых уровней обобщения чисел: натуральные, рациональные, действительные, комплексные, векторные, матричные и трансфинитные числа. Отдельными учеными предлагается считать функции функциональными числами и расширить степень обобщения чисел до двенадцати уровней
[Анищенко Евгений Александрович. «Число как основное понятие математики». – [Электронный ресурс]. URL: http://www.referat.ru/referats/view/7401].
Русский ученый Озолин Э.Э. высказал важную мысль, которая очень точно передаёт современную интеллектуальную атмосферу в математическом сообществе. Все знают, что теория чисел является самым сложным и важным разделом математики. Тем не менее, теорию чисел как бы не замечают. Тогда как самые незначительные изменения в этой теории, способны вызвать «шторм» во всех разделах математики [Озолин Э.Э. (Ozes) Октябрь 2004 года. Понятие числа. – [Электронный ресурс]. URL: http://ozes-world.narod.ru/MtMetaMt/1_4/Mt1_4.htm].
Более того, — с удивлением пишет Э.Э.Озолин, — несмотря на то, что древние греки знали о числах далеко не всё, более печальным является то обстоятельство, что «у современных математиков (не говоря уж обо всех остальных) понятия и знания о числе порой уступают древнегреческим.
Это, согласитесь, уже нонсенс » [Там же].
В качестве подтверждения этого соображения, Э.Э.Озолин проводит исторический анализ принципов построения понятия числа и приходит к следующему выводу. Европейская математика, особенно с XIII века, понятие числа строит по принципу вложенности сфер Фалеса, «то есть, множество натуральных чисел вкладывают в множество целых чисел, множество целых чисел вкладывают в множество рациональных чисел, множество рациональных чисел вкладывают в множество действительных чисел, множество действительных чисел вкладывают в множество комплексных чисел и т.д.)» [Там же]. « И, несмотря на то, что и Курт Гёдель с позиций формальной логики (еще в 1931 году), и я с позиций метаматематики, уже давно доказали и передоказали, что пятислойная структура вложенных сфер не может быть полной и логически верной, мы вновь и вновь сталкиваемся с ошибочными «школьными догмами» в виде якобы справедливых утверждений о том, например, что натуральные числа являются подмножеством рациональных чисел.
Поэтому я еще раз хочу обратить Ваше внимание на то, что такого не может быть. Например, в рамках математики мы можем говорить лишь о формальном равенстве натурального числа 1 (единица) рациональному числу 1.00(0) единице. При этом логический, математический (и физический!) смысл этих чисел совершенно разный. Например, натуральная единица есть число, которое при сложении с имеющимся дает следующее число, рациональная единица — число, при умножении на которое данное число не меняет смысл !!! Как единица может изменить смысл» [Там же] ???
«Более того, — продолжает Э.Э.Озолин, — натуральные и рациональные числа принадлежат совершенно разным металогическим структурам. Поэтому мы не можем говорить даже о формальном математическом родстве этих чисел.
На первый взгляд может показаться, что обозначенная мной проблема логического различия натуральных и рациональных чисел «яйца выеденного не стоит». А большинство математиков, если и согласятся со мной, но наверняка скажут, что «единицы — они и в Африке единицы, и какая разница какой математический и логический смысл в них вкладывать, одинаковый или разный» [Там же].
Но такой взгляд большое заблуждение — “вредный миф школьного образования», который не имеет под собой никакой математической и логической базы. «И при более внимательном и подробном рассмотрении оказывается, что различие в логическом смысле натуральных и рациональных чисел влечет за собой достаточно серьезные последствия практического применения математики» [Там же].
И в заключение, Э.Э.Озолин делает следующий откровенный вывод: «… математика — очень вольная наука, и строгость математики лишь кажущаяся. В математике можно строить любые, самые невероятные аксиоматические структуры, и исследовать их, какими бы бессмысленными и отвлеченными от реальной действительности они не были. Другими словами, выдумывай и пробуй сколько душе угодно. В метаматематике это сделать практически невозможно, и все структуры метаматематики, так или иначе, связаны с реальной действительностью. Как это ни парадоксально, но реальная действительность оказывается гораздо богаче «нашего воображения«[Там же].
Возвращаясь к непосредственной теме нашего исследования, можно сделать следующий вывод. Все виды чисел (числовых множеств) имеют различную логическую природу и математические свойства. Поэтому методологически неверно строить теорию чисел путём непосредственного обобщения. Первостепенное отношение этот вывод касается натуральных и действительных чисел. Единица натуральных чисел и единица действительных чисел имеют совершенно различное происхождения и различные математические свойства. Нельзя линейкой измерить количество яблок; в равной мере, невозможно, только умея считать и не имея под рукой линейки, — измерить длину стола. Невозможно одно свести к другому. Единица первых неделима, тогда как вторых обязательно делима. Натуральные целые числа и есть собственно числа в строгом смысле, тогда как действительные числа принадлежат к такой форме количества как величина. Смешение формы числа и величины, идущее ещё от пифагорейцев, является главным источником современного кризиса в математике и важнейшей предпосылкой арифметизации геометрии и теории множеств Г.Кантора, поскольку идея построения делимых математических объектов из неделимых лежит в основе конструирования понятия актуальной бесконечности Г.Кантора.
