РОЛЬ НАЗВ У МАТЕМАТИЦІ ЯК УТВОРЕННІ ЧИСТОГО РОЗУМУ
Жити в суспільстві та бути незалежним від нього неможливо
(Арістотель та Ленін)
Автори вже майже забули, з якими труднощами вони стикалися при вивченні елементарної математики в школі та під час засвоєння різних розділів так званої вищої математики на фізичному факультеті Київського університету (1964—1969 роки).
Але вони добре пам’ятають, що вивчення цих фрагментів величезної, химерно орнаментованої будівлі математичного знання починалося із запам’ятовування назв найпростіших і водночас найфун- даментальніших математичних реалій (англійською обидва поняття зливаються в одне — basic). Можна з приємністю згадати терміни «ціле число», «дріб», «трикутник», «трапеція», «функція», «похідна», «диференціальне рівняння», «матриця», «лінійний простір», «інтеграл» тощо. Вони вкарбувалися в свідомості та згодом автоматично вигулькували звідти, коли вчителі або університетські викладачі343 розповідали про їх застосування в фізиці для теоретичного подання або моделювання різновидів та атрибутів досліджуваних реалій.Далі автори в своїй науковій діяльності (1971 — досі) застосовували математичні реалії (з точки зору професійних математиків на недостатньо строгому рівні344), які не мають прямої фізичної або візуальної інтерпретації, тобто безпосереднього прямого відношення до сформованих у тих же авторів уявлень про форми диференціації матерії та відповідні явища на кшталт надпровідності (ОГ) та форми диференціації наукового знання й пізнання (ВК), але які були конче потрібні для їх наукової праці. Тому вони скептично ставилися до відомого визначення математики Фрідріхом Енгельсом. Він, як добре було відомо всім радянським математикам та фахівцям з її філософських питань, стверджував, що «чиста математика має своїм об’єктом просторові форми та кількісні відношення дійсного світу»345. Автори, певна річ, були знайомі з цим широко розповсюдженим формулюванням, але не критикували його, хоча їм під час навчання в університеті були відомі об’єкти вивчення математики, які, поза сумнівом, не вкладалися в прокрустове ложе енгельсівського трактування.
Прикладів безліч, відтак назвемо лише кілька: нескінченні ряди, невласні інтеграли, функції Гріна та абстрактні багатовимірні простори.«Виправданням» їхньої невиправданої мовчанки можна вважати те, що за радянських часів згадане трактування було де- факто офіційною та єдино можливою точкою зору на математику, її природу та відношення до нематематичних світів. Певною мірою воно навіть залишало певній простір для власної математичної та філософської думки. Відомо, що математики творчо використовували тоді цю можливість, про що свідчить доволі високий рівень математики в СРСР346. Були також деякі, обмежені правлячою ідеологією можливості й для розвитку філософії математики. Так, трактуючи ці форми та відношення як онтичний базис філософських категорій в їхньому діалектико-матеріалістичному розумінні, певні автори намагалися пояснити універсальність філософського та математичного мислення347. Зокрема, стверджувалось, що перше осмислює категорії якісно, тоді як друге — кількісно. Зрозуміло, що зараз, спираючись на розроблені уявлення про будову будь-яких систем знання, подібна праця на тему відношення математики та філософії мала б бути зовсім іншою348.
Варто додати, що, чесно кажучи, принаймні в університеті та в подальшій науковій роботі автори даного тексту не переймалися питаннями про онтичний статус потрібних їм математичних реалій (про які писав Енгельс), розглядаючи їх переважно як знаряддя для розв’язання проблем кількісного моделювання фізичних явищ (ОГ) та якісного моделювання понять і наукових теорій (ВК). Зауважимо, що й їх викладачі з математики та автори книг із математики, які самотужки засвоювали ОГ та ВК, майже не торкалися питань онтичного статусу математичних реалій. Математичні дисципліни викладалися навіть фізикам-теоретикам сугубо як ефективний, але формальний інструмент для розв’язку фізичних завдань. Ситуація покращилася з послабленням ідеологічного тиску в останнє десятиліття радянської влади, коли стали перекладатися праці західних математиків та фахівців з історії й філософії математики, погляди яких були альтернативними радянському канону, що бездумно спирався на застарілу енгельсівську точку зору349.
Зараз багато інформації про різні філософські позиції щодо математики можна знайти в західній літературі, яка доступна в Інтернеті. Введення в пошукову стрічку Google словосполучення «philosophy of mathematics» відгукується більше, ніж двома міль-
4.28. Роль назв у математиці як утворенні чистого розуму йонами посилань. Навіть побіжний критичний аналіз наявних точок зору потребує окремого ретельного аналізу, реалізація якого виходить за межі даного розділу. Проте автори визнають, що їх аналіз проблематики назв математичних реалій здійснювався під впливом цієї літератури, з якою вони ознайомилися та яку намагалися осмислити в світлі виокремлення називних підсистем систем математичного знання.
Таким чином, не будучи професійними математиками, ми не бажаємо глибоко занурюватися в онтичні та методологічні математичні «війни», але будемо намагатися оперувати тим матеріалом, щодо важливості та необхідності якого серед математиків існує єдність. Мається на увазі, що які б різні погляди на математику, її природу та специфіку не розділяли математиків, які б протилежні філософські позиції вони не займали щодо існування математичних реалій, першим та необхідним кроком у формуванні уявлень про ці реалії є їхнє іменування, тобто надання їм певних назв. Важливість назв математичних реалій дала Анрі Пуанкаре350 підстави для його визначення математики, як «мистецтва давати ту ж саму назву різним речам»351.
Перш, ніж зробити подальші конкретні кроки, слід визначити специфіку нашого підходу, яка полягає у розгляді ролі та функцій назв математичних реалій як елементів називних підсистем систем математичного знання. Цим реаліям, ясна річ, відповідають певні предметні галузі (рис. 4.19).
Рис. 4.19. Взаємозв’язки назв внутрішніх складників системи математичного знання та математичних реалій
4.28.1. Зауваження щодо використаних назв
Згідно з метою даного розділу якимось чином потрібно стисло назвати той продукт, який створюють і вивчають математики.
На жаль, для цього предмету досліджень у літературі немає усталеної загальної назви. До вже запропонованих назв належать математич-ні: «ідеї», «поняття», «форми», «концепти», «конструкції», «кон- структи», «об’єкти», «структури», «множини» тощо. На тлі цього різноманіття є безліч назв, які йменують окремі частини загального математичного об’єкта. Це такі назви, як «числа», «геометричні фігури», «математичний аналіз», «рівняння», «функції», «простори», «числення», «алгебри», «групи», «кільця», «категорії» тощо.
Надалі використовуватимемо загальну назву «математичні реалії» для позначення того, що вивчають математики та що є тією платформою, користуючись якою вони створюють нове знання. Мотивацією такого вибору можна вважати дві причини. По- перше, для математиків вони є реальними предметами пізнання, які створені їх розумом та які постійно змінюються в процесі подальшого їхнього уточнення та пізнання. По-друге, математичні реалії вивчають саме математики. Певні математичні реалії є складниками предметної галузі відповідної системи математичного знання. В цьому сенсі такі системи є предметно-специфічними (domain-specific). Так, різного типу числа є складниками предметних галузей різних версій теорії чисел, а одновимірні, двовимірні та тривимірні геометричні фігури належать до предметної галузі геометрії, яка була викладена ще в Початках Евкліда. Зазвичай припускається, що в першому наближенні у предметній галузі має сенс виокремити математичні реалії самі по собі (per se). В такому ж наближенні в предметну галузь атомної фізики входять лише атоми самі по собі. Тим не менш у подальшому аналізі з’ясовується, що нічого змістовного неможливо сказати про окрему математичну реалію без залучення її атрибутів, зокрема враховуючи її відношення до інших однотипних реалій.
Але якщо від назв математичних реалій перейти до самих реалій, то, як правило, про них доречно висувати твердження, враховуючи відношення між ними. Наприклад, багато чого можна додати про конкретне натуральне число, проаналізувавши його як елемент множини натуральних чисел, а про певний трикутник — як елемент множини всіх трикутників.
4.28.2. Чи завжди мають рацію висловлювання видатних математиків про їх науку?
Представники природничих наук вивчають зовнішні матеріальні реалії й перевіряють експериментальним шляхом твердження про них, отримані за допомогою систем природничого знання. Поза сумнівом, їх думки про творчі процеси дослідження цих реалій є цікавими з точки зору психології, культурології, історії, викладання науки і виховання молодих науковців. Певна річ, що напрочуд цікавими та вельми важливими є й міркування видатних математиків про їхню професійну діяльність та математику взагалі352, 353. Але такі міркування, на жаль, практично не торкаються проблеми математичних реалій, які вони досліджують.
Відмінність тверджень математиків та природознавців про предмети їх дослідження354 полягає в тому, що внаслідок невизначеності онтичного статусу того, що вивчають математики, їх думки про математичну творчість є більш різноманітними та менш визначеними (парадокс, бо математика справедливо претендує на найбільшу точність серед усіх видів людської діяльності!), ніж у природознавців. Треба підкреслити, що там, де математики переходять до математичного трактування задач природничих наук (здебільшого фізики) або інженерних застосувань, вони чітко зазначають предмет дослідження та модельний характер математичного підходу до опису цього предмета355. Проте тоді вони звертають із «шляхетного» шляху математики на манівці прикладних проблем, де їх чекає успіх та неабияка слава, але за рахунок утрати «чистоти риз». У цьому зв’язку необхідно заперечити думці356, висловленій відомим російським викладачем фізики Віле- ном Бронфманом у його чудовій книзі: «З іншого боку, найбільш абстрактні, загальні властивості часопростору вивчає математика. Математиками розроблено потужний апарат, який дозволяє по- іншому підходити до моделей, які пропонують фізики. Цей математичний апарат дає можливість глибоко аналізувати моделі та в багатьох випадках приводить до нетривіальних результатів».
Насправді, математичний апарат вивчає властивості часу й простору лише остільки, оскільки сформульована фізична задача. Фізики відповідальні за фізичний зміст моделей незалежно від того, чи є використаний ними математичний апарат складним або простим. Ускладнення математики, необхідне для належного дослідження «нової» фізики, не змінює взаємостосунки між фізикою та математикою. Для фізиків математика є лише знаряддям (a tool, an instrument). Якщо ж математик будує фізичні моделі, то в цей момент він змінює професію на суміжну. А якщо фізик під час теоретичних досліджень починає, скажімо, проводити абстрактні дослідження властивостей спеціальних функцій, то він неминуче стає математиком. Висока кваліфікація, яку, починаючи з XIX століття, мали й мають і фізики, й математики, дозволяє їм, як булгаковському царю Івану Васильовичу351, «змінювати професію» (згідно з дотепною інтерпретацією п’єси режисером Леонідом Гайдаєм, який разом із драматургом Владленом Багновим написав чудовий сценарій відповідного фільму).У цьому сенсі математичний апарат виконує для фізика- теоретика службову, допоміжну роль, як і навіть найсучасніше, найкраще технічне обладнання для фізика-експериментатора. Ані без першого, ані без другого неможливо обійтися. Математика, яку використовує теоретик, концентрує в собі величезну працю поколінь видатних математиків так само, як вакуумний насос або тунельний мікроскоп є творінням думки й золотих рук сотень фізиків, хіміків, матеріалознавців і інженерів. Але для інших науковців-користувачів і насос, і теорія груп є лише засобами для фізичних досліджень. Мусимо підкреслити ще раз: коли теоре- тик/експериментатор полишає (звісно, на певний проміжок часу) фізику й створює новий математичний апарат/нове матеріальне устаткування для досліджень, то в першому випадку він стає математиком, а в другому — фізиком та інженером у іншій галузі фізичної науки. Яскравим прикладом видатного ученого, який впродовж блискучої кар’єри поступово перейшов від «чистого» математика до лідера славетної мюнхенської школи фізиків- теоретиків, був німецький дослідник Арнольд Зоммерфельд358.
Цікаво зазначити, що плутанина із розмежуванням фізики та математики дуже яскраво виявляється в названій елементарною, але дуже непростій з ідеологічної точки зору галузі «шкільної» математики, а саме, складанні рівнянь359. Якщо уважно подивитися на ці задачі здебільшого побутового змісту, то легко побачити, що вони зачіпають і логіку, і фізику, і хімію. Певна річ, що після того, як рівняння або система рівнянь складено (складені), настає «зірковий час» математики, аби розв’язати ці рівняння. Але весь аналіз результатів (адже трапляються навіть і так звані «не- фізичні» розв’язки!) обов’язково містить і міркування, які виходять за межі математики як такої. Тому й кажуть добрі люди про природничо-математичний склад мислення та створюють фізико- математичні ліцеї. Математика й фізика завжди ідуть поруч, хоча й залишаються різними царинами людської діяльності.
Те, що ми зараз підкреслили, торкнувшись елементарної математики з її арифметичним та алгебраїчним рівнем обчислень, справедливо й для «вищої», так званої «прикладної математики»360, яку ще зачепимо згодом. Предметною галуззю для неї може бути, наприклад, сукупність машин і механізмів, створених людством, тоді вона називається «теоретичною механікою»361, «будівельною механікою»362, «опором матеріалів»363 тощо. Іншим предметом досліджень є властивості (атрибути) об’єктів природи, наприклад, плинність рідин і газів. Тоді прикладна математика називається «аеродинамікою»364 або «гідродинамікою»365. Коли предметом досліджень стають інші різноманітні властивості неживої природи, прикладна математика відкидає нав’язану їй традицією сором’язливість і приймає більш притаманну їй назву «теоретична фізика». «Вища» прикладна математика відрізняється від своєї елементарної сестри, яку вивчають у середній школі, насамперед тим, що засобами досліджень замість алгебраїчних стають звичайні диференціальні рівняння366, диференціальні рівняння в часткових похідних367, інтегральні рівняння368 тощо. Але принциповою спільною рисою цих розгалужень прикладної математики можна вважати те, що не абстрактні об’єкти «чистої» математики, а предмети й матеріали, які нас оточують та існують поза нашою свідомістю, є предметною галуззю досліджень. Робочим методом вказаної науки є складання рівнянь: алгебраїчних, диференціальних, інтегральних, матричних. Розв’язування цих рівнянь теж не є інтелектуальною працею з абстракціями, а на кожному кроці розв’язки порівнюються з експериментом, всі наближення перевіряються на предмет збереження фізичного сенсу відповідей на запитання, поставлені при складанні вихідних рівнянь.
Прикрим фактом є те, що в своїх метависловлюваннях про математику як науку та її предметну галузь видатні математики не демонструють доказовість та переконливість, яка їм притаманна у професійних конкретних атрибутивних твердженнях про математичні реалії. Така невизначеність стає зрозумілою, якщо взяти до уваги нескінченість математичної науки, яка стрімко розвивається, особливо в наш час, коли кількість математиків зростає, а комп’ютеризація дуже допомагає математикам створювати нові галузі математики. Крім того, поступово виникає розуміння математичною спільнотою того, що підвалини їх улюбленої науки не є міцними брилами, а становлять ажурну конструкцію, коливання якої час від часу призводять до неймовірних струсів у інтелектуальному сприйнятті проблеми обґрунтування математики369. Те, що деякі визнані математичні авторитети кажуть про так звану математичну інтуїцію370, може бути поширено й на їхні роздуми про математику. Такі свідчення неможливо перевірити, як і психоаналітичні припущення про існування у свідомості ід, его та суперего371. Вони мають пояснювальну силу лише для тих, хто в них вірує.
