Определенность понятия математического бесконечного
Математическое бесконечное представляет интерес отчасти вследствие произведенного им расширения математики и великих результатов, которые были достигнуты последнею вследствие его введения в нее; отчасти же оно достойно замечания потому, что этой науке еще не удалось оправдать его употребления посредством понятия (понятия в собственном значении этого слова). Его оправдания сводятся в конце концов на правильность результатов, достигаемых при помощи этого определения, результатов, доказываемых из чуждых ему оснований, а не к установлению ясного понятия о предмете и о приеме, посредством которого достигаются эти результаты, так что даже самый прием признается неправильным.
Это само по себе есть недостаток; такой образ действия ненаучен. Но он приводит также к тому вредному последствию, что математика, поскольку она не знает природы этого своего орудия, не может определить объема своего приложения и предохранить от злоупотреблений последним.
В философском же отношении математическое бесконечное важно тем, что в основе его действительно лежит понятие истинной бесконечности, и что поэтому оно стоит много выше, чем обыкновенно так называемое метафизическое бесконечное, которое предъявляет возражение против первого. Против этих возражений наука математики часто избавляется лишь тем, что она отрицает компетентность метафизики, полагая, что математике нет дела до этой науки, и что она (математика) может не заботиться о понятиях метафизики, если только первая остается последовательною на своей собственной почве. Математика должна рассматривать не то, что истинно по себе, а то, что истинно в ее области. Метафизика не может отрицать или опровергнуть блестящих результатов употребления математического бесконечного при всех своих возражениях против него, математика же не в со {158} стоянии сладить с собственными понятиями метафизики, а следовательно, и с объяснением того образа действий, который делает необходимым употребление бесконечного.
Если бы затруднение, тяготящее математику, было только затруднением понятия вообще, то это затруднение могло бы быть спокойно оставлено в стороне, так как понятие есть нечто большее, чем начертание его существенных определенностей, т. е. рассудочных определений некоторой вещи, а в строгости этих определенностей математика не имеет нужды; ибо она не есть такая наука, которая имеет дело с понятиями своих предметов и образует их содержание через развитие понятия хотя бы путем рассудка. Но в методе ее бесконечности главное противоречие оказывается именно в том своеобразном методе, на котором она основывается вообще, как наука. Ибо исчисление бесконечных позволяет себе и требует способов действия, которые при действиях над конечными величинами математика должна совершенно отвергать, а вместе с тем она обращается со своими бесконечными величинами, как с конечными определенными количествами, и применяет к первым те приемы, которые имеют силу относительно последних; главная особенность в обработке этой науки состоит в том, что к трансцендентным определениям и действиям над ними применяется форма обычного счисления.
При этом разногласии своих приемов математика указывает на то, что результаты, к которым она таким образом приходит, совершенно согласуются с теми, которые получаются при пользовании собственно математическим, геометрическим и аналитическим методом. Но это отчасти касается не всех результатов, и цель введения в науку бесконечности состоит не только в сокращении обычного пути, но в достижении результатов, которые этим путем не могут быть получены. Отчасти же успех приема еще не оправдывает пути самого для себя. Этот прием исчисления бесконечных оказывается пораженным видимостью неточности, так как конечные величины то увеличиваются через присовокупление бесконечно малых величин, и последние отчасти сохраняют значение при дальнейших действиях, отчасти же пренебрегаются. Этот прием представляет собою ту особенность, что, несмотря на допущенную неточность, получается результат не только пригодный и настолько приблизительный, что разница может быть оставлена без внимания, но совершенно точный. При самом же действии, предшествующем результату, нельзя освободиться от представления, что хотя некоторые величины неравны нулю, но они столь незначительны, что их можно оставить без внимания. Но тем, что следует разуметь под математическою определенностью, совершенно исключается различение большей или меньшей точности подобно тому, как в философии может идти речь не о большей или меньшей вероятности, а единственно об истине.
Но если метод и употребление бесконечности и оправдываются их успехом, то все же, несмотря на то, требовать их оправдания не столь излишне, {159} как требовать оправдания существования носа после доказательства права пользоваться им. Ибо для математического познания, поскольку оно научно, существенно доказательство, а по отношению к результату оказывается, что строго математический метод не вполне доказывается успехом, который, сверх того, есть лишь внешнее доказательство.
Представляется заслуживающим труда рассмотреть ближе понятие бесконечного и те замечательные попытки, которые имеют целью оправдать его и устранить затруднения, тяготеющие на методе. Рассмотрение этих оправданий и определений математическо бесконечного, которые я намереваюсь подробнее изложить в этом примечании, бросит вместе с тем и наиболее яркий свет на самую природу истинного понятия и покажет, что предносится в нем и лежит в его основе.
