Апории Зенона

“Когда я, будучи мальчиком, знакомился с предложениями обычной логики и мне еще была незнакома математика, у меня возникла, не знаю, по какому наитию, мысль о том, что можно изобрести такой анализ понятий, с помощью которого истины можно будет комбинировать и высчитывать как числа”. Так на закате жизни делился своими неосуществленными мечтами блестящий дипломат и гениальный математик Готфрид Вильгельм Лейбниц. Он, как никто другой, остро чувствовал изъяны классической логики. Сведенная в систему еще Аристотелем, она с тех пор на протяжении двадцати веков оставалась неизменной. Но значило ли это, что ее нельзя усовершенствовать?

Великий немецкий реформатор считал, что наши знания можно разложить на простые элементы. Обозначенные особыми символами, они составят алфавит человеческих мыслей. Спрашивается, зачем? “Споры не придут к концу, ежели не отказаться от словесных рассуждении в пользу простого исчисления, — объяснял Лейбниц, — ежели не заменить слова неясного и неопределенного смысла однозначными символами. После введения оных двум философам, буде возникнет между ними препирательство, уже не надобно стараться перекричать друг друга. Спорщикам не потребуется ничего иного, кроме как взять в руки перья, сесть, подобно бухгалтерам, за свои конторки и сказать: давайте-ка вычислять!” Лишь через полтораста лет началось осуществление идей Лейбница. В 1847 году ирландский ученый Джордж Буль печатает «Математический анализ логики», где впервые излагает исчисление высказываний — так называемую алгебру логики. “Тот, кто знаком с современной алгеброй, — замечает автор, — знает, что правильность аналитической процедуры не зависит от истолкования символов. — Поэтому один и тот же прием может дать при одном истолковании решение проблемы теории чисел, при другом — решение проблемы геометрии, при третьем — решение проблемы динамики или оптики и так далее”. В булевой алгебре буквами обозначаются высказывания, причем самые громоздкие и запутанные логические построения сводятся к простым арифметическим действиям.

Вторжение формул и уравнений имело для логики столь же решающее значение, как и появление буквенных обозначений для математики. Архимед, Евклид, Диофант и другие титаны античной математики не пользовались языком формул. Нет, не потому, что не хотели. Они его не знали. И излагали свои мысли в словах и рисунках. Геометр перед геометром изображал палочкой на песке квадрат. Потом проводил внутри него крест-накрест две черты, отсекавшие от квадрата по равной продолговатой краюхе справа и снизу. Пересекаясь, линии образовали в правом нижнем углу маленький квадратик. И любой, кто смотрел на рисунок, — грек ли, римлянин или араб, — даже не зная языка, понимал без слов: квадрат суммы двух величин равен сумме квадратов этих величин, сложенной с удвоенным произведением первой величины на вторую. Труднее было объяснить, чему равен куб суммы. Приходилось чертить куб, вычленять из него меньший куб и затем суммировать объемные дольки. Зато четвертую степень суммы наглядно объяснить не удавалось, не говоря уже о пятой, шестой и так далее. Геометрия пасовала. Между тем с помощью буквенных обозначении по формуле бинома Ньютона можно без труда подсчитать сумму двух членов, возведенную в любую степень:

(а + b)2 = а2 + 2аb+b2;

(а + b)3 = а3 + 3*а2*b + 3а*b2 + b3;

(а + b)4 = а4 + 4*а3*b + 6*а2*b2 + 4а*b3 + b4

И так далее. Комментарии излишни: преимущества говорят сами за себя. А теперь вчитаемся в необычную надгробную надпись: Путник! Здесь прах погребен Диофанта. И числа поведать могут, о чудо, сколь долог был век его жизни. Шестую часть его составляло прекрасное детство, Двунадесятая часть протекла еще жизни — покрылся пухом тогда подбородок. Седьмую в бездетном браке провел Диофант. Пятилетие минуло; он был осчастливлен рожденьем прекрасного первенца сына, Коему рок половину лишь жизни прекрасной и светлой дал на земле по сравненью с отцом. И в печали глубокой старец земного удела конец восприял, переживши года четыре с тех пор, как сына лишился. Скажи-ка, скольких лет жизни достигнув, смерть восприял Диофант?