Багатовікові суперечки стосовно того, що та як вивчають математики, досі не закінчилися формуванням єдиної точки зору. Відсутні також якісь об’єктивні засоби дослідження процесів, які відбуваються в свідомості математиків (або споживачів математики) під час виготовлення згідно з певним алгоритмом нового знання в цій царині або застосування старого знання з метою проведення необхідних операцій (наприклад, обчислень)372. За цих умов інтроспективні думки математиків, як і природознавців, мають суто суб’єктивний характер. Він визначається не лише їх освітою, професійним досвідом, філософськими позиціями, а й їхнім визнаним колегами оригінальним внеском в ту чи іншу математичну науку та уявленнями про системи математичного знання.
4.28.3. Самокритичні застереження математиків
Математики часто супроводжують свої думки про математику взагалі та про те, що вони досліджують та/або змінюють, застереженнями типу «вірю», «вважаю», «думаю». Проте чим більш визнаним математичною спільнотою є внесок дослідника в його галузь, тим вірогідніше його думки стосовно математики у цілому сприймаються його колегами та невтаємниченою публікою як незаперечні істини. Утім, догматизації цих висловлювань перешкоджає низка обставин.
Розгляньмо деякі з них. Якщо брати до уваги сучасних математиків, то вони працюють за умов диференціації математики на безліч вузьких дисциплін, що робить їх висловлювання загального характеру доволі обмеженими. Як не дивно, але сучасні нечисленні універсали з досягненнями в різних математичних дисциплінах практично не висловлюються про математику в загальному сенсі, залишаючи робити це філософам математики, які знають складну математику сьогодення доволі поверхово. Можливо через свої надзвичайно широкі інтереси універсалам не вистачає часу на оригінальне розмірковування щодо математики, й вони обмежуються традиційними загальними зауваженнями про значення математики як частини культури, що саме по собі не викликає жодних заперечень. Зокрема, вони вказують на подібність математики до класичної музики та на її роль як постачальника
4.28. Роль назв у математиці як утворенні чистого розуму різних мов для інших наук373. Крім того, не сприяє визнанню якоїсь авторитетної позиції як остаточної абсолютної істини те, що практично завжди знаходяться не менш видатні математики, які критикують уявлення про математику і стиль мислення інших колег та подеколи навіть ставлять його під сумнів цілком.
Прикладом є сприйняття способів отримання Анрі Пуанкаре нових оригінальних результатів з боку групи французьких математиків, відомих під псевдонімом Н. Бурбакі. Її представники є прихильниками формально строгого доведення математичних тверджень, у той час, як, на їх думку, багато (істинних, що справдилося лише згодом!) тверджень Пуанкаре були зроблені за допомогою його розвиненої інтуїції. Наприклад, Жан Дьєдонне, один із засновників цієї групи, аналізуючи піонерську працю Пуанкаре Analysis Situs, в якій закладені засади алгебраїчної топології, писав наступне: «У ній, як і в багатьох інших працях, Пуанкаре дав волю своїй могутній уяві й своїй надзвичайній «інтуїції», яка лише дуже зрідка зводила його з належного шляху; майже в кожному її розділі є оригінальна ідея. Але нам не слід шукати точних визначень, і, інтерпретуючи контекст, часто доводиться здогадуватися, що він мав на увазі. Для багатьох результатів він просто не дав жодних доказів, і коли він намагався навести докази, навряд чи хоча б один аргумент не викликає сумнівів. Стаття справді є планом майбутнього розвитку абсолютно нових ідей, кожна з яких вимагала створення нової техніки, яка б поставила її на міцну основу»374. Ось чому інший відомий математик американець Маршал Стоун казав із сарказмом, що «для Бурбакі Пуанкаре був втіленням диявола. Для дослідників хаосу та фракталів Пуанкаре, звичайно, є богом на Землі»375.
Цей приклад показує доцільність міркувань про математику не «взагалі», а з урахуванням її об’єктивної диференціації на конкретні системи математичного знання. Дійсно, по-перше, Дьєдонне висловлюється не про математику в цілому, а про окрему математичну дисципліну (алгебраїчну топологію), неявно припускаючи існування ще двох інших дисциплін (алгебри та топології), кожна з яких є сукупністю субдисциплін зі своїми системами алгебраїчного та топологічного знання. По-друге, він звертається до запропонованої Пуанкаре системи математичного знання — початкового варіанта системи алгебраїчно-топологічного знання. По-третє, він виокремлює принаймні такі її складники, як засади, ідеї, визначення, аргументи, доведення як вид техніки,
тобто сукупність визнаних та ефективних дій, операцій, методів і процедур. Навіть цих зауважень досить, аби усвідомити, що лише перехід від загальних розмислів про математику до розгляду окремих систем математичного знання дає можливість конкретно міркувати саме про ці системи, як про фрагмент величезного масиву математичних знань.
Підкреслимо, що самі форми наявного та нового математичного знання не зводяться до формулювання тверджень про атрибути математичних реалій376. Ці твердження не можуть бути сформульовані без гіпотез про ці реалії, їх моделі, проблеми в термінах цих моделей, методи вирішення цих проблем тощо. Нове математичне знання теж здобувається в межах наявних форм, яким згодом надається раніше невідомий сенс. Процеси породження нового знання у формі нових онтичних тверджень відбуваються таким чином за допомоги змістовної трансформації вже існуючих складників наявної системи наукового знання. Це тим паче стосується й отримання нового знання у межах нової системи знання, яка формується. Тлумачення цих процесів у вигляді дедукції нових тверджень із відомих аксіом за сталими правилами виводу чи із узагальнення індуктивних спостережень є таким же наївним спрощенням, як і погляд на людський організм, обмежуючись виключно його скелетною основою.
Іншими словами, нові твердження про предметну галузь системи математичного знання не виникають випадково, у відриві від цієї системи наукового знання. Згадаймо, що Ньютон вказував на те, що стояв на плечах попередників. Отже й знання про природу досліджуваних предметних галузей отримується у межах та за допомогою вже наявних систем знання та їх трансформацій377 або впродовж процесів формування нових систем знання. Ці міркування та висновки підкріплюються результатами проведеного вище аналізу функціонування і розвитку систем фізичного й хімічного знання у ході отримання нового знання в цих ца- ринах. Підкреслимо, що майже «непомітну», але незамінну та необхідну роль у цих процесах відіграють назви реалій з відповідних предметних галузей і назви складників систем наукового знання.
Авторам могли би дорікнути, що вони виходять із апріорного існування систем наукового знання та оминають важливі питання щодо їх виникнення. На це можна відповісти вимушеною «скромністю» авторів, оскільки, на їхню думку, на ці питання, як і на питання про виникнення Всесвіту («Всесвітів»?), життя, людини, мислення тощо, на даний час у людства не існує переконливих, обґрунтованих та загальновизнаних відповідей378.
Надії деяких радянських та пострадянських філософів науки на те, що синергетичний підхід, який у домінуючому дискурсі частини номенклатурних філософів замінив позірну діалектичну демагогію, риторику та фразеологію, допоможе у вирішенні зазначених питань, виявилися марними. Численні спроби їх розв’язання перетворилися на жонглювання синергетичною термінологією на традиційні теми індуктивно-дедуктивних або діалектико-схоластичних розмов без якогось змістовного та глибокого просування в предмет аналізу заради з’ясування чинників та обставин виникнення систем наукового знання. Зараз такі безплідні теревені фактично зникли із «західного» філософсько- наукового простору, мовби їх і не було. Натомість їхня шалена популярність у пострадянському філософському середовищі свідчить про вторинне та поверхневе знайомство їх адептів із конкретними галузями науки, які вони намагаються інтерпретувати учнівськими міркуваннями379.
Ось чому автори поставили перед собою значно скромніше завдання аналізу вже наявних систем наукового знання. В межах полісистемної реконструкції йдеться лише про дослідження їх будови, змін і взаємозв’язків. Уважаючи математику наукою, точніше розгалуженою та постійно зростаючою мережею взаємно проникаючих математичних наук (всупереч думці Фейнмана!380), ми далі припускаємо, що системи математичного знання є системами нау - кового знання, отже, побудовані так само, як інші системи наукового знання. Як і решта таких систем, системи математичного знання мають відповідні предметні галузі, в межах яких вони, точніше науковці, які опанували системи знання, отримують нові результати. При цьому зміни системи знання приводять до зміни уявлень про її предметну галузь та навпаки. Як і завжди для наукових систем, важливу роль у царині математики відіграють називні підсистеми.
Якщо підсумувати викладене вище про математику з точки зору називних підсистем її теорій, то можна стверджувати, що специфіка математичної діяльності полягає у тому, що її творці не тільки вигадують назви математичних реалій, а й конструюють уявлення про ці реалії, тобто будують те, що називається математичної реальністю. Наведемо розлогу цитату: «математик створює те, що можна назвати інструментами мислення з метою дослідження математичної реальності [яку він сам у співпраці з іншими математиками побудував та досліджує — курсив О. Г, В. А]. їх не слід плутати з самою математичною реальністю. Десяткова система, наприклад, є знайомим інструментом мислення, але було би неправильно надавати [особливе — ОГ, ВК] значення цифрам, які з’являються в числі... Серед багатьох методів, що є в розпорядженні математика для вивчення математичної реальності, я особливо думаю про аксіоматизацію. Це дозволяє ставити задачі класифікації для математичних об’єктів, визначених дуже простими умовами. Таким чином відомо, наприклад, як точно визначити список усіх скінченних полів. Скінченне поле — це скінченна множина, забезпечена законом додавання та множення таким чином, що кожне ненульове число має зворотне. Правила додавання і множення такі ж, як і звичайні для додавання і множення раціональних чи дійсних чисел. Можна показати, що для кожного простого числа р і кожного цілого числа п існує одне і лише одне скінченне поле, яке має рп елементів, і що будь-яке скінченне поле належить до цього списку. Теорема такого роду дає впевненість, що певна галузь математики була досліджена в найвіддале- ніших куточках принаймні, що стосується переліку об’єктів — повністю досліджена, без матеріальної підтримки»381. Не ставлячи під сумнів значення аксіоматичного методу для аналізу сформованих математичних систем знання, все ж зауважимо, що він не є досить ефективним для дослідження процесів їх виникнення й розвитку.
4.28.4. Гасла та досягнення програми аксіоматизації практичних наукових теорій
Квінтесенцією стандартних уявлень математиків та філософів математики є погляд на математичні науки як на царства аксіоматичних систем знання382. Його прийняття призводить до надзвичайно обмеженого бачення математики як науки, яку створюють і вивчають математики-професіонали. Воно нав’язує універсальне дедуктивне розуміння математичних систем знання, що базується на системах аксіом. Таке тлумачення не враховує специфіку окремих предметних галузей математичних наук.
Запропонована багато десятиліть тому програма аксіоматизації реальних систем математичного знання поки що не реалізована в повному обсязі і скоріш за все є недосяжним ідеалом упоряд-
4.28. Роль назв у математиці як утворенні чистого розуму кування, втілення якого в життя є спробою наблизити динамічні, змінювані системи з доволі невизначеними межами застосування — статичними, незмінними утвореннями. Весь поступ математики в аксіоматичному освітленні приймає дивний відтінок консервативного розмотування переплутаного клубка сталого сукупного математичного знання. В цьому занадто спрощеному вигляді прогрес математики постає як нескінченне рутинне виведення нових, раніше невідомих, але імпліцитно притаманних системі тверджень, виходячи з аксіомної (аналогом якої у природничих теоріях є їхні номичні частини) підсистеми аксіоматично-дедуктивної системи знання.
З поля зору прихильників програми аксіоматизації зникають всі творчі аспекти та реальні перипетії процесів породження нового математичного знання. Мабуть тому плідно працюючі математики залишають проблему аксіоматизації створених ними систем математичного знання, принаймні в її імперативній формі, на майбутнє. Адже це завдання до вподоби тим їх колегам, які намагаються, спираючись на величезний авторитет талановитих засновників математичних (і не тільки!) галузей, втілити програму ак- сіоматизації в життя.
Полісистемна реконструкція є більш адекватним епістемоло- гічним відображенням систем математичного знання, ніж типове для значної частини математичної та філософсько-математичної спільнот моделювання будь-якої системи математичного знання як аксіоматично-дедуктивної. Останнє значно спрощує системи математичного знання порівняно з тим, яку структуру вони мають у реальних математичних дисциплінах та субдисциплінах. Зокрема, аксіоматично-дедуктивне моделювання відкидає або приховує ті складники цих систем, без яких вони неспроможні продукувати нове та раніше непередбачене знання. Підкреслимо, що на змістовному рівні згідно з полісистемною реконструкцією мають враховуватись усі, а не лише аксіоматично-дедуктивні складники системи математичного знання. Але ці системи можуть містити багато непомічених, свого роду «темних», складників, без яких неможливе існування та вдосконалення наявних систем знання. Такі складники деякою мірою аналогічні до невидимої темної матерії, яка визначає існування та еволюцію спостережуваного Всесвіту383. Крім того, програма аксіоматизації математики спрямована на побудову «остаточної», закостенілої конструкції математики, тоді як полісистемна реконструкція орієнтована
на відображення й аналіз систем математичного знання в тому вигляді, як вони репрезентовані в їх текстових версіях та з часом удосконалюються і розвиваються. Метою останніх є отримання нового математичного знання, а не «правильне» обґрунтування недосконалих з точки зору програми аксіоматизації наявних систем. Спроби виконати цю програму притаманні не лише систематизаторам математичного знання384. Різними варіантами385 програми аксіоматизації рясніє наукова література, як з математики, так і з дотичної до неї філософії386. Поза сумнівом, «аксіо- матизатори» демонструють високу ерудицію та неабияке володіння математичною логікою, але їх творчість мало що додає до розуміння сутності та прогресу практики досліджуваної досі загадкової науки — математики387.
4.28.5. Абрис функціональної дискурсивної реконструкції систем наукового знання
Полісистемна реконструкція виділяє складники реальної «живої» системи наукового знання, яка знаходиться у стані перманентних змін. Метою реконструкції є опис та пояснення отримання нового знання про відповідну предметну галузь, а тому вона характеризує атрибути складників; відкриває простір для розгляду розвитку систем через призму взаємопов’язаних узгоджених змін її складників. Ця реконструкція дає можливість розгляду у термінах складників таких традиційних функцій систем наукового знання як опис, пояснення, розуміння та передбачення явищ, процесів і станів, які асоціюються з реаліями, взятими з її предметної галузі.
Крім того, зазначена реконструкція відкриває можливість інтерпретації систем наукового знання не лише як засобів опису та пояснення їхніх предметних галузей, а й також як потужних технологій мислення про їхні предметні галузі. З’ясовується, що формами буденного мислення, на вивчення яких претендують деякі напрями змістовної логіки, не вичерпуються всі можливі форми наукового мислення. Саме неефективність буденних форм мислення в сфері наукового знання породила застосування математичної мови в системах природничого знання. Якщо вважати поняття формами мислення, то в науковому пізнанні використовуються такі типи понять як поняття моделі, поняття проблеми, поняття процедури тощо. Таким чином, у науковому пізнанні як наукові поняття використовуються всі конститутивні складники системи наукового знання, назви яких входять у назви її підсистем.