Ещё одно замечание. Современные математики не только не понимают природу числа, как правильно подметил Э.Озолин, но и не понимают логической и математической природы величины и других фундаментальных понятий математики (например, множества).
Вот, например, что пишут известные математики о величине:
«Величина — одно из основных математических понятий, смысл которого с развитием математики подвергался ряду обобщений», — пишет А.Н. Колмогоров [ Колмогоров А.Н. Величина. — БСЭ. — Т. 7. — М., 1951. C. 340]. «Эта … теория — учение о величине — играет вряд ли не важнейшую роль в деле обоснования всей математики», — писал крупный советский математик В.Ф. Каган [ Каган В.Ф. Очерки по геометрии. — М.: Московский университет, 1963. С. 109].
Остановимся на последнем, у которого смысл понятия величины наиболее последователен и ясен. «…для математика, — писал В.Ф.Каган, — величина вполне определена, когда указаны множество элементов и критерии сравнения» [Там же, С. 107]. Другими словами, величина– это множество однородных предметов, сопоставление элементов которых позволяет применить термины «равно», «больше», «меньше». Возникает встречный вопрос, если мы сопоставим определенное множество натуральных чисел с другим определенным множеством тех же натуральных чисел, например числа 5 и числа 7, то мы можем применить к ним вышеупомянутые термины? Вопрос риторический. Предложенное определение понятия величины, на самом деле, свидетельствует о том, что его автор совершенно не различает эти два фундаментальные понятия (числа и величины). Сторонники теории множеств и сам Кантор также сетовали, что основное понятие этой теории также трудно поддаётся определению. Э.Озолин в своей статье отмечает, что очень трудно дать определения математики как предмету [Озолин Э.Э. (Ozes) Октябрь 2004 года. Понятие числа. – [Электронный ресурс]. URL: http://ozes-world.narod.ru/MtMetaMt/1_4/Mt1_4.htm].
Чтобы убедиться, что все эти сомнения не имеют под собой оснований, необходимо снова вернутся к Аристотелю, который в нескольких определениях даёт исчерпывающие ответы на наши вопросы.
“Количеством называется то, что делимо на составные части, каждая из которых, будет ли их две или больше, есть по природе что-то одно и определенное нечто. Всякое количество есть множество, если оно счислимо, а величина — если измеримо. Множеством же называется то, что в возможности делимо на части не непрерывные, величиной — на части непрерывные…Из всех этих количеств ограниченное множество есть число, ограниченная длина линия, ограниченная ширина — плоскость, ограниченная глубина — тело» [Аристотель. Соч. в четырех томах. Т.1. Метафизика. С.164].
Из этого фрагмента Аристотеля. Мы получаем следующие строгие определения.
Математика – это наука, предметом которой является чистое количество.
Количество — это то, что делимо на составные части, каждая из которых будет ли их две или больше, есть по природе что-то одно и определенное нечто.
Множество – это количество, которое счислимо, т.е. делимо на части не непрерывные.
Величина – это количество, которое измеримо, т.е. делимо на части непрерывные
Число – это ограниченное множество.
Линия – ограниченная длина.
Плоскость – ограниченная ширина.
Тело – ограниченная глубина.
Из этих положений следует :
Единица числа не имеет размерности, является единицей счёта, т.е. неделима, поскольку мы считаем только целыми числами.
Единица величины всегда делима.
Единица числа – это самая чистая форма абстрактного количества, т.е. это форма безразличная к геометрическому пространству.
Единица величины это чистое количество плюс геометрическое пространство.
Геометрическое пространство – это абстракция физической реальности. Физическая реальность имеет качественную определенность и протяженность. Если абстрагироваться от качественной определенности физической реальности мы получим геометрическое пространство.
Формально и единица числа и единица величины – есть число, но сущность и математические свойства этих чисел различны. Из единицы числа невозможно получить единицу величины. Тогда как из величины можно получить чистое число. Для этого необходимо абстрагироваться от геометрического пространства – размерности. Эти моменты хорошо разобраны в «Физике» Аристотеля.
Следовательно, из числа (в строгом смысле) нельзя получить величину. А поскольку предметом арифметики выступает понятие числа, а предметом геометрии величина, то геометрию невозможно свести к арифметике. Это разные способы существования количественной определенности материального мира.
Таким образом, в основе современной математики лежит глубокое заблуждение – незаконное отождествление числа и величины, арифметики и геометрии. Понятие величины более фундаментально, поскольку из него мы можем получить понятие числа. Кроме того, это понятие «связывает» математику с физикой, создаёт препятствия для неоправданной формализации и спекулятивных построений. Поэтому арифметизация геометрии привела к вырождению предмета математики, её формализации (бурбакизации) и теории трасфинитных чисел. Арифметизация математики это, по сути, процесс редукции предмета математики к числу.