Ну-ка решите задачу в уме, рассуждая — и только, не прибегая к услугам пера и бумаги. Что, трудновато? Ладно, давайте лучше втиснем певучий гекзаметр в строгую метрику формул.

x/6 + x/12 + x/7 +5 + x/2 + 4 = x

Это уравнение с одним неизвестным решается в два счета. Ответ: “прекрасное детство” будущего великого математика закончилось в четырнадцать лет. В двадцать один год Диофант сыграл свадьбу, в тридцать восемь у него родился сын, умерший сорока двух лет, когда самому Диофанту стукнуло восемьдесят. Наконец, на восемьдесят четвертом году великий грек ушел из жизни. Его не стало (хотя это уже не вытекает из нашего уравнения) в III веке новой эры. Евклид и Аристотель жили и творили в III веке до новой эры. И несмотря на то, что биографии великих мыслителей разделяет более полутысячелетия, во времена Диофанта еще не родилась алгебра — та самая, которая позволяет нам столь лихо расправляться с трудными арифметическими задачами.

Как ускорился прогресс, насколько богаче стали возможности математики, когда встала на ноги и окончательно утвердилась алгебра, сразу же обретшая права гражданства! А случилось это в эпоху Возрождения — через тысячи лет после появления геометрии и арифметики.

Что касается логики, тоже весьма почтенной старушки («Органон» Аристотеля создан примерно в одно время с «Началами» Евклида), то здесь алгебра не сразу получила признание. Символика и операции математической логики пришлись то ли не по вкусу, то ли не по зубам логикам середины XIX века. А кто осилил булеву алгебру, десятилетиями считали ее занятным, однако никчемным изобретением досужего ума. Положение изменилось лишь к концу XIX века, когда перед наукой во весь рост поднялась серьезная задача — обосновать самые кардинальные идеи и понятия математики. Аристотелева логика, при всем ее совершенстве, вынуждена была сложить оружие перед неодолимыми трудностями. Тут-то и пришлось идти на поклон к логике символической. И понятно почему.

В свое время, разбирая кипу откликов на статью «По следам логических катастроф», напечатанную в журнале «Техника — молодежи», автор обнаружил массу опровержений всех знаменитых парадоксов. В том числе парадокса Сервантеса. Искренне сочувствуя бедняге Санчо, изо всех сил стараясь ему подсобить, читатели пускались на всевозможные казуистические ухищрения. Одни выискивали смысловые лазейки в формулировке закона. Другие — в заявлении чудаковатого пришельца. Третьи — в процедуре исполнения приговора. Что ж, кое-кому это удавалось. Удавалось постольку, поскольку в статье фигурировала популярная версия парадокса со всеми атрибутами реальной житейской ситуации. Зато сформулированное в терминах математической логики с их однозначной трактовкой, не допускающей никаких двусмысленностей, противоречие предстало бы перед нами во всей его роковой, неумолимой, неизбежной, неуничтожимой сущности. Разумеется, симпатии ученых притягивала и притягивает не только эта строгость и однозначность определений, скрывающаяся за символами математической логики. Сведя построение силлогизмов к буквенным преобразованиям, булева алгебра освободила человека от необходимости держать в голове содержание посылок и промежуточных умозаключений. Вся забота свелась к наблюдению за правильностью алгебраических выкладок, напоминающих решение системы уравнений, А такую премудрость способен постигнуть даже школьник.

Да, далеко шагнули вперед математика и логика со времен Зенона и Аристотеля. Появилась и успешно развивается теория доказательств — метаматематика. И тем не менее, несмотря ни на что, парадоксы с невозмутимостью Сфинкса, сквозь загадочно-насмешливую маску каменного колосса продолжают взирать на все ухищрения логистов, как они тысячелетия назад смотрели на наивные потуги опровергателей. Есть ли выход из тупика? Если да, то где он? Неужели есть вещи, недоступные человеческому разуму?

Бессильная в своем могуществе, математическая логика в недоумении разводит руками. “Ну и что? — пожмет плечами читатель. — Разве из-за этих сугубо теоретических, лучше даже сказать, надматематических изъянов хуже действуют столь мощные практические инструменты, как, например, дифференциальное и интегральное исчисление? Или вы забыли, какие чудеса творит кибернетика? То ли будет впереди! А вы все толкуете о каких-то там парадоксах...” Спору нет, успехи современной математики грандиозны. Кибернетики — тоже. Электронные машины вторглись в заповедные области человеческого интеллекта. Нынче они навострились не только доказывать известные теоремы, но даже... формулировать новые!