З цього ракурсу кожна система наукового знання виглядає розвиненою мережею узгоджених способів мислення про реалії з її предметної галузі. Наприклад, людина, яка опанували предмети, що вивчаються в загальноосвітній школі, міркує про наочні кількісні атрибути почуттєвих реалій оточення за допомогою чисел з елементарних (так званих «елементарних»!388) систем знання, а про просторові атрибути почуттєвих реалій — в термінах геометричних конструкцій з евклідової геометрії. Якісні відмінності між різними предметними галузями, скажімо, макроскопічними та мікроскопічними формами диференціації неживої матерії чи таксономічними формами біологічного світу, спричиняють виникнення та розвиток адекватних ним систем мислення з гомологічними складниками, які, однак, мають різні змістовні наповнення.
4.28.6. Типи дискурсу в науці
Доцільно виокремити два типи наукового дискурсу в термінах систем наукового знання. Перший — це розроблений у певній системі дискурс про її «власну» предметну галузь. Якщо звернутися до систем наукового знання, то про рух планет у Сонячній системі мислять у поняттях небесної механіки, про спектри атомів — у поняттях результатів оптичних вимірювань та термінах розв’язків квантово-механічних рівнянь, про кварки та лептони — в поняттях сучасних моделей елементарних частинок та їх взаємодій. Причому кожна з цих систем наукового знання використовує відповідні системи математичного знання з притаманними ним формами мислення. В такому сенсі науковий дискурс є предметно-орієнтованим використанням дискурсу залучених систем математичного знання. З епістемологічної точки зору кожна система наукового знання задає певне бачення і засоби мислення про її предметну галузь. В літературі з математичного дискурсу та пов’язаного з ним навчання школярів і студентів перевага надається дослідженням цього типу дискурсу389.
Другий тип дискурсу пов’язаний із мисленням про якісь предметні галузі за допомогою системи наукового знання, яка має іншу, власну предметну галузь. Прикладами втілення такого «змішаного» дискурсу є системи наукового знання з математичної фізики, математичної лінгвістики, фізичної хімії, біологічної фізики, фізичної географії тощо. Його реалізує мислення за допомогою систем математичного та фізичного знання про інші предметні галузі.
4.28.7. Уявна інтерпретація предметних галузей систем математичного знання
Якщо системи природничого знання є системами мислення про матеріальні реалії з їхніх предметних галузей, то про які об’єкти міркують за допомогою систем математичного знання? Що є предметною галуззю (або галузями) математики? Де знаходиться предмет дослідження математика, коли про нього ніхто не думає?
Отже, маємо певне розгалуження. Форми мислення можна або застосовувати для пізнання зовнішніх реалій або за їх допомогою можна досліджувати інші форми мислення. Саме математика виокремлюється на тлі інших наук [якщо ми за східноєвропейською традицією вважаємо її за науку (science) та порівнюємо з іншими науками] тим, що вона розробляє саме нові потенційні форми мислення для решти наук. Вони після визнання їх легітимності математичною спільнотою самі стають предметами дослідження за допомогою інших нових форм математичного мислення.
Тобто, кожна наявна система математичного знання може бути розглянута з двох боків. З одного боку, вона є системою створених раніше форм мислення, які досліджують інші форми мислення (уявні об’єкти), що складають відповідну предметну галузь. З другого боку, ця система є предметною галуззю для іншої системи математичного знання. Найрозвинутішими системами знання, які досліджують математичне знання, є метаматематичні системи знання. Останні, як відомо, не претендують на строгий розгляд всієї математики, а обмежуються математичним моделюванням і аналізом деяких «базових» систем математичного знання у вигляді формальних систем.
Таким чином, сучасна метаматематика орієнтована виключно на вивчення тих аспектів математики, які пов’язані з організацією й обґрунтуванням усталеного математичного знання та доведенням деяких метаматематичних тверджень про математику. Остання розщеплена на безліч предметних систем математики знання (від арифметики до симплектичної геометрії, від теорії чисел до топології), кожна з яких зазвичай організована як мережа систем математичного знання. Аби подолати дурну нескінченність, фахівці з метаматематики, по-перше, відволікаються від розвитку цих систем та, по-друге, не досліджують кожну з них окремо. Вони дотримуються метагіпотези про можливість виокремлення в будь-якій системі математичного знання її кістяка в формі статичної формальної системи390. В такому дусі вивчаються арифметика, теорія множин, алгебра чи геометрія. На цьому ґрунті сформульовані деякі загальні метаматематичні твердження про формальні системи (наприклад, теореми Геделя391) і введена в математику проблематика її засад; виникли уявлення про несупереч- ливість та повноту математичних теорій тощо392. Як інструменти дослідження формальних систем у метаматематиці найчастіше застосовують математичну логіку та теорію математичних категорій.
Серед відомих нам відповідей на природу математичних реалій, на нашу думку, найбільш природною є тлумачення чисел (число є найважливішою математичною реалією та, мабуть, однією з найперших) як форм мислення, запропонованого видатним німецьким математиком Ріхардом Дедекіндом: «Числа є вільними творіннями людського духу і слугують засобом простішого та яснішого розуміння різниці між речами»393. Якщо стисло, то всі математичні реалії є формами потенційного мислення про відомі, а також принципово можливі речі. До цього розуміння ми намагаємося додати роль та значення назв чисел для конструювання як самих чисел, так і майже всіх інших математичних реалій, принаймні тих, які нам відомі наразі. Тоді система математичного знання з її епістемологічного боку стає системою мислення про математичні реалії з її предметної галузі, спираючись на їх назви.
Таке розуміння чисел не конкретизує об’єкти, про які мислять у термінах чисел, і в цьому сенсі числа є формами математичного мислення про об’єкти, для яких числа є адекватними характеристиками. Використовуючи слушну метафору американського математика й фізика Юджина Вігнера394 про ключі та замки, які відкриваються лише за допомогою підходящих ключів, можна стверджувати, що за допомогою певних загальних форм мислення та форм математичного мислення, зокрема, можна мислити лише про адекватні ним нематематичні реалії.
Коли з’являються чи конструюються нові об’єкти пізнання в природничих науках, то можливі дві ситуації. Або для нових об’єктів математики вже заздалегідь розробили адекватні математичні форми мислення про них, або перед математиками встає завдання створити для цих об’єктів раніше не відомі математичні форми мислення. Яскравим прикладом першої ситуації є застосування теорії представлень груп395 для опису молекулярних спектрів396 та спектрів енергетичних рівнів у атомних ядрах397. Прикладом другої ситуації є відкриття398 Вернером Гайзенбергом399 матричної форми квантової механіки400, яка фактично ґрунтується на математичній теорії матриць401. Цікаво, що насправді остання була розроблена в середині XIX століття, задовго до часу створення Гайзенбергом своєї великої теорії, але дізнався він про це402 від свого наукового керівника Макса Борна403 тільки після самостійного отримання результатів, про які йдеться.
Тлумачення математичних реалій (предметів математичного дослідження) як форм мислення дає певну відповідь на онтичне питання про існування перших. Якщо вони є формами мислення, то вони існують лише тоді, коли вони виникають у свідомості тих, хто їх використовує. Але вивчити форми математичного мислення, як і будь-які інші, можливо лише через аналіз відповідних текстів, які репрезентують ці форми. Покажемо це на прикладі форм математичного мислення, пов’язаних з числами.
4.28.8. Чи є прості числа «простими»?
Досліджуючи історію виникнення та розвитку такої математичної реалії як числа, когнітивний фахівець у царині археології Каренлі А. Оверманн404 стверджує, що в певному сенсі числа є матеріальними. Мається на увазі, що їх назвами та засобами маніпулювання з ними були та залишаються окремі матеріальні речи: розподілені об’єкти, пальці, одно- та двовимірні форми, такі як камінчики чи абаки, а також письмові позначення у вигляді абеткових літер, слів і, зрештою, знайомі всім нам індійсько-арабські цифри. Під час шкільного вивчення елементарних уявлень про числа учні за допомогою вчителів фактично так тлумачать числа. Більшість учнів розуміє під числами їх цифрові подання. Причому в історії математики деякі дотичні до неї філософи ототожнювали відомі ним числа з їхніми матеріальними назвами та на цьому ґрунті заперечували можливість існування нових типів чисел. Прикладами можуть слугувати абсолютизація представлення чисел довжиною матеріальних стрижнів. Виходячи з цього, Рене Декарт вважав негативні числа фальшивими числами, а Готфрід Ляйбніц запитував, як розуміти негативну довжину?405 Про заперечення математичної легітимності уявних чисел Леопардом Ейле- ром дивись далі.
Як би там не було, відомості про числа належать до перших знань, яким навчають у школі. Проте початкове знайомство з чис-
лами формує у дітлахів вкрай поверхневе, фрагментарне, вузько утилітарне та обмежене знання про них. Тому більшість дорослих людей впродовж всього життя переконана в тому, що вивчення назв чисел, десяткової позиційної системи їхнього найменування, таблиці множення, операцій з цілими числами та дробами і практичний досвід дій з множинами речей чи їх частинами є достатнім для адекватного уявлення про те, чим є числа та які вони мають атрибути. В цілому шкільні рудиментарні відомості про числа (більшість яких до того ж швидко забувається!), породжують навіть у формально освіченої особи, яка не є професіональним математиком, ілюзію простоти понять, пов’язаних із числами.
Дійсно, числа є історично первинними математичними сут- ностями (реаліями), які люди виокремили, стали вивчати та застосовувати ще у сиву давнину406. Не випадково й те, що без певних знань про числа неможливо опанувати решту розділів навіть «елементарної» математики (арифметику, геометрію, тригонометрію, найпростіші алгебраїчні рівняння). Однак давність науки про числа не означає, що поняття про числа є елементарними й простими. Подібні уявлення дуже хибні та практично шкідливі.
Натомість справжня захоплююча, але, на жаль, мало відома широкому загалу історія вчення про числа та зміни уявлень про них супроводжувалася і супроводжуватиметься розширенням і поглибленням отриманих у дитинстві уявлень про числа й усвідомленням різноманітності та складності теорії чисел407 (не плутати з нумерологією408!). Історія науки про числа переконливо показує, що є багато різновидів чисел, кожний із них є складним, між ними існують нетривіальні зв’язки, більшість яких відкривається людству лише поступово, а сам поступ теорії чисел є нескінченним. Тому створені впродовж віків системи знання про числа безперервно змінюються, відкриваючи нові горизонти для досліджень.
Парадоксальним чином головні ознаки будь-яких предметних галузей систем математичного знання, зокрема їх складність, простіше визначати як раз на прикладі чисел. Лапідарним розглядом цього прикладу ми й обмежимося, залишаючи за лаштунками можливість застосування отриманих результатів міркувань до інших математичних реалій. Це, мабуть, є правильним, оскільки елементарні дослідження чисел є в певному сенсі такими ж початками математики, як і геометрія Евкліда. Про доцільність традиційного вивчення арифметики (тобто чисел) як першого розділу шкільної математики свідчать невдалі спроби оперти вивчення останньої на теорію множин409.
Ілюзія простоти науки про числа аналогічна розгляду (до створення потужних телескопів) галактик лише як ледве помітних неозброєному оку небесних туманних цяточок. Тлумачення галактик як безструктурних астрономічних реалій було зумовлено не їх справжньою природою, а недостатньою роздільною здатністю інструментів їхнього спостереження410. Функції телескопів при аналізі систем знання виконують різні їх реконструкції, які теж різняться за своєю здатністю «побачити» та розрізнити складники систем знання. Полісистемне бачення чисел у системі знання про них відрізняється від інших бачень тим, що воно не лише розкриває складність чисел як об’єктів дослідження й систем знання про числа, а й вказує на складники систем знання про числа.
Ми використовуємо цю реконструкцію систем наукового знання, зокрема їхніх називних підсистем, як інструмент дослідження і самих систем математичного знання (зокрема теорії чисел), і нерозривно пов’язаних з ними предметних галузей (в даному разі чисел)411. Фактично, вона відіграє роль своєрідного потужного методологічного телескопа, який дає змогу виокремити в системах математичного знання більше складників, ніж звичайно. їх не помічають через спрощеність підходів та в кращому випадку тлумачать кожний окремо, не пов’язуючи між собою. В процесі розгляду на основі нашого підходу з’ясовується також, що в конкретному випадку чисел (як об’єкта дослідження) можна зробити певні висновки, лише аналізуючи розвиток систем знання про них з точки зору їх назв.
Особлива важливість назв для глибшого розуміння того, чим є числа та інші математичні реалії, пояснюється тим, що в природознавстві можна оперувати з уявленнями про деякі реалії, використовуючи їхні різні імена («атом», «неподільна частинка речовини», «атом Резерфорда») або навіть застосовуючи «хибні» імена (на кшталт «кришталевих сфер», по яких рухаються планети, «флогістону», «ефіру» тощо). Проте в математиці такого ступеня розумової свободи не існує. Навпаки, нічого змістовного, точного й конкретного не можна сказати про числа, абстрагуючись від їх назв, які відповідають самій суті об’єктів, хоча первісний вибір назв є досить довільним. Але після цього вибору назви немовби таврують числа, що забезпечує саму можливість формулювання тверджень про числа за допомогою їх назв. Часто-густо це має наслідком ототожнення чисел з їх назвами. Натомість у випадку матеріального світу предмети існують поза нашою свідомістю, а їх існування не залежить від наявності або відсутності спостерігача та наданих їм назв. Саме тому математика не є наукою в сенсі science, тобто природничою наукою, що досліджує зовнішні по відношенню до людини матеріальні реалії. Математичні теорії подібні теоріям у природознавстві завдяки наявності в них моделей, які досліджуються за допомогою решти складників теорій. Однак моделі природознавчих теорій мають як модельовані реалії зовнішні матеріальні предмети, а математичні теорії — побудовані математиками «за образом і подобою» моделей уявні модельовані реалії. Іншими словами, натуралісти конструюють моделі, спираючись на інформацію про модельовані реалії та їх атрибути, а математики, навпаки, будують модельовані реалії, виходячи з їх моделей та атрибутів моделей. Свобода побудови і трансформації моделей природознавчих теорій обмежена умовами експериментального дослідження природи модельованих реалій, а свобода побудови та трансформації математичних реалій обмежена їх моделями та припустимими перетвореннями цих моделей.
Найпереконливішим свідченням справедливості цього висновку є ототожнення індійсько-арабських десяткових назв, тобто цифр, із самими числами. Як не дивно, але це не виправдане ототожнення, яке довело погляди непрофесійної спільноти на науку до повного примітиву, сприяло та сприяє всебічному практичному використанню чисел у всіх сферах суспільного життя. Ясна річ, що традиційна система назв чисел, яка ґрунтується на десятковій системі числення з індійсько-арабськими цифрами, не є єдино можливою. Адже всі успіхи сучасних інформаційних технологій ґрунтуються на іншій, бінарній системі числення. Але назви в бінарній системі зазвичай інтерпретуються не як первісні та адекватні назви чисел, а як зручні для комп’ютерної обробки синоніми цифрових назв чисел у десятковій системі.
Стосовно доцільності або недоцільності ототожнення об’єктів та їх назв, то вчергове наголосимо, що в природничих науках це неприпустимо ані по суті, ані з практичної точки зору. Насправді, хіба ми ототожнюємо галактики з їхніми зображеннями, отриманими за допомогою телескопів? Ці візуальні зображення та їх риси є не об’єктом, а наслідком досліджень, але виступають як емпіричний матеріал для його інтерпретації в термінах існуючих систем астрономічного знання. Без них науковці не мали б належних уявлень про те, що таке галактики, але в них ніколи не виникає сумнів щодо різниці між картинками та сукупністю зір, існування яких дає астрономам можливість отримати ці картинки. А ось математичні реалії часто-густо ототожнюються з їх назвами. Розглянемо більш докладно прояви цієї викладацько-суспільної практики на прикладі чисел.
4.28.9. Переваги та вади ототожнення чисел з їх назвами
«Необережне» поводження з різними назвами чисел іноді приховує не лише для широкого загалу, а й для самих математиків те, що числа, позначені одним загальним терміном «число», відрізняються ступенем наочності, наявністю чи відсутністю прообразів у почуттєвій та матеріальній дійсності, а також інтуїтивністю, простотою розуміння та дій з ними; складністю будови, ступенями ідеалізації та абстрактності, видами запису; сферами застосування (від фінансово-банківської справи до космології) тощо.
Наприклад, звернімося до нехтуванням різниці між числами та їх символічними назвами. У посібнику з математики, авторами якого є досвідчені викладачі вищої математики для студентів одного з найкращих вищих навчальних закладів колишнього СРСР — Московського фізико-технічного інституту зазначено: «2. Раціональні числа та їх властивості. Поняття раціонального числа та основні [точніше було б назвати найпростіші — ОГ, ВК] властивості раціональних чисел відомі [в дуже обмеженому обсязі — ОГ, ВК] з курсу математики для середньої школи. Раціональне число можна записати [назву раціонального числа !!! — ОГ, ВК] у вигляді р/д, де р — ціле [назва цілого числа !!! — ОГ, ВК], а д — натуральне число [назва натурального числа!!! — ОГ, ВК]. Зокрема, будь-яке ціле число можна записати у вигляді р = р/1. Наприклад, 0 = 0/1, 1 = 1/1»412. Натомість треба було би вказати, що назву раціонального числа можливо записати у вигляді р/д, де р — назва деякого цілого числа, а д — назва деякого натурального числа.
Тут із самого початку числа ототожнюються з їхніми символьними записами. За рекомендацію Джона Россера413, щоби не плутати числа та їх назви, доречно назви чисел брати в лапки. Проте, як не дивно, таке впровадження в практику утруднювало б виконання навіть простіших дії з числами. Коротше кажучи, прагматика перемогла (звісно, ми не впевнені, що автори вказаного вище підручника розуміли, що вони спрощують ситуацію і затьмарюють розуміння студентами свого предмета) та приховує онтологічне питання про те, де та як існують числа. Відповідь: «на папері» означала б ототожнення чисел із послідовністю друкарських чи рукописних знаків, як це й стверджують деякі математики та філософи математики.
Аналогічне ототожнення в масовій свідомості чисел з їх назвами в формі скінчених чи нескінчених комбінацій арабських/ індійських десяти цифр має майже універсальний характер. Викладаючи багато років філософію фізики для магістрів НаУКМА, майбутніх фізиків-теоретиків, один із авторів (ВК) провокатив- но просив слухачів, які достатньо глибоко вивчали різні розділи математики, написати в зошитах будь-яке число. Переважна більшість писала певну комбінацію цифр. Хоча після демонстрації певного здивування на чолі викладача та нетривалого обговорення всі приходили до висновку, що числа та їхні цифрові назви пов’язані, але все ж-таки є різними речами. Проте все, що відомо про числа, їх атрибути, різновиди та перетворення, отримується допустимими маніпуляціями з цифровими назвами (позначками) чисел.
Ототожнення чисел з їх цифровим записом пояснюється малою (фактично ніякою!) цінністю для працюючих математиків та дотичних до вживання математики нематематиків онтичного знання про те, що таке числа самі по собі в разі застосування чисел як інструментів для виконання певних практичних дій з числами. Йдеться про прагматичну зручність проведення арифметичних дій, якщо числа задані через свої записи у десятковій системі числення. Натомість використання римської системи запису чисел (яка досі залишається застарілою, але вишуканою альтернативою, відомою вузькому колу інтелектуалів) робить вкрай складними найпростіші операції з великими числами, не кажучи вже про операції типу добування кореня.
Як відомо, сучасну «цифрово-символічну» абетку для найменування чисел і дій з ними утворюють цифри 0, 1,..., 9, деякі символічні знаки «,», «/», «^», «-» тощо, індивідуальні символічні назви типу «р» та «е» тощо. Підмножиною цієї абетки є цифрова абетка, яка складається лише з десяти індійсько-арабських цифр. Застосування абетки регулюється конвенціями на кшталт використання горизонтальних і скісних рисок або індексів для іменування дробових та різноманітних особливих чисел.
Одним із правил побудови слів мови, якою йменують числа, є наступне. Якщо А — вираз, який іменує деяке, відмінне від нуля число, і а є елементом цифрової абетки, то вирази Аа й аА також іменують певні числа. Крім того, кожна з літер цифрово- символічної абетки іменує деяке число. Тобто тут постулюється однозначна взаємна відповідність між числами та їхніми цифрово- символічними назвами. Кожному дійсному числу відповідає його однозначна назва у формі його скінченого чи нескінченого цифрового десяткового запису, а кожному такому запису однозначно відповідає певне дійсне число.
Зазначимо, що з цифрових назв цілих чисел очевидні лише деякі їх властивості типу парності та непарносгі. Спираючись на такі назви, теорія чисел намагається визначити інші закономірності, якім підлягає розподіл чисел. Найвідомішою з таких закономірностей є гіпотеза про кількість простих чисел, менших заданого цілого числа, яку сформулював німецький математик Бернгард Ріман414. Зауважимо, що алгоритмічне та автоматичне, ефективне з точки зору виконання дій з дійсними числами (включно з цілими, дробовими, раціональними та ірраціональними), а радше, дій з їх назвами у вигляді послідовностей цифр, робить обговорювання онтичного статусу чисел зайвим з практичної точки зору. Це стосується як математиків, так і не математиків, які ані крихти не нервуються з приводу осмислення філософських підвалин процесів розв’язку задач або отримання ними нового знання в цій царині. Тому ці користувачі зі зневагою ставляться до філософів математики, які намагаються залучити їх до глибшого розуміння свого предмета415.
Дуже поширеною тенденцією є також ототожнення інших, значно складніших математичних реалій з їх назвами або безплідні, на наш погляд, пошуки місця416, де реалії існують, незалежно від свідомості, текстів та комунікацій людини, тобто поза створеним людством третім світом об’єктивного знання417. Такі пошуки є такими ж недоречними, як пошуки в матеріальному світі незалежного від людини та мови існування слів буденної мови, за допомогою яких описується на донауковому рівні наш Всесвіт.
4.27.10. Роль назв чисел у розвитку уявлень про числа
Як відомо, цілі числа та деякі операції з ними мали й мають (але не зводяться до!) наочні речові аналоги, що допомагає засвоїти математику в початковій школі. Операції додавання цілих чисел відповідають практичному об’єднанню предметів, які можуть бути кількісно позначені цілими числами. В реальному світі можна ділити на частини деякі почуттєві речі, що асоціюється з операцією ділення якогось цілого числа. Це в природний спосіб впроваджує в обіг дробові числа. Але вже при застосуванні операції віднімання виникають від’ємні числа, які спочатку не мали інтерпретації в світі почуттєвих реалій418. Вона з’явилася, коли від’ємні числа стали тлумачитися як борг, який можна відобразити цілими та дробовими числами. Раціональні числа мали прообразами результати вимірювання розмірів (довжини, площі та об’єму) почуттєвих речей. Останнім типом числа, який можна було асоціювати з почуттєвими речами та діями з ними, були ірраціональні числа, уявлення про які виникло під час спроб розрахувати довжину гіпотенузи прямокутного трикутника. Виникнення уявлень про нові види чисел було пов’язане зі застосуванням до назв старих чисел операцій, що породжували назви, яким не було відповідників у світі цих старих чисел. З плином часу математики робили висновки, що потрібно додавати до числового світу нові й нові типи чисел. Таким чином, нові числа конструювалися (як часто кажуть, «відкривалися», використовуючи не зовсім правильну аналогію з відкриттям матеріальних реалій) за допомогою розширення відомих операцій зі старими числами.
Підсумуємо викладене вище. Результат виконання операції додавання цілих чисел має результатом «нові» цілі числа, тоді як виконання операцій віднімання призводить до конструювання «нових» негативних чисел419; результат виконання операції ділення приводить до конструювання «нових» раціональних чисел; результат операції добування кореня з позитивних чисел — до «нових» ірраціональних чисел, а кореня з негативних чисел — до «нових» комплексних чисел. Спочатку перелічені операції, за винятком першої, трактувалися лише як безглузді дії з назвами натуральних чисел й лише з часом символи, отриманні внаслідок виконання з ними вказаних операцій, стали тлумачитися як позначення, відповідно, негативних раціональних, ірраціональних та комплексних чисел420. Із введенням нових операцій над назвами чисел, що визнаються на певному етапі розвитку математики як назви легітимних математичних реалій, відбувається конструювання із вже «звичних» назв чисел нових назв, які з часом починають тлумачитися як позначки нових типів чисел, що мають з точки зору сучасників процесу пізнання більш абстрактний характер, ніж попередні «звичайні» числа. Якщо почати з позитивних цілих (натуральних) чисел, то маємо такий ланцюжок, який породжується маніпуляціями зі «старими» числами за допомогою введення нових операцій з ними. На цих видах чисел та операцій з ними, як відомо, не закінчилася побудова світу чисел. Можна згадати хоча би введення нескінченних множин та операцій з ними421.
Чим більшою кількістю операцій із раніше відомими числами володіє особа, тим глибшим та більш деталізованим є її уявлення про числа, тобто про її числовий всесвіт. Історія математики яскраво свідчить про труднощі, з якими неминуче стикалися математики в своїх іноді плідних, а іноді невдалих спробах розширення цього універсуму. За приклад можуть слугувати дискусії стосовно залучення як легітимних членів всього числового всесвіту таких кандидатур, як ірраціональні й комплексні числа, кватерніони, нескінченно малі та нескінченно великі (трансфініт- ні) числа422. Навіть великий швейцарський математик Леонард Ей- лер423 не вважав уявні (та пов’язані з ними комплексні) числа за легітимний вид чисел, не знаходячи їм місце на числовій осі: «І оскільки всі числа, які можливо уявити, є більшими або меншими за 0, або дорівнюють нулеві, то очевидно, що ми не можемо розташувати квадратний корінь із від’ємного числа серед можливих чисел, а тому ми маємо сказати, що це неможлива величина. Таким чином, ми прийшли до ідеї чисел, які за їх природою є неможливими; і тому їх зазвичай називають уявними величинами, оскільки вони існують лише в уяві. Усі такі вирази, як ^-1, ^-2, ^-3, ^-4 тощо, є неможливими або уявними числами, оскільки вони представляють корені від’ємних величин; і щодо таких чисел можемо насправді стверджувати, що вони не є нічим, ні «більшим за ніщо», ні «меншим за ніщо»; це з впевненістю робить їх уявними або неможливими»424.
Сарказм долі полягає в тому, що всі числа є «уявними» в ейлерівському сенсі. Хоча, як показав розвиток природничих наук, уявні числа теж можна пов’язати з нематематичними реаліями425 (рис. 4.20).
Ділення знаходження коріння з цілих та раціональних чисел
ф ф
цілі числа раціональні числа ірраціональні числа............................
Рис. 4.20. Діаграма продукування «нових» чисел зі «старих»
Читачу, обізнаному з комплексними числами, пропонується побудувати аналогічну діаграму, яка відображає процес породження уявлень про комплексні числа. В світлі зазначеного можна навіть стверджувати, що первинні уявлення про нові числа виникають як наслідок оперування за допомогою визнаних легітимними дій із назвами відомих чисел. Зауважимо, що системи знань про числа можна вивчати на базі інших систем математичного знання, як це має місце у метаматематиці, яка розглядається як окрема математична наука. Своєю чергою, спроби деяких натуралістів аналізувати їх системи наукового знання подібним чином оцінюються більшістю їх колег як марна та некорисна для самої науки філософська справа. Дійсно, з одного боку, неможливо дослідження певної системи біологічного знання методами іншої системи біологічного знання, тобто методами самої біології. З іншого боку, відсутність адекватних уявлень про філософію науки, їх неякісне абстрактне викладання не дає змоги науковцям розглядати філософію науки як арсенал усвідомлення засобів та методів систем знання, які вони будують, удосконалюють та застосовують.
Певним чином організовані ланцюжки назв математичних реалій, з яких складається текстове подання системи математичного знання, слугують своєрідними люстерками, які дають уявлення про ефемерне, але об’єктивне у сенсі інтерсуб’єктивності, ментальне існування математичних реалій, які позначаються цією сукупністю назв. Приблизно в такий же спосіб, перебуваючи в театрі, ми сприймаємо акторів не як певних реальних осіб, а (за умови справжньої акторської майстерності) як описаних у текстовому сценарії персонажів426. Справжній витвір мистецтва «змушує» нас ставитися до «закодованої» в ньому реальності як такої, що існує поруч з матеріальною дійсністю, та, головне, несе нам заздалегідь приготовану, глибоко продуману інформацію про ту сферу дійсності, яку хотіли репрезентувати драматург і режисер. У певному сенсі деякі персонажі видатних літературних творів відомі нам (лише тим, хто читає книжки) значно краще427, ніж оточуючі нас живі особистості, які, навпаки, дуже часто приховують свої справжні наміри та характери. Досягається це завдяки розкриттю письменником внутрішнього світу його героїв і внутрішніх мотивів їх поведінки. Натомість ми судимо про знайомих нам людей переважно на підставі їх дій та власних слів, які можуть легко ввести в оману. Наприклад, так зазвичай діють брехливі політики.
Аналогічно «алхімія» застосування математичних реалій при описі матеріальних предметів дає нам можливість заглянути за «лаштунки» відомих нам емпіричних проявів матеріальних предметів. У цьому сенсі математика необхідна науці та культурі428 аналогічно тому, як мистецтво вибудовує фундамент загальної культури суспільства.
4.28.11. Предметні галузі систем математичного знання
Кожна окрема система математичного знання має відповідну для неї предметну галузь, про яку ця система, точніше математики, які опанували цю систему, формулюють твердження. Формами існування предметної галузі (або підмножини математичного всесвіту429) певної системи математичного знання є, як правило, сукупність математичних реалій430. Вони є реальними для математиків (!!!) у тому ж сенсі, в якому для читача або літературознавця існують персонажі художнього твору. Вигадані персонажі мешкають не в людському довкіллі, а у створеному талановитим митцем культурному світі, який має лише опосередковане відношення до конкретних людей та обставин їхнього буття. Для «оживлення» персонажів у свідомості читача інформація про них має бути передана в якійсь текстовій формі — записаному міфі, оповіданні чи романі. Проте обмірковування людиною оповідань про цей придуманий світ може допомогти їй дізнатися більше про себе, суспільне буття та його історію, породжує своєрідні стереотипні форми мислення про себе та інших людей. Яскравим прикладом грандіозного впливу літературних творів та їх героїв на мільйони живих людей слугують міфи Стародавньої Греції, Старий і Новий Заповіти, Коран, із яких черпають натхнення і оригінальні письменники впродовж тисячоліть431.