Работая по программе, составленной американским ученым Ваном Хао, универсальная цифровая машина ИБМ-704 за восемь минут тридцать секунд доказала все триста пятьдесят теорем, что составляют целых девять глав в монографии Рассела и Уайтхеда «Основания математики»! Этим дело не ограничилось. Ван Хао так запрограммировал машину, чтобы она не просто доказывала или опровергала математические предложения, заданные человеком, а сама занялась научным творчеством. И машина охотно принялась печатать одну за другой новые теоремы... Так, может, эра машинного мышления знаменует собой начало полного раскрепощения математики от логических несуразностей? Послушаем специалистов. “Имеется ряд результатов математической логики, — говорит А. Тьюринг, автор книги «Может ли машина мыслить?», — которые можно использовать для того, чтобы показать наличие определенных ограничений возможностей машин... Наиболее известный из этих результатов — теорема Гёделя... Существуют определенные вещи, которые эта машина не может выполнить. Если она устроена так, чтобы давать ответы на вопросы, то будут вопросы, на которые она или даст неверный ответ, или не сможет дать ответа вообще, сколько бы ни было ей предоставлено для этого времени”.

А вот какого мнения придерживается “отец кибернетики” Норберт Винер: “Всякая логика ограничена вследствие ограничений человеческого разума, которые обнаруживаются при том виде его деятельности, который мы называем логическим мышлением. Например, в математике мы посвящаем много времени рассуждениям, включающим понятие бесконечности, но эти рассуждения и сопровождающие их доказательства в действительности не бесконечны. Всякое допустимое доказательство содержит лишь конечное число шагов... Доказательство есть логический процесс, который должен привести к определенному заключению через конечное число шагов. Напротив, логическая машина, действующая по определенным правилам, не обязательно должна прийти когда-либо к заключению. Она может продолжать проходить через различные шаги, никогда не останавливаясь; при этом она будет либо совершать последовательность действий все увеличивающейся сложности, либо повторять один и тот же процесс, подобно вечному шаху в шахматной партии. Это действительно имеет место в случае некоторых парадоксов Кантора и Рассела”. Значит, и машины пасуют перед логическими парадоксами? Если бы только перед парадоксами...

Недавно вышла в свет прелюбопытнейшая книжица М. Таубе «Вычислительные машины и здравый смысл. Миф о думающих машинах». Там сказано: “В свете теоремы Гёделя о неполноте элементарной теории чисел существует бесконечное множество задач, которые принципиально неразрешимы этими машинами, как бы сложна ни была их конструкция и как бы быстро они ни работали. Очень может быть, что человеческий мозг — это тоже “машина” с присущими ей ограничениями и с неразрешимыми для нее математическими проблемами. Даже если это так, то человеческий мозг воплощает в себе систему операционных правил, значительно более могущественную, чем у мыслимых в настоящее время машин. Так что в ближайшем будущем не видно перспектив замены человеческого разума роботами”. Неужели и тут “движенья нет”? Прежде чем окончательно уяснить неутешительный вывод Таубе, давайте разберемся, о какой ограниченности машины по сравнению с человеком твердят кибернетики. Если верить историческому анекдоту, Архимед открыл свой знаменитый закон гидростатики нежданно-негаданно — лежа в ванне. Взволнованный внезапно осенившей его идеей, ученый, забыв одеться, побежал по улицам Сиракуз с криком: “Эврика!”

Отголосок этого восклицания великого эллина через двадцать с лишним веков зазвучал в слове “эвристика”. Таким термином современные ученые пользуются, когда говорят о характерных особенностях человеческого мышления. Инженер денно и нощно бьется над какой-нибудь технической головоломкой. Он уже изрисовал чертежами ворох бумаги, он перечитал груду книг, он прибегал и к моделям и к расчетам. Увы, нужная конструкция “не вытанцовывается”. Проходят часы, дни, недели... Мысль зашла в тупик. И отвязаться-то от идеи не отвяжешься: она неотступно стоит перед внутренним оком изобретателя. Вдруг... “Эврика!” И на бумагу ложится выстраданная бессонными ночами долгожданная находка. “Внезапное озарение”, — говорит инженер. “Эвристическая деятельность”, — говорят ученые. Технология этого мучительного и радостного творческого процесса — величайшая загадка природы. К пионерам науки об эвристике относят Декарта и Лейбница, великих математиков и философов своего времени. В их сочинениях эвристика зачастую отождествляется с интуицией. В книге «Правила для руководства ума» Рене Декарт четко отграничивает интуитивную форму познания от цепи последовательных логических умозаключений. Он рекомендует в ряде случаев “отбросить все узы силлогизмов, вполне довериться интуиции как единственно остающемуся у нас пути”. О неосознаваемых сторонах мыслительного процесса, наряду с его логической структурой, говорили Бенедикт Спиноза, и Анри Пуанкаре, Альберт Эйнштейн и А. Колмогоров. Ситуации, когда нет готового алгоритма, готового набора правил для решения задачи, возникают на каждом шагу — в работе шахматиста и писателя, следователя и режиссера, врача и экономиста, А порой и вовсе неизвестно, разрешима ли задача вообще. Какими же путями бредет ищущая человеческая мысль?