Очевидно, що персонажі, з одного боку, не існують поза читання, запам’ятовування та усвідомлення сторінок відповідних художніх творів, а з іншого, після текстового оприлюднення творів продовжують «жити» на цих сторінках навіть після фізичної кончини авторів, які вигадали персонажів силою своєї уяви. Але є ще третій аспект проблеми, який полягає в тому, що для «життя- буття» персонажів на додаток до письменника, видавця та друкаря необхідна ще наявність третіх осіб, які читають та занурюються в ці творі. Відомо, що після їх оприлюднення зміст та частина персонажів «репрезентуються» в інший спосіб: у театральних виставах, кінематографічних та телевізійних стрічках, навіть на балетній сцені. Вони стають своєрідними мемами суспільної свідомості, які вбачаються художнім утіленням певних (найчастіше бажаних) рис реальних людей, зразками для їх поведінки. Існує і зворотна тенденція, коли про «візуальні» персонажі в народі виникають літературні тексти різного штибу, наприклад анекдоти, що особливо притаманно недемократичним суспільствам, де підпис під коментарями становить небезпеку для життя і здоров’я432.
Є ще декілька схожих рис художнього твору та системи математичного знання. Хоча деякі літературні перлини на кшталт «Наодинці з собою» Марка Аврелія433 чи «Сповіді» Августинб434 описують думки та почуття їх авторів, внутрішні мотиви їхньої поведінки, але водночас вони торкаються й зовнішніх обставин життя героїв, людського оточення, політичних і військових подій у країнах, де мешкали або мандрували автори. Аналогічним чином повне «розкриття» математичних реалій можливо лише у відповідній системі математичного знання із залученням їх зв’язку з іншими складниками системи. Можна навіть стверджувати, що математичні реалії зупиняють своє повнокровне буття, коли їх назви витягують із системи математичного знання та їх самих розглядають за межами їхньої предметної галузі. В такому разі математичні реалії стають своїми своєрідними муляжами, про які переважна більшість нематематиків в найкращому випадку лише чула їх назви та має деякі уривчасті, рудиментарні, не систематизовані, а часом і неправильні відомості. Зокрема, це стосується теорії ймовірності, в побуті часто-густо міфологізованої та перекрученої435.
Існує й певна відмінність художніх творів від систем математичного знання з точки зору зворотного впливу користувачів на споживану творчість. Вона полягає в тому, що, за замовчуванням, читач не може втручатися в перебіг життя літературних персонажів, тоді як побудована одним математиком чи їх групою система математичного знання ніби відверто закликає до «втручання» в неї інших колег. Як вже зазначалось, до «переробки» аж до невпізнанності сюжетів здатні також у випадку переробки літературних творів для сцени та кінематографу, але тоді втрачаються певні смисли, чого з математикою статися не може, якщо інтерес споживача є пов’язаним саме з математикою, а не з іншими, далекими від систем знань речами. Інакше відбувається пряме знущання над системами математичного знання, що інколи виконують про- владні та кон’юнктурні філософи436.
З нашої точки зору, математичні реалії є умовними в тому ж сенсі, в якому є вигаданими персонажі літературних творів. Але варто зазначити, що персонажі не існують без літературних праць, де вони «виникли». Деякі персонажі мають життєві прототипи, так що їх опис має підкорюватися певним закономірностям, як писав французький поет та літературознавець Нікола Буало41. Вигадані герої можуть відтіняти, підкреслювати та пояснювати дії реальних осіб і навіть впроваджуватись у суспільство як зразки поведінки та приклади для наслідування (король Артур438 та Павло Корчагін439). Але звідти аж ніяк не випливає, що вони існують у тому ж світі, що й матеріальні реалії, які досліджують природничі науки. Тут і з’являється досить очевидна, хоча, як завжди має місце при запровадженні порівнянь440, неповна аналогія між літературною та математичною творчістю.
Постановка питання про існування матеріальних реалій поза системами природничого знання про них має сенс, але знання про них теж існує лише у відповідних системах знання. Проте постановка питання про існування певної математичної реалії поза системами знання про неї є принаймні дискусійною. Відтак, міркування про якесь окреме існування цієї реалії поза системою знання теж є дискусійним та не може бути підтверджено експериментальним шляхом. Ось чому це питання можна трансформувати в питання про те, як і де існують системи математичного знання? Які їхні складники? Яка їх роль у змінах систем математичного знання, тобто у змінах уявлень про математичні реалії? Коротше, слід визначити, як і де існують системи математичного знання.
4.28.12. Деякі тлумачення взятих окремо математичних реалій
Щодо існування математичних реалій є дві полярні точки зору: (1) реалії існують незалежно від математиків, які їх відкривають, (2) вони не існують без математиків та споживачів математики, які їх, відповідно, створюють та використовують у пізнавальній діяльності. Автори дотримуються другої точки зору й намагаються аргументувати на її користь, звернувши увагу на роль математичних назв у конституюванні позначених ними реалій. Висловлюючись афористично та в дусі Апокаліпсису (Апокаліпсисів?441), вважаємо, що деякі вироби матеріальної культури залишаться, якщо зникне людство або воно забуде їх назви. З математичними реаліями станеться не так. Вони зникнуть не лише з можливою загибеллю людства (не буде кому мислити та застосовувати побудовані математиками форми мислення), а й у разі зникнення його освіченої частини з елітним ядром математиків. Тільки члени кількісно невеликої спільноти, яка завдяки своїй професійній діяльності знає ці назви та використовує їх як позначення вигаданих математиками форм мислення, є втаємниченими та здатними до подальшого використання цих форм у пізнавальній та практичній діяльності. Однак далеко не всі вигадані математичні форми мислення застосовуються у мисленні про світ, суспільство та людину. А ті форми, які би були ефективними при пізнанні суспільства та людини, мабуть, ще не створені. Питання про створення нашої математики позаземним розумом або про абстрактну можливість побудови зовсім іншої, ніж наша математика, залишаємо відкритим.Щоб там не було, але фактом залишається те, що у математиків відсутня загальноприйнята точка зору на онтичний статус того матеріалу, який вони досліджують. Це так, хоча на перший погляд можна було б очікувати, що вони, будучи науковцями із непереборним потягом до побудови точних та строгих систем знання, мають узгодити і виробити спільне розуміння того, що саме вони вивчають та про що йдеться в створених ними системах знання.
Запропоновано принаймні десять відповідей на таким чином сформульоване онтичне запитання, кожна з яких має аспекти, які викликають несприйняття та критичні зауваження з боку прихильників альтернативних відповідей. Перерахуємо їх442.
Математичні реалії (математичні об’єкти у термінології італійського філософа Карло Целуччі) — це:
■ Самостійно існуючі сутності
■ Абстракції
■ Логічні конструкції
■ Спрощення
■ Ментальні конструкції
■ Структури
■ Вигадки
■ Ідеалізації почуттєвих речей
■ Ідеалізації операцій
Целуччі вказує на деякі недоліки цих відповідей та пропонує в межах стандартного формулювання онтичного питання евристичне розуміння математичних реалій як гіпотез, корисних для математики та її розвитку, а також для застосування поза математикою. Але варто зауважити, що згідно із запропонованим ним евристичним розумінням науки, взагалі, та математики443, зокрема, випливає, що при виникненні гіпотези теж не існують автономно від їх творця та стають відомими іншим математикам лише після свого текстового оприлюднення.
Незважаючи на різне розуміння онтичного статусу математичних реалій, засновники та адепти окремих відповідей здатні формулювати твердження про ці реалії та їх атрибути. Ці твердження отримуються в межах відповідних систем знання про ці реалії. Тому є сенс розглядати онтичне питання, спираючись на системи математичного знання, а не на філософські вподобання авторів різних відповідей на нього.
Осмислюючи статус математичних об’єктів дослідження, мусимо визнати, що в цьому разі ми стоїмо на хиткому ґрунті, не маючи можливості спертися на експеримент, на практику, на відміну від ситуації з філософією природознавства. Направду, коли натуралісти досліджують природні реалії, вони апріорі визнають їхнє об’єктивне існування та не переймаються питанням про модус цього існування. Хіба що зараз, унаслідок виникнення концепції мультісвіту (Multiverse) стала осмисленою проблема можливого існування в інших, ніж наш, світах природних реалій з невідомими нам атрибутами444. Більше того, якщо справдиться гіпотеза про зміну з часом фізичних констант445, від чого радикально зміниться весь Всесвіт (згадаймо, хоча б, антропний принцип!446), то філософія природничих наук буде змушена якось проінтерпретувати й цю руйнацію підвалин. Натомість в царині математики, надаючи різні відповіді на запитання про модус існування чисел, матриць, функцій тощо, математики вже досить давно стикнулися з можливістю існування різних математичних світів або універсумів.
Утім, математичні твердження як складники наукових текстів, написаних адептом однієї із наведених вище відповідей, зазвичай визнаються як обґрунтовані математичні істини також прибічниками інших відповідей. Чому це можливо? Чи не свідчить подібний онтичний плюралізм щодо предмета вивчення математикою про непринциповість або надмірність онтичного питання для математики, її розвитку та усвідомлення? Чи не був правий тоді ще молодий, а згодом всесвітньо відомий англійський математик і філософ Бертран Расселл447, який стверджував, що «математику можна визначити як предмет, в якому ми ніколи не знаємо про що йдеться та чи правдою є те, про що ми так кажемо»448. Фактично він розв’язав онтологічне питання твердженням про його безглуздість на кшталт того, як великий розбишака Олександр Македонський розв’язав Гордіїв вузол, просто розрубавши його449.
Але скажімо відверто, що висловлене Расселлом твердження про те, що математики нічого не тямлять у своїй науці, а про існування предметних галузей сконструйованих ними систем математичного знання нічого не можна стверджувати, суперечить нашій освіті та досвіду. Дійсно, майже п’ятдесят років ми без вагань, але не без успіхів, використовуємо побудовані математиками конструкції в таких різних науках як теоретична фізика (це стосується, наприклад, математичного аналізу, теорії диференціальних і інтегральних рівнянь) та філософія науки (переважно логічні структури та різні теорії множин). Доводиться визнати, що це виглядає як агдитепШт ад йотіпет, але всі інші відомі нам відповіді ґрунтуються на такій же крихкій основі, причому їх автори критично не розглядають підстави для своїх відповідей, трактуючи останні як остаточні та безсумнівні.
4.28.13. Математичні реалії та їх назви
В контексті нашого дискурсу важливим та принциповим є проводити розрізнення між реаліями та їх назвами. Воно свідомо чи несвідомо не враховується і залишається непомітним, як ми зазначали вище, навіть авторам університетських підручників з математики, не кажучи вже про широкий загал. Парадоксальним чином неусвідомленість цієї різниці дає можливість достатньо ефективно та швидко використовувати математичні реалії в інших науках, техніці та буденному житті, не замислюючись над їхнім онтичним статусом. Мовні, тобто у вигляді знаків, реалізованих на певних матеріальних носіях, або ментальні, тобто у формі гіпотетичних когнітивних структур свідомості, назви математичних реалій немовби нерозривно приклеюються до уявних математичних реалій. Це дає змогу оперувати з назвами останніх за узгодженими професійною спільнотою правилами, а потім вважати, що отримані результати стосуються й самих реалій, які позначаються теж назвами, але новими450.
Щодо почуттєвих речових реалій буденного життя та непо- чуттєвих матеріальних реалій, які досліджують природничі науки, то в межах реалістичного (матеріалістичного) підходу їх існування відбувається поза людиною та її свідомістю. Людина має пристосовуватися до цієї «сірої» дійсності, прикрої для деяких прихильників ідеалістичних безплідних вивертів, згідно з якими електрон, з одного боку, є дуже розумним, а з другого — зникає, коли його не досліджують (грубо кажучи, коли не дивляться на нього). Якщо дослідник не зважає на існування реальних речей, то він у своїх діях буде нездатним до їх використання для потреб людства, а особисто може потрапити в скрутну ситуацію451. Тому справжній науковець свідомо чи підсвідомо ніколи не буде плутати досліджувану реалію з її назвою. Як ми бачимо та як підкреслювалось у наведеному вище аналізі, в математиці це не так, але на диво не надто перешкоджає практичній діяльності математиків та впровадженні математичної науки в життя, в практику. Проте з методологічної точки зору питання про онтичний статус математичних реалій є важливим.
4.28.14. Матеріальність назв та ментальність позначених ними математичних реалій
Якщо зосередитись та замислитись, то стане ясним, що назви математичних реалій та їх описи існують саме в матеріальному світі, хоча й у текстовій формі або в іншій знаковій формі на матеріальних носіях інформації. Назви є почуттєвими посередниками між свідомістю людей, точніше свідомістю спеціально навчених осіб, та математичними реаліями, які описуються системами математичного знання. Загальними усталеними та мовби «природними» назвами математичних реалій (чисел, геометричних плоских та багатовимірних фігур, рівнянь, функцій, множин, багатовимірних просторів, інтегралів, рядів, матриць, тензорів тощо) є «математичні об’єкти». Зазвичай для позначення математичних реалій використовують їх назви в лапках. Так, числа як математичні реалії позначаються однойменною назвою «число». Самі системи математичного знання мають всі підсистеми систем наукового знання, які теж представлені в текстовій формі.
Ця лінгвістична конвенція, коли заради зручності розуміння у тексті, який інформує про числа та їх атрибути, усуваються лапки, має певні далекосяжні онтичні наслідки. Математичні реалії або ототожнюються зі своїми назвами (математичний номіналізм452), або постулюється їхнє незалежне існування поза матеріальним світом (математичний реалізм чи платонізм453), або в створеному людиною штучному соціальному текстовому світі (математичний конструктивізм454), або, взагалі, відкидається питання про онтичний статус математичних реалій, які тлумачаться як зручні інструменти (математичний інструменталізм455) чи продукти людської інтуїції456.
Ми чесно визнаємо, що наше розуміння онтичної сутності математичних реалій є певним синтезом перерахованих вище позицій. Від математичного номіналізму ми взяли підкреслення ролі назв математичних реалій, не ототожнюючи при цьому реалії та їх назви; від математичного реалізму — ідею існування математичних реалій у так званому «третьому світі», тобто у текстах, які складаються з назв математичних реалій та назв інших складників систем математичного знання; від математичного конструктивізму — уявлення про існування математичних реалій у створеному саме людством текстовому світі; від математичного інструменталізму — бачення математичних реалій у нерозривному зв’язку з відповідними операціями з їх назвами, які підлягають специфічним для кожного типу математичних реалій правилам та процедурам їхньої трансформації, та від математичного інтуїціонізму — визнання ролі творчості при конструювання математичних реалій.
4.28.15. Щодо пізнання суто математичних реалій
На нашу думку, специфіка математичних реалій (структур, об’єктів, операцій, множин, функцій тощо) полягає в тому, що освічена та підготовлена людина здатна не лише їх позначати, трактуючи як зовнішні предмети, а й оперувати ними в своїй свідомості, ототожнюючи назви та математичні реалії. Назви репрезентуються в текстах, які складаються з назв самих математичних реалій і назв їх атрибутів, а також операцій із ними та правил виконання операцій, які теж представлені у вигляді своїх назв. Математичне мислення полягає в складанні цих назв у «повнокровну» математичну реалію і відбувається в свідомості математика, який знає, розробляє та використовує відповідну систему математичного знання. Для потреб нефахівців можливим є формування лише спрощеного утилітарного уявлення про цю реалію.
Транслюючи текст, який містить назви самої математичної реалії та її атрибутів і відповідні споріднені назви, в свою свідомість, інший математик здатний подумки та не завжди свідомо обробляти назви математичних предметів, складати в своєму мозку власне тлумачення реалії, критикувати запропоновані раніше атрибути та твердження про них. На підставі засвоєного знання він може створювати інші назви та встановлювати раніше невідомі математичній спільноті закономірності математичного світу. Перероблену таким чином інформацію він теж може зробити доступною у вигляді текстів.
4.28.16. Оперування свідомості з назвами як спосіб отримання знання про позначені ними реалії
Знання математичних реалій, насамперед, полягає у вмінні оперувати з їх назвами. З позицій застосування математики в інших науках опанування математичними реаліями також означає оволодіння «правильними» діями з їх назвами. Це відображається в поширеному в середовищі фізиків-теоретиків розрізненні математичного апарата та його фізичної інтерпретації457, що взагалі є цілком слушним поглядом на стан речей. Але таке загальне, немовби з пташиного польоту розрізнення залишає за лаштунками теорії різноманіття математичних реалій та відповідних мов, спрощує взаємовідношення між ними.
Цікавою обставиною, на яку майже не звертають увагу математики, філософи математики та користувачі математики, є те, що математичний апарат будь-якої системи наукового знання є еклектичною, але надзвичайно ефективною у розв’язанні наукових проблем сумішшю фрагментів різних математичних систем знання. Тому не бачимо доцільності розглядати його як окрему систему математичного знання та застосовувати до нього ті самі вимоги строгості, послідовності та несуперечливості, яким мають підлягати «чисті» системи математичного знання.
Якщо повернутися до матеріального світу, з яким ми впродовж нашого викладу постійно порівнюємо світ математичних реалій, то варто вкотре зазначити, що дії з матеріальними предметами мають матеріально-практичний характер та можливі лише з використанням інших матеріальних предметів. Ті та інші існують незалежно від дій з ними, хоча, маніпулюючи предметами, можна їх змінювати та після належної переробки «примушувати» слугувати людству. Змінювати матеріальні предмети або виконувати з ними певні дії поза власним тілом силою думки можливо лише в науковій фантастиці або в псевдонаукових містифікаціях.
Мозкові процеси мислення супроводжуються електричною активністю, яка локалізується у різних місцях мозку, що дозволяє в певному сенсі розрізняти ці процеси за змістом, зокрема, ті, які відповідають за моторику людських кінцівок458. Нейробіо- логи в співпраці з фахівцями з електротехніки та програмістами створюють датчики і програми, які здатні перетворювати «хаос» дуже слабких електромагнітних імпульсів в інструкції для «штучних» кінцівок виконувати рухи, на які нездатні паралізовані природні кінцівки інвалідів.
Метафорично кажучи, «сила» думки не розповсюджується безпосередньо на світ матеріальних предметів, але вони їй підкоряються опосередковано за допомогою умоглядних предметів, у тому числі назв математичних реалій, внаслідок їх перетворень. Чим більше матеріальні предмети виходять за межі можливості їхнього сенсорного сприйняття, тим більше при їх пізнанні стає необхідною потреба у використанні певних математичних реалій. Тобто математичні реалії використовуються не як засоби матеріально-практичного оперування з матеріальними предметами, а як засоби умоглядного, але за певними строгими та точними правилами оперування з назвами цих предметів. Тому відсутня необхідність розглядати відношення між матеріальними та математичними реаліями через призму відображення другими перших.
З аналогічної причини не має сенсу розглядати подібні репрезентативні відношення між сучасним високотехнологічним виробом, наприклад комп’ютером, та тими устаткуванням і технологіями, за допомогою яких його було створено. Для користувача важливо лише те, наскільки успішно й швидко комп’ютер допомагає розв’язувати практичні та наукові завдання. Слід також підкреслити, що так само, як і при виробництві сучасного смартфону, коли використовується вся міць передових технологій, так і при науковому тлумаченні певного матеріального предмета, зокрема так званих гаджетів, використовується велика кількість математичних реалій459. На цю обставину зазвичай не звертають увагу.
Ясно, що безпосередньо оперувати з математичними реаліями не можливо за допомогою матеріальних предметів. Але за допомогою матеріальних реалій можливо оперувати з матеріальними знаковими позначеннями математичних реалій, як це відбувається, скажімо, коли проводять обчислення або за допомогою ручки та паперу, або за комп’ютерними програмами460. Таким чином, у певному сенсі зі специфічними матеріальними назвами математичних предметів зараз успішно працюють комп’ютери, в яких ці назви репрезентуються за допомогою різних мов програмування. З іншого боку, оперування з назвами математичних реалій відбувається за допомогою особливих умоглядних дій, яким навчаються під час вивчення різних систем математичного знання.
Тексти та назви, що містяться в них, спрямовують мислення та утворюють його певні форми. Нова форма мислення виникає, коли пов’язані з нею назви засновують відносно стабільну в часі конструкцію, яка опанована не лише науковцем-автором тексту, а й іншими його колегами. Звісно, для цього необхідними є наявність певних розумових здібностей та попередніх знань про цю науку та споріднені галузі знань. Кожен має право залучитися до науки, але не кожен здатний долучитися до неї. «Багато званих та мало обраних». Процес формування нової системи мислення безумовно є творчим і, якщо брати науку в цілому, то він ніколи не закінчується в свідомості науковців — творців нового знання. Якщо загострити, то це означає, що немає навіть уявного існування математичних реалій без існування певних математичних текстів, які побудовані за відповідними правилами.
Дискусійний з часів Платона онтичний статус математичних реалій у сенсі їхнього попереднього апріорного існування не може затьмарити того тривіального факту, що вони вперше якимось чудом виникають у свідомості певного окремого математика. Але в обіг вони входять лише після появи текстового (в широкому сенсі тлумачення терміну «текст») опису, тобто оприлюднення назв та описів цих реалій або тверджень про їх існування. Джерелом відомостей можуть бути передсмертні записки (Еварист Галуа461), поля книги (П’єр Ферма462), приватні листи (Карл ГаусС463), статті у фахових журналах, монографії, праці конференцій тощо. Тільки після цього їх можуть подумки обмірковувати, уточнювати, класифікувати та розщеплювати на фрагменти. А відтак отримані результати знову викладаються у текстовій формі самими авторами або їх колегами — професійними дослідниками.
Аналогічно літературним персонажам математичні реалії немовби існують в нашій свідомості через їх назви. Таке розуміння математичних реалій природно пояснює існування багатьох різних тлумачень їхньої природи — їх прибічники спираються на різні текстові варіанти, які дають різне текстуальне оточення синонімічних назв конкретної математичної реалії.
У певному сенсі шлях пізнання багатьох, особливо новонароджених, математичних реалій є протилежним шляху пізнання матеріальних предметів, який переважно йде від самих предметів до утворення їх назв. Матеріальні реалії, принаймні почуттєві, пізнаються шляхом збору та аналізу інформації про їх почуттєві та/або емпіричні прояви. Натомість пізнання математичних реалій найчастіше відбувається через початкове умоглядне конструювання нових назв із вже існуючих назв інших математичних реалій та ментального конструювання нових математичних реалій для цих нових назв.
Один із можливих формальних описів мало дослідженого та цілком імовірно нескінченного процесу конструювання одних математичних реалій на базі назв інших реалій дає узагальнення464 шкали множин Бурбаки465 або суперструктур і нестандартного універсуму466. Тут, до речі, використане уявлення про своєрідний сценарій побудови нових математичних реалій. Такі сценарії конструюються на основі вже існуючих назв та правил побудови з них нових назв. У разі майстерно та вдало створеного сценарію його втілення в життя призводить до утворення нових назв, які з часом починають тлумачитись як назви нових математичних предметів. Нові назви мовби створюють нові математичні реалії, витягаючи їх із небуття. Новий сценарій має бути узгодженим із вже наявними та визнаними більшістю математиків сценаріями, написаними за допомогою вже відомих назв математичних предметів. Ідеться про конструювання такої математичної реалії, яка має відповідати новій введеній в обіг назві, тобто мати ті атрибути, які «випливають» зі способу її побудови з попередньо відомих математичних реалій. На відміну від кінематографічного сценарію, втілення якого припускає майже безмежний спектр режисерських творчих фантазій, втілення справжнього математичного сценарію, хоча й не є однозначно детермінованим, обмежено жорстокими умовами та правилами, притаманними самій математиці як певній галузі людської діяльності.
4.28.17. Залежність уявлень про математичні реалії та їх назв від систем математичного знання та їх розвитку
Переводячи подих, зосередимо увагу на відношенні назв до позначених ними реалій. Виділити та досліджувати ці відношення в математиці заважають декілька обставин. Перша — це розгляд математиками та відповідними філософами математичної науки в цілому, без виокремлення систем математичного знання та з’ясування їх будови. Друга — це укорінене змалку переконання, що за своєю суттю математика має справу із зовсім іншими інтерсуб’єктивними реаліями вивчення, ніж природничі науки. Це так і є для «чистої» математики, тобто із застереженнями, які ми навели вище, але із цього факту часто робиться висновок, що системи математичного знання мають бути побудовані інакше, ніж системи природничого знання. Третя — це інша, прямо протилежна, розповсюджена в свідомості натуралістів та філософів науки думка, що саме будова систем математичного знання має слугувати зразком для систем природничого знання. Одним з наслідків прийняття за основу останньої думки є відкидання при звертанні до систем наукового знання тих їх складників, які не вкладаються в аксіоматичне прокрустове ложе. Ці укорінені в свідомості натуралістів та математиків, не кажучи вже про пересічних громадян, погляди не враховують, що системи природничого знання є завжди відкритими до змін та не можуть інтерпретуватися як моделі у сенсі метаматематики формалізованих систем математичного знання467.
Американський фізик Річард Фейнман писав: «Отже, вчені звикли мати справу з сумнівами та невизначеністю. Всі наукові знання є невизначеними. Цей досвід сумнівів та невизначеності є важливим та має велику цінність і не лише наукову. Я вважаю, що для вирішення будь-якої проблеми, яка ніколи раніше не вирішувалась, вам потрібно залишити трошки відчиненими двері. Ви повинні припустити можливість того, що зроблене вами не обов’язково є правильним. І для досягнення прогресу надзвичайно важливо, щоб ми погодились із цим незнанням та цим сумнівом. Оскільки ми сумніваємось, то тоді пропонуємо шукати нові напрямки для нових ідей. Отже, те, що ми сьогодні називаємо науковим знанням, є сукупністю тверджень різного ступеня вірогідності. Деякі з них є найбільш невизначеними; деякі з них є майже визначеними; але жодні не є абсолютно визначеними. Науковці до цього звикли. Сумнів безумовно є цінністю в науках»468. З певною засторогою можна навіть стверджувати, що абсолютна строгість, безумовно цінна для математики, значною мірою втрачає свою вагу у разі застосування до природничих наук, а самі істини природознавства стають відносними та умовними, утім не втрачаючи свою велич.
Поза усвідомленням багатьох математиків та філософів досі залишається принципова обставина, що зміна та удосконалення
4.28. Роль назв у математиці як утворенні чистого розуму систем математичного знання, як і аналогічні процеси з системами природничого знання, породжують також зміни уявлень про математичні реалії. З часів появи назви «математика» уявлення математиків про то, що вивчає їх наука, еволюціонували не менше, ніж уявлення фізиків про фізичний світ або біологів про біологічний світ, хоча загальні назви конкретних наук залишилися незмінними.
4.28.18. Різновиди математики
У математиці вихід за межі стандартних уявлень про неї сприймається як створення нового виду математики, яка «породжує» нові, раніше непередбачувані математичні реалії. Так сталося з формуванням так званої інтуїціоністської математики. Її прихильники, зокрема, відмовляються від визнання закону виключного третього, за яким кожне математичне твердження може бути або істинним, або хибним469. Зустрічаються в математичній науці також різні сценарії з позірно синонімічними назвами, проте (як з’ясовується згодом) все ж-таки відмінних математичних реалій і відповідних математичних універсумів. Прикладом може слугувати вже згаданий нестандартний аналіз.
Іншим яскравим прикладом «нової» математики є спроба побудувати її на ґрунті так званих нечітких множин470. Засновник звичайної теорії множин німецький математик Георг Кантор47 фактично визначав певну множину через задання її характеристичної функції, тобто функції приналежності будь-яких елементів з деякого заздалегідь фіксованого універсуму (предметної галузі) до певної їх множини. Ця функція приймає значення 1 для елементів, які входять до неї, та значення 0 для решти елементів, які до неї не входять. Засновник теорії нечітких множин американський математик Лотфі Заде змінив форму характеристичної функції для нечіткої множини та став тлумачити її як характеристику ступеня приналежності елементу множини. Тобто припускається, що елементи входять до нечіткої множини з різним ступенем імовірності472. Легко збагнути, що звичайні множини (в дусі Кантора) є окремим (граничним) випадком нечітких множин. Прикладом звичайної множини є сукупність студентів, яка прослухала курс лекцій з деякої дисципліни, а прикладом нечіткої множини — множина студентів, яка зрозуміла їх зміст чи бодай якісь фрагменти лекцій. Ступінь приналежності студентів до такої нечіткої множини може вимірюватися оцінками, отриманими під час іспиту.
Важливість теорії множин та її різних формальних варіантів полягає в тому, що значна кількість математиків розуміє множини (точніше їх назви) як будівельні цеглинки для конструювання інших математичних реалій (точніше їх назв). Тому виникнення і визнання теорії нечітких множин та її різновидів як легітимних математичних дисциплін є цікавим із точки зору перспектив розвитку різних видів математики. Виникнення та розвиток теорії іменованих множині473 теж відкриває нові можливості для зміни правил побудови нових математичних реалій, принаймні в плані узагальнення запропонованих раніше теорій множин474.
Таким чином, є підстави вважати, що математичні реалії існують як уявні денотати назв, якими згідно з існуючими правилами оперують математики. Тобто математичні реалії існують лише для тих, хто знає та виконує певні, загальні для всієї математики і специфічні для її окремих систем знання, правила дій із їх назвами. Навіть більше: вони існують, поки ними оперує свідомість математиків та долучені спільноти, коли вони замислюються про ці реалії.
Математичні реалії в цьому сенсі (цією аналогією аж ніяк не варто зловживати!) подібні до фізіологічних процесів мислення, які ми можемо досліджувати, головним чином лише спостерігаючи за їх результатами, представленими у вигляді думок. Головна відмінність між цими процесами та процесами математичного мислення полягає в тому, що математики, принаймні, можуть свідомо оперувати з текстами про математичні реалії та оприлюднювати ці операції й їх результати, тоді як фізіологічні процеси мислення здійснюються поза нашою свідомістю та поки що (?) знаходяться за межами свідомого контролю і традиційного емпіричного наукового дослідження. Варто зауважити, що здатність мислити має певне генетичне підґрунтя, але якість мислення залежить від уроджених здібностей як суто генетичного чинника475 та від умов соціалізації людини, зокрема від якості отриманої освіти.
4.28.19. Сценарії математизації науки
Отже, розробка специфічних онтично-називних підсистем була й залишається важливим завданням для систем знання будь- якої науки. Проте часто ці підсистеми ховаються під іншими назвами (іменами). Як показано вище, особливу цікавість у цьому сенсі становить математика, яка є окремим розділом наукового знання загального користування. Він знаходиться поза природничими науками, але є невід’ємною частиною їх теоретичного апарата476. До того ж частиною (або специфічним видом) математики є вже згадувана вище «прикладна математика»477, під якою часто розуміють як інженерні науки (наприклад, опір матеріалів478 чи гідравліку479, які є відгалуженнями теоретичної механіки480), так і певні обчислювальні науки481, що знайшли своє місце в царині власне фізики.