Систематический перебор вариантов — вот что считалось одно время основой творческого процесса. На эту идею опиралось и конструирование кибернетических соперников человека, например электронных шахматистов. Но странное дело: машина проигрывала даже не ой каким сильным партнерам! А странное ли? Количество всевозможных позиций в шахматных партиях выражается невообразимо — чудовищно — огромным числом — единицей со ста двадцатью нулями! Надо сказать, что атомов во вселенной в миллиарды миллиардов раз меньше. Если бы вы в поисках наилучшего ответа на ход противника механически перебирали в уме все возможные ходы и их последствия, вы бы попали в такой цейтнот, что поседели бы за шахматной партией, так и не добравшись до эндшпиля. Между тем турнирный регламент отпускает, как известно, всего два с половиной часа на сорок ходов. И игроки укладываются в сроки. Значит, человек умеет какими-то неисповедимыми путями отсеивать никчемные варианты. И даже далеко вперед рассчитывать последствия необычных жертв. Вспомните изящные комбинации Морфи или Алехина! Машина же, при всем ее быстродействии, чаще всего занимается формальной комбинаторикой, далекой от подлинно творческой работы мысли. Правда, многое зависит от программы. Но вернемся к рассуждениям Таубе о возможном, вернее, о невозможном для умных машин.

“Гигантский искусственный мозг, машины-переводчики, обучающиеся машины, играющие в шахматы, понимающие машины и т. п., заполнившие нашу литературу, обязаны своим “существованием” людям, пренебрегающим сослагательным наклонением. В эту игру играют так. Сначала заявляют, что, если не учитывать незначительные детали инженерного характера, машинную программу можно приравнять самой машине.. Затем блок-схему программы приравнивают самой программе. И наконец, заявление, что можно составить блок-схему несуществующей программы для несуществующей машины, означает уже существование самой машины”. Автор, правда, поясняет свою мысль на примере электронных переводчиков, а не шахматистов, но сути дела это не меняет. Итак, машине чужда интуиция. И если машине суждено переводить, то лишь формально. Между тем язык невозможно формализовать целиком и полностью. Хотя бы потому, что он включает в себя всю математику, а математика не сводится к формальной системе, это доказано. “Математика содержит в себе черты волевой деятельности, умозрительного рассуждения и стремления к эстетическому совершенству, — говорит американский ученый Рихард Курант. — Ее основные и взаимно противоположные элементы — логика и интуиция, анализ и конструкция, общность и конкретность. Как бы ни были различны точки зрения, питаемые теми или иными традициями, только совместное действие этих полярных начал и борьба за их синтез обеспечивают жизненность, полезность и высокую ценность математической науки”. Самые строгие формалисты никогда всерьез не отрицали участия человеческой интуиции даже в тех математических выкладках и умозаключениях, когда ее вроде бы и не требовалось! (Слово “интуиция”, замечает Таубе, употребляется здесь в смысле ничуть не более таинственном, чем обычные слова: “опыт”, “ощущения”.) Сказать “человек переводит неформально” — значит подчеркнуть, что в каждом акте перевода он пользуется своим арсеналом опыта и чувств. Кое-кто мог бы возразить: дескать, словесное выражение опыта и чувств — это уже не что иное, как их формализация! Отвечая на такой выпад своему предполагаемому оппоненту, Таубе приводит контраргумент: нет ни малейшего намека на то, что опыт и чувства можно исчерпывающе полно и абсолютно точно выразить словами. На эквивалентности всего словесно выразимого нашему опыту и чувствам способен настаивать только тот, кто отрицает свою принадлежность к человеческому роду, кто никогда не слушал музыку, не имеет представления о живописи, никогда не влюблялся и не был ничем глубоко захвачен. Вывод: переводить формально с одного человеческого языка на другой невозможно. А машина способна переводить только так, ведь ей чужда интуиция! Значит, “в свете известной неформальности языка и смысла, изыскания в области машинного перевода носят характер не истинно научных исследований, а романтического поиска... Нашим инженерам-электрикам и энтузиастам вычислительных машин следует либо прекратить болтовню об этом, либо принять на себя серьезное обвинение в том, что они сочиняют научную фантастику с целью пощекотать читателям нервы в погоне за легкими деньгами и дешевой популярностью”.