Ясна річ, що вихідні положення цих наук та перевірка правильності застосовуваних моделей482 (запропонованих у сиву давнину чи нещодавно) були зумовлені експериментом, тобто природними (фізичними) властивостями матеріального середовища. Розв’язуючи складні задачі, математики іноді відволікаються від витоків і перетворюють цілі розділи фізики на окремі математичні науки. Тому з точки зору зв’язку з природою ці науки можна було б навіть вважати квазіфізичними та квазіматематични- ми. Звісно, зміна атрибуції в цьому випадку аж ніяк не впливає на сутність справи, залежачи переважно від смаку науковців та їх базової освіти. Тобто достеменно визначити, що якийсь фрагмент діяльності належить до фізики, а якийсь — до математики, буває доволі важко483.
Автори цього тексту, керуючись «фізичним» (або, ліпше сказати — природничим) шовінізмом тяжіють до думки, що будь-який ухил математики у бік фізики означає «перетворення» математичної дисципліни на розділ фізики. Натомість існує інша, дуже поширена точка зору, що саме математика торує шляхи до фізичних відкриттів484, про що ми вже писали вище. Насправді, це є емоційним перебільшенням, пов’язаним, зокрема, з напівсвідомим ототожненням явищ та предметів матеріального світу із математичними реаліями, за допомогою яких останній намагаються описати485. Звісно, наше твердження зовсім не скероване проти математиків, які беруться за розв’язок складних фізичних задач, а, отже, заслуговують на всіляку повагу та шанування.
Прикладом того, як «невідкриття» певної фізичної теорії (в даному випадку спеціальної теорії відносності) було наслідком нехтування суто фізичним поглядом на часопростір, можна вважати відсутність вирішального успіху в цій царині у Пуанкаре. Різні інтерпретації цієї суперечливої історії, де називна підсистема неодноразово змінювалася залежно від розуміння проблеми, можна знайти в багатьох джерелах486.
Ще одним важливим аспектом «взаємодії» математики та навколишнього світу, включаючи як природу, так і людське суспільство, є вплив цього суспільства на вибір задач, а, отже, на вибір напрямів розвитку математики487. Тому зворотний зв’язок суспільного ґатунку завжди в той чи інший спосіб корегує математичний поступ, а математики є частиною освіченої верстви населення цивілізованих країн. Водночас при розв’язуванні конкретних математичних чи фізичних задач науковець має здійснювати зворотний зв’язок методом самоконтролю з урахуванням необхідності задовольнити граничні умови.
Предметні галузі системи природознавчого знання є об’єктивними та матеріальними в тому сенсі, що реалії, які до них входять, існують незалежно від дослідників. Натомість предметні галузі численних систем математичного знання є творінням людського розуму. Незважаючи на цю різницю, онтично-називні підсистеми математики мають таку ж багаторівневу будову, що й онтично-називні підсистеми природничих наук. Зазначимо, що незалежні від дослідника (спостерігача) предмети можуть бути пізнані лише за допомогою розуму цієї людської особи. Пізнання це, в свою чергу, неминуче спиратиметься на кількісні дані про властивості та співвідношення, отримані під час експерименту чи спостереження488.
Створені математичним мисленням реалії (структури) так само не є довільними продуктами творчої фантазії, як і фізичні, тобто природні реалії. Після «народження», точніше текстового оприлюднення вони стають об’єктивними в плані їх перетворення в реалії, маючи до того ж потенціальну здатність до виходу за межі буденного розуму, бо позбавлені логічних суперечностей і утворюють певні, не порожні сукупності з цікавими (спочатку лише для авторів, а згодом і для колег) атрибутами. Дуже важливо усвідомлювати, що попри абстрактність математичних реалій вони з часом знаходять безпосереднє застосування у фізиці, в якій безперервно виникає потреба в більш складному апараті математичного аналізу. Це не дивно, бо людський розум є розум істоти, яка виникла в природі та є частиною природи, а тому «надзвичайна ефективність математики» при розгляді проблем природничих наук489 стає зрозумілою, принаймні, із загально-філософської точки зору.
Аби уникнути неправильного тлумачення зазначимо наступне. Й фізичне, й математичне знання про відповідні реалії поступово отримується та накопичується науковцями. Але тут існує певна принципова різниця. Під час розвитку галузі природничого нематематичного знання змінюються й наукові уявлення про досліджувані предмети. Проте факт еволюції системи науково- природничих знань та уявлень про предмети дослідження аж ніяк не означає, що об’єктивне існування предметів ставиться під сумнів. Це не так щодо математичних реалій, хоч умоглядні уявлення про них теж змінюються зі зміною систем знання про них. Це так само може оцінюватися як аргумент на користь умоглядності математичних реалій. Ступінь відмінності математичних поглядів на числа античних греків та сучасних математиків490 не менша, ніж ступінь розбіжностей у поглядах на атоми тих же давньогрецьких матеріалістів491 та сучасних фізиків492.
Більш сучасним прикладом трансформації уявлень про складну математичні реалію, точніше систему взаємопов’язаних реалій, є числення493. Проте зміна поглядів на математичні реалії означає перебудову цих реалій або створення поряд з ними інших реалій, у назвах яких застосовуються назви старих реалій. Колись геометрія ототожнювалася з евклідовою геометрією, потім були побудовані неевклідові геометрії, за якими «з’явилися» ніби з небуття ріманова геометрія, симплектична геометрія, фінслерова геометрія тощо. Дана обставина свідчить про умоглядність математичних реалій та їх залежність від умов їх реалізації та від свідомості їхніх творців.
На нашу думку, було б гносеологічною похибкою надавати математичним реаліям непідвласний людині онтологічний статус, який не залежить від рівня розвитку математики. Математичний світ, який конструювали античні греки, відрізняється від математичного світу, який будують сучасні математики, а майбутній світ відрізнятиметься від сучасного. Наприклад, для видатного старогрецького математика Піфагора494 та його учнів математичний світ складався з двох незалежних підсвітів — світу чисел та світу плоских і тривимірних геометричних фігур. Відкриття уявних чисел та багатовимірних геометричних фігур суттєво змінили кожний із вказаних підсвітів, які до арифметизації геометричного світу французьким математиком і філософом Рене Декартом495 вважались незалежними один від одного. З того часу було створено велику кількість математичних реалій, які були невідомі ані Піфаго- ру, ані Декарту, змінився опис цих реалій, були встановлені нетривіальні зв’язки між ними, побудовані справжні математичні материки та продовжують будуватися нові.
Уявлення про математичні реалії, які існують і поза матеріальним світом, і поза свідомістю науковців у незмінній формі на так званих платонівських небесах, спростовуються розвитком математики й різними картинами математичного світу. Його мапи, складені в різні часи видатними математиками, суттєво різняться між собою. Відтак, важко повірити в те, що вони є мапами того самого незмінного математичного світу. Скоріш за все, вони є мапами уявлень творців математичного знання про свою науку та її розвиток, притаманними свідомості кожної залученої до картографічної діяльності особи. Зацікавленому читачеві радимо порівняти три такі мапи, запропоновані сучасними математиками496, кожний із яких переконаний, що розповідає про математичний світ per se.
Водночас як у природничих, так і в математичних науках простежується тенденція перейти від назв, які мають чуттєві прообрази, до більш абстрактних назв, які зрозумілі лише фахівцям. Це свідчить про перехід природознавців і математиків до досліджень предметних галузей, які не містять матеріал чуттєвої наочності, навіть якщо терміни позичені із повсякденної мови. Прикладами з фізики можуть слугувати так звані «кольори» кварків497, а з математики — кільця, тори, перетини, околи, границі, межі, близькість, гладкість, кривизна, групи тощо498.
4.28.20. Три основні онтично-називні підсистеми систем математичного знання
Повернімося до радикальних змін онтично-називної підсистеми математики в цілому. Дослідники розвитку математики499 фактично виокремлюють впровадження впродовж її історії трьох основних онтично-називних підсистем: риторичної, синкопної (від старогрецького слова «синкопа», що означає скорочення, обрубок) і символічної.
Риторичний або словесний рід онтично-називної підсистеми використовує для позначення математичних реалій, які створює та досліджує математика, слова повсякденної мови та їх комбінації. Наприклад, терміни «точка», «лінія», «кількість», «додавання», «простір», «перетворення», «рівність» тощо.
Синкопний рід цієї підсистеми позначає ці структури окремими літерами або скороченнями звичайних слів, якими ймену- ють ці структури. Вона, зокрема, характерна для елементарної геометрії500. В цьому сенсі синкопною є й запропонована видатним шведським хіміком Якобом Берцеліусом501 система назв хімічних елементів.
Символічний рід онтично-називної підсистеми використовує символи у вигляді окремих літер із абеток природних або штучних мов та спеціально винайдені символи на кшталт символів, якими позначають арифметичні операції додавання (+) та множення (х) чисел. Основи цієї системи заклав видатний французький математик XVI століття Франсуа Вієт502. Сучасна математика користується всіма трьома системами, в чому дуже просто пересвідчитися, занурившись до будь-якого шкільного або університетського підручника з математики.
4.28.21. Підсумковий погляд на онтично-називну систему математичного знання
У даному розділі математичні реалії розглядалися як складники предметних галузей відповідних систем математичного знання. Ми вважаємо, що у своїй ментальній іпостасі ці системи за допомогою наявних та нових назв реалізують специфічне мислення про позначені назвами умоглядні математичні реалії. В деяких «щасливих», але не в усіх випадках ці реалії визнають інші математики, які починають досліджувати їх та уточнювати знання про них. Тобто ці умоглядні реалії з початком їх дослідження набувають ознаки існування, визнаного всією математичною спільнотою, або її частиною. В цьому сенсі математика схожа на середньовічну демонологію, яка «успішно» досліджувала вигаданих істот503. Але оскільки математика є важкою для сприйняття неосві- ченими та не занадто здібними особами, ті талановиті люди, які мали хист займатися нею фахово, завжди зупинялися в належних місцях, не втрачаючи стримувальний зв’язок струнких вигаданих мислених систем із здоровим глуздом.
Дійсно, впродовж віків виникали перші системи математичного знання, які ставилися до описуваних ними математичних реалій як до абстракцій від кількості почуттєвих речей (числа) та їх атрибутів (плоскі або просторові фігури). Проте сучасній математиці більш притаманне конструювання нових математичних реалій через посередництво назв вже наявних реалій та їх атрибутів. Певним аналогом експериментування природознавців із матеріальними реаліями в математиці є дії з назвами математичних реалій та їх атрибутів. «Виживають» лише ті гіпотетичні реалії, нові дії з якими узагальнюють раніше відомий спектр дій з попередніми реаліями та створюють нове коло реалій, що розширює математичний світ. Прикладом є дії з комплексними числами, які дають змогу робити з числами раніше неприпустимі дії. Нагородою за це часто-густо є виникнення практичних застосувань, про які на початку досліджень навіть і не мріялось. Але інколи геніальні люди створювали цілі нові математичні галузі «під практику». Тоді математичні химерні побудови виявлялися наслідком суто практичних потреб, що, звісно, не зменшувало їх наукову та естетичну цінність.
Такою родзинкою «оберненого процесу» створення математичного апарата, виходячи з практики, було винайдення англійським фізиком і інженером Олівером Гевісайдом504 операційного числення505. До речі, Гевісайд вважав математику експериментальною наукою, яку треба викладати, саме виходячи з цього. Таким чином, він намагався звести всю математику до прикладної (про яку ми міркували вище). Це, певна річ, є перебільшенням, але трагічні обставини життя вченого, коли операційне числення відкидали через брак обґрунтування, значною мірою виправдовують гіркоту його висловів щодо опонентів. З цього приводу зазначимо, що операційне числення Гевісайда, спонукане практикою розв’язування диференціальних рівнянь теоретичної електротехніки, з’явилося спочатку як математична реалія в його світлій голові, а лише трохи згодом стало основою багатотомних текстів.
Таким чином, нові математичні реалії є породженням систем математичного знання, створених математиками раніше, які, в свою чергу, мають таку ж складну та тривалу історію506. Вони не з’являються як Афіна Паллада з голови Зевса та, на нашу думку, не відкриваються в такий же спосіб, як планети або атоми, а є умоглядними продуктами розумової діяльності багатьох поколінь математиків. Ці продукти постійно удосконалюються різними спільнотами математиків, які змінюють одна одну ідеологічно та суто біологічно. Ось чому уявлення сучасних математиків про числа або геометричні реалії відрізняються від уявлень великих стародавніх греків Піфагора та Евкліда501. Може саме через швидкоплинні зміни навколо природи математичних реалій ось вже більше двох тисячоліть продовжуються запеклі суперечки, коли вони тлумачаться іноді з протилежних світоглядних позицій самими математиками, філософами науки й математики, теологами, діячами культури й освітянами508.
Крім того, й серед сучасних математиків та філософів математики є різні відповіді на сакраментальні запитання: «Що таке число?»509—514 або «Що таке геометрія?». Розбіжності у відповідях пояснюються різною освітою, різними національними та персональними науковими школами, філософськими переконаннями, спектром математичних, природничих та практичних завдань, які вирішуються за допомогою конкретної системи математичного знання тощо. Наприклад, вельми здатний до створення нових систем математичного знання німецько-американський математик Герман Вейль стверджував, що «людина є субстанціальною істотою; слова нашої мови мають значення зі змінними тонкими нюансами; тони наших музичних композицій мають свої чуттєві якості. Але числа не мають ні суті, ні значення, ні якостей. Вони ні що інше, як знаки, і все, що є в них, ми вклали в них за допомогою простого правила прямої послідовності»515. На нашу думку, він ототожнив числа з певною множиною їх назв, що дало йому можливість уникнути відповідь на питання про онтичний статус чисел. Останні й насправді у всьому світові позначаються за допомогою цифр, а у випадку важливих з певної точки зору чисел — за допомогою окремих індивідуальних назв типу р.
Фактично Вейль редукує системи математичного знання до їх називних та операційних підсистем логічного ґатунку. Помітний крок у цьому напрямі формалізації математичного знання було зроблено британськими математиками Альфредом Вайтхедом та Бертраном Расселлом в їх епохальній праці Ргіпсіріа Маійетаіїса516. Побудована ними формальна система складається «виключно з символів [назвами, які нічого не позначають, крім самих себе — ОГ, ВК\, аксіоми складаються з рядків цих символів, а застосована логіка складається з точних правил маніпулювання цими символами, щоби створити нові рядки символів. Ці нові рядки є теоремами системи без жодного значення. До речі, завдяки цій прихильності до надзвичайно абстрактної строгості знадобилося кілька сотень сторінок такої маніпуляції символами, щоби дійти висновку, який є еквівалентом “1 + 1 = 2”, де кожен термін у рівнянні є лише символом або рядком символів»517.
Не маючи достатньої компетенції для професійного оцінювання змісту та обґрунтованості полеміки у фаховому математичному середовищі щодо можливостей та наслідків сучасних версій різних програм формалізації та аксіоматизації математики, зауважимо, що в цій полеміці стверджується, що за програмою аксіо- матизації математики Н. Бурбакі кількість сторінок, яка потрібна для доведення цієї рівності, є значно більшою.
«Згідно з полемічною статтею Адріана Матіаса518 Роберт Соловей показав, що визначення Бурбакі числа 1 написане з використанням формалізму у виданні Theorie des Ensembles 1970 року, вимагає 2, 409, 875, 496, 393, 137, 472, 149, 767, 527, 877, 436, 912, 979, 508, 338, 752, 092, 897 « 2,4 х 1054 символів і 871, 880, 233, 733, 949, 069, 946, 182, 804, 910, 912, 227, 472, 430, 953, 034, 182, 177 » 8,7 х 1053 сполучних ланок, які використовуються при обробці зв’язаних змінних. Матіас зазначає, що у разі 80 символів на рядок, 50 рядків на сторінці, 1000 сторінок на книгу це визначення заповнило би 6 х 1047 книг. Якби кожна книга важила кілограм, маса цих книг була б приблизно в 200 000 разів більше за масу Чумацького Шляху. Він припускає, що “доказ Бурбакі 1 + + 1 = 2”, написаний на папері, не поміститься у спостережуваному Всесвіті»519.
Цитуємо далі: «Ці розрахунки були здійснені Хосе Гріммом; див.[520], а також[521]. За однією з версій оригінального формалізму Грімм отримує:
16420314314806459564661629306079999627642979365493156625 » 1,6 х 1055... Розбіжність із числом Соловея, ймовірно, пов’язана з якоюсь тонкою різницею в інтерпретації деяких деталей. Зауважте, що англійський переклад Бурбакі вносить деякі “невеликі” зміни, і Грімм отримує зовсім інше значення: 573306704401798 0337582376403672241161543539419681476659296689 « 5,7 х 1060»522.
Ошелешені таким станом речей у «хімічно чистих» математиків, ми з полегшенням можемо перейти до їх практично налаштованих колег. Отже, інші відомі математики, сфера діяльності яких включала не лише розвиток систем математичного знання, а й їхнє практичне застосування в системах природничого знання (згадаймо Гевісайда!), висловлюють єретичну для математичних формалістів думку про важливість експериментальних методів у математиці523. Ясна річ, що подібні методи не могли би застосовуватись для аналізу чисел та побудованих на їх основі інших математичних реалій, якщо числа були би лише знаками, тобто якимись малюнками на папері.
Виокремлюючи системи математичного знання, ми вважали об’єкти з їхніх предметних галузей реальними в такому вищезгаданому сенсі, в якому реальними для читача роману або глядача театральної вистави є їх персонажі. Тому ми й називаємо їх мате-
4.28. Роль назв у математиці як утворенні чистого розуму матичними реаліями. Ще раз підкреслимо, що, на відміну від читача художнього твору, слухача симфонії чи глядача театральної вистави, які не мають можливості втручатися в те, що вони читають, слухають та бачать, інші математики після ознайомлення з текстом математичного трактату здатні його корегувати, удосконалювати, застосовувати, розвивати та навіть ідейно «знищувати». Яскравим прикладом цього є знаходження суперечностей у побудованій Кантором змістовній, «наївній» теорії множин524.
Для того щоб результати такого активного втручання в системи математичного знання стали відомими іншим математикам, вони мають бути оприлюднені в текстовому вигляді або в аудіо- чи відеозаписі. Можна навіть стверджувати, що аналогічно правовій максимі про те, що закон набуває юридичної сили лише після свого оприлюднення (промульгації), створена одним професіоналом математична реалія починає своє текстове та ментальне існування для інших математиків лише тоді, коли її опис стає їм відомим.
Цей розділ обмежений розглядом деякої інформації щодо систем засадничого математичного знання про числа під кутом зору їхньої загальної онтично-називної підсистеми. Проте розуміння того, чим є числа, визначає тлумачення інших, значно складніших математичних реалій. Несподівано виявлено, що система елементарної «арифметичної» теорії чисел дуже подібна за будовою до систем природничого знання525. Ця обставина відкриває нові перспективи щодо розгляду вічних філософських питань про математику та її природу, види, будову, функції та взаємозв’язки математичних реалій і відповідних систем математичного і нема- тематичного знання. Тобто, незважаючи на те, що за своїм онтич- ним статусом реалії, які вивчають природничі науки, відрізняються від реалій, які досліджують математики, відповідні системи знання мають подібну структуру.
Кожна з математичних реалій, мережа яких утворює предметну галузь відповідних систем математичного знання, вважається такою, що її початковий аналіз може здійснюватися за припущення її автономності. Це дає змогу, принаймні, спочатку досліджувати її атрибути та їх зв’язки незалежно від інших реалій. Для чисел, наприклад, це складеність з одиниць (так звані цілі числа) та відношення «більше, ніж», «менше, ніж» та «дорівнює». Для плоских замкнутих багатокутників, наприклад, це кількість сторін та відношення подібності й конгруентності.
З часом з’ясовуються важливі, заздалегідь не передбачені атрибути в раніше відомих реалій, зокрема їхні спільні риси, які можуть стимулювати поглиблення знання про відповідні первісні реалії та встановити між ними нетривіальні зв’язки526. Для чисел це означає, скажімо, виокремлення серед цілих чисел парних чисел, тобто таких цілих чисел, що без залишку діляться на два. Для трикутників це може бути залежність величини їх площини від значень довжин їх сторін527.
Складнішим прикладом пошуків важливих нетривіальних відношень не лише у межах однієї математичної галузі, а й між галузями, які вважаються різними, є запропонована американсько-канадським математиком Робертом Ленглендсом програма встановлення зв’язків між представленнями, автоморфними формами та групами Галуа528.
Знайдені атрибути первісних математичних реалій і відношення між ними можуть конституюватися як нові математичні реалії, що приводить до безупинного якісного та кількісного зростання універсуму математичних реалій. У випадку цілих чисел прикладом може слугувати утворення раціональних чисел за допомогою ділення цілих чисел, а у випадку геометричних фігур — конструювання замкнутих тривимірних фігур з певних плоских геометричних фігур. Найвідомішими з цих тривимірних фігур є правильні опуклі багатогранники максимально можливої симетрії. Тобто всі їх грані є рівними правильними многокутниками, а всі вершини є рівновіддаленими від деякої точки, яку називають центром529. Це — правильний тетраедр (чотиригранник), куб (шестигранник), октаедр (восьмигранник), правильний додекаедр (дванадцятигранник), ікосаедр (двадцятигранник). їх також називають платоновими тілами, тому що Платон надавав їм онтичний статус, асоціюючи їх з «мікроскопічною» будовою фізичних стихій давньогрецької натурфілософії. Щодо кубів, як складників такої фізичної стихії як Земля, то внаслідок фрагментації твердих порід домінуючою формою фрагментів в тривимірному випадку є саме кубоїдна форма530.
4.28.22. Значення опанування назвами для вивчення математики
Наприкінці цього розділу звернемо увагу читачів, зокрема викладачів математики в загальноосвітній школі та у ЗВО, на численні педагогіко-дидактичні дослідження з питань викладання
4.28. Роль назв у математиці як утворенні чистого розуму елементарної та вищої математики531. Ці розвідки асоціюють немалу частину труднощів вивчення математики з опануванням назв її реалій та шукають шляхи їх подолання на ґрунті емпіричних досліджень процесів математичної освіти учнів. Сферою цих досліджень є західна філософія математичної освіти, яка, на нашу думку, має мало спільного з філософією освіти в її українській версії532.
4.28.23. Декілька побіжних зауважень стосовно онтичної проблематики на рівні систем знання з різних наук
З необхідністю з’ясування онтичного та пізнавального статусу реалій, які позначаються певними назвами складників систем наукового знання та про які висловлюються за допомогою цих систем, стикаються не лише математики та філософи математики. Аналогічна проблематика виникає в природничих і суспільних науках при спробах перейти від змістовного буденного опису досліджуваних феноменів до їхнього розуміння, інструментами якого є системи знання, розвиненою формою яких слід вважати наукові теорії. їхня пізнавальна цінність визначається передусім їх складниками, подібно до того, як споживчі якості автомобіля залежать від якості, надійності, корисності й зручності його частин і взаємодій між ними.
Як приклад стисло розглянемо під кутом онтичного статусу складники спочатку природничих, а потім юридичних наук. Останні не лише досліджують правові суб’єкти, інституції та відношення у суспільстві, але мають розробляти правові засоби покращення останнього, тобто його прогнозованого реформування.
Пізнавальною метою створення будь-якої природничої наукової теорії є опис, пояснення, розуміння та передбачення атрибутів, станів і закономірностей матеріальних реалій конкретної предметної галузі за фіксації умов її дослідження. Отримане знання про ці реалії рано чи пізно використовується й з практичною ціллю — для конструювання раніше відсутніх у природі артефактів, тобто так би мовити, реалій спеціального призначення, які задовольняють нові суспільні потреби.
Деякі теорії у фізиці, хімії та біології досягають цієї пізнавальної мети завдяки залученню до свого складу назв складників, які з пізнавальної точки зору є формами здобуття нового знання про
досліджувані реалії. Причому онтичний статус низки внутріш- ньосистемних складників, як і у математичних теоріях, є принаймні дискусійним. Прикладами є складники: «хвильова функція» у квантовій механіці, «орбіталь» у хімії та «еволюція» у біології. Такі назви дещо відрізняються від онтичних назв реалій з предметних галузей відповідних наук. У фізиці це такі назви, як «ядро» та «елементарна частинка», у хімії — «хімелемент», «молекула», у біології — «організм», «клітина» та «ген». У науковців немає сумніву в існуванні позначених цими назвами реалій. Проте, оперуючи саме зі складниками системи знання, позначеними переліченими вище внутрішньосистемними назвами, вчені здатні переконливо пояснити й описати реалії з відповідних предметних галузей. Тому й не дивно, що у філософії природничих наук жваво обговорюється проблема статусу в їх системах знання так званих теоретичних (неспостережуваних) сутностей (понять, величин), яким нічого безпосередньо не відповідає в експериментальній та спостережуваній сфері533—537.
Ще більш конструктивними, творчими є справжні суспільні та гуманітарні науки. Якщо використовувати термінологію Ф. Ніцше, то вони одночасно є й аполлонівськими та діонісійськими538. Перша їх ознака реалізується, коли вони намагаються досліджувати історичні та сучасні сфери суспільного й індивідуального буття людини та утворюють відповідні системи переважно описового знання про них. їх часто теж називають теоріями, вважаючи зайвим уточнення того, чим є теорії. Друга ознака проявляється, коли на підставі отриманого соціального та гуманітарного знання владні еліти ці сфери переформатовують. Трагічним прикладом такого вкрай невдалого переформатування є революційна перебудова людини й суспільства на засадах марксистської теорії класового суспільства та вічної непримиренної боротьби з метою фізичного знищення ворожих, начебто паразитичних класів. Альтернативою такій насильницькій метаморфозі є покрокова еволюція з ретельним, всебічним об’єктивним осмисленням результатів попередніх кроків та економічно й соціально обґрунтованим прогнозуванням позитивних і негативних наслідків чергового запланованого кроку539, 540.
Особливо важливу роль у цій еволюції займають право як соціальна інституція та юриспруденція як система правових наук. Юриспруденція може аналізуватися з різних боків та з різною метою. Зокрема Роско Паунд запропонував її тлумачення як науки про соціальну інженерію: «Я запропонував розмірковувати про юриспруденцію як про науку соціальної інженерії, яка стосується тієї частини всієї сфери соціального контролю, яка може бути досягнута шляхом коригування людських відносин і впорядкування людської поведінки через дії політично організованого суспільства. Право є організованим корпусом [систем! — ОГ, ВК] знань [курсів теж наш — ОГ, ВК] щодо засобів задоволення людських вимог і очікувань, забезпечення інтересів шляхом виконання вимог чи бажань з найменшими тертями та марнотратством, наскільки це може бути здійснено правовим порядком; завдяки чому засоби за- доволення/сатисфакції можуть бути спрямовані якомога далі. Завдання соціальних наук полягає в тому, щоб зробити цей процес задоволення людських вимог і очікувань, здійснення людських бажань постійно менш марнотратним. Вони прагнуть з’ясувати, як змусити цей процес протікати з меншим тертям і ефективніше задовольнити більшу сукупність запитів людини. Як одна із суспільних наук, юриспруденція має в своїй галузі з’ясувати, яка частина цього завдання може бути досягнута або перевищена правовим порядком і яким чином. Філософські юристи XIX століття зовсім не помилялися, думаючи про завдання примирення чи гармонізації. Справді, ця концепція є не останнім внеском Канта в науку права. Але вони не думали про процес. Вони прагнули до універсального абстрактного узгодження чи гармонізації, де сьогодні ми розуміємо процес, що дає не більше ніж компроміси чи корективи, правильні (оскільки ефективні) для певного часу й місця»541.
Розгляд юриспруденції як знання з урахуванням його диференціації на взаємопов’язані специфічні системи знання дає можливість говорити про використовувані ними назви як їх складники. Не всі з них мають почуттєві кореляти у буденному сприйнятті соціального буття пересічною людиною.
З проблемою онтичного статусу деяких правових реалій, назви яких є у текстах законів, стикнувся засновник утилітаризму Джеремі Бентам. Розмірковуючи про те, що позначають правові назви на кшталт «юридичної особи» та «правової норми», він вважав їх референти/кореляти свого роду фіктивними/вигада- ними (fictitious) сутностями, що не існують незалежно від правової системи, до якої вони вводяться. Під терміном фікція (fiction) він мав на увазі: «...один із тих видів об’єктів, про які в кожній мові для цілей дискурсу треба говорити як про існуючі, — говорити про них так само, як і про об’єкти, які насправді існують і про існування яких серйозно йдеться, але без будь-якої небезпеки створення будь-якого переконання в тому, що вони мають, кожен для себе, будь-яке окреме або, строго кажучи, будь-яке реальне існування»542.
Можливо однією з причин складності засвоєння систем правового знання громадянами, як і інших систем наукового знання, є застосування у них назв, які не мають безпосередніх відповідників у соціальному бутті. Нам невідомі спроби переформа- тування систем математичного та природничого знання з метою усунення з них складників, які є назвами реалій з сумнівним для пересічної людини онтичним статусом. Автори не мають тут на увазі популярне, вкрай потрібне подання таких систем, яке має просвітницьке значення, але не спроможне забезпечувати справжні пізнавальні функції отримання нового знання.
Проте щодо систем правового знання одна така спроба переробки з метою його наближення до сприйняття нефахівцями була зроблена в соціалістичний Польщі. Ось що пише відомий правник та філософ права Лон Фуллер про розмову з колишньою міністеркою юстиції. Вона розповіла, що «на початку комуністичного режиму докладалися серйозні та наполегливі зусилля для розробки законів, досить ясних, щоб їх могли зрозуміти робітники та селяни. Проте незабаром виявилося, що такої зрозумілості можна досягти лише ціною втрати тих системних елементів правової системи, які впорядковують її норми в одне зв’язане ціле й роблять їх придатними до послідовного застосування судами. Інакше кажучи, було виявлено, що надання законам форми, легко зрозумілої громадянам, має зворотній бік, а саме, робить їх застосування судами більш свавільним і менш передбачуваним»543.
Представники українських правничих наук беруть активну участь у розробці проектів так званого писаного права544. Після їх прийняття Верховною Ради України та оприлюднення вони стають частинами чинного законодавства. Розглянуті з точки зору їхнього текстового подання закони стають важливими чинниками не лише унормування, а й перетворення майже всіх сфер суспільного буття. В текстах юридичних законів, як і в математичних та природничих теоріях неминуче присутні назви, онтичний статус яких є дискусійним та які зрозумілі лише особам зі справжньою (а не фіктивною) освітою. Спроби позбавитися таких назв з метою зробити право більш зрозумілим широкому загалу були би безуспішними та марними, як це й відбулося свого часу в Польщі.
Отже, професійні назви відіграють настільки суттєву роль у наукових системах знань, що є невід’ємною їх частиною. В природничих науках відмінність називного корпусу від сукупності буденних термінів викликає в невтаємничених громадян лише роздратування та позіхання. Натомість в юриспруденції термінологічна нечіткість може цілком імовірно призвести до соціальних негараздів.
4.29.