Обычное определение математического бесконечного состоит в том, что оно есть величина, за которой — если она определяется, как бесконечно большая — нет большей величины или — если она определяется, как бесконечно малая — нет меньшей величины, или которая в первом случае более, а во втором — менее какой бы то ни было любой величины. Это определение, правда, не выражает собою истинного понятия, но содержит в себе, как уже было замечено, то же самое противоречие, которое свойственно бесконечному прогрессу; но посмотрим, что в нем содержится в себе. Величина определяется в математике, как то, что может быть увеличиваемо или уменьшаемо, вообще как безразличная граница. Следовательно, поскольку бесконечно большое или бесконечно малое таково, что оно уже не может быть увеличиваемо или уменьшаемо, оно в действительности уже не есть определенное количество (Quantum).
Это есть вывод необходимый и непосредственный. Но та рефлексия, согласно которой определенное количество — а я разумею в этом примечании под определенным количеством вообще то, что оно есть, конечное количество — снято, не должна иметь места и представляет для обычного понимания затруднение, так как определенное количество, поскольку оно бесконечно, должно быть мыслимо, как снятое, как такое, которое не есть определенное количество, и количественная определенность которого, однако, сохраняется.
Если обратиться к тому, как обсуждает это определение Кант[22], то оказывается, что он не находит его согласующимся с тем, что понимается под бесконечным целым. «По обычному понятию такая величина бесконечна, более которой (т. е. более содержащегося в ней множества данных единиц) не может быть никакая другая величина; но никакое множество не может быть наибольшим, так как к нему всегда можно прибавить одну или более единиц. В представлении же бесконечного целого мы не представляем себе, как оно велико, следовательно, его понятие не {160} есть понятие максимума (или минимума), а выражаем этим представлением лишь его отношение к произвольно взятой единице, относительно которой это целое более какого бы то ни было числа. Смотря по тому, более или менее эта единица, и бесконечное более или менее; но бесконечность, поскольку она состоит в отношении к этой данной единице, остается всегда одною и тою же, хотя конечно абсолютная величина целого тем самым совсем не узнается».
Кант порицает признание бесконечного целого за некоторый максимум, за законченное множество данных единиц. Максимум или минимум, как таковой, является всегда определенным количеством, множеством. Таким представлением не может быть отклонен вывод Канта, приводящий к большему или меньшему бесконечному. Вообще поскольку бесконечное представляется как определенное количество, для него сохраняет значение различие большего или меньшего. Но эта критика не касается понятия истинного математического бесконечного, бесконечной разности, так как последняя уже не есть конечное определенное количество.
Напротив, понятие о бесконечности у Канта, называемое им истинным трансцендентальным, состоит в том, что «последовательный синтез единиц при измерении определенного количества никогда не может быть закончен ». Предположено вообще некоторое определенное количество, как данное; оно через синтезирование единиц должно быть сделано числом, определенно заданным определенным количеством, но это синтезирование никогда не может быть закончено. Здесь очевидно излагается не что иное, как прогресс в бесконечность, представляемый лишь трансцендентально, т. е. в сущности субъективно и психологически. Правда, в себе определенное количество должно быть закончено, но трансцендентально, а именно в субъекте, приводящем его в отношение к некоторой единице, происходит лишь такое определение определенного количества, которое (определение) не закончено и применимо лишь к потустороннему. Поэтому здесь вообще получается остановка на противоречии, заканчивающемся в понятии величины, но распределенном между объектом и субъектом так, что на долю первого приходится ограниченность, а на долю второго выход за его определенность, ложная бесконечность.
Напротив, уже ранее было сказано, что определение математического бесконечного и именно то, которое употребляется в высшем анализе, соответствует понятию истинно бесконечного; только для объединения обоих определений должно быть предпринято подробное развитие математического понятия. Что касается, во-первых, истинно бесконечного определенного количества, то оно было определено, как бесконечное в нем самом; оно таково, поскольку, как было выяснено, конечное определенное количество или определенное количество вообще и его потустороннее, ложное бесконечное, оба должны быть одинаково сняты. Снятое определенное количество тем самым возвращено к своей простоте и к отношению к себе самому, но не только как к экстенсивному, так как оно перешло в интенсивное опре {161} деленное количество, имеющее определенность лишь в себе при внешней множественности, относительно которой оно, однако, безразлично и от которой оно должно отличаться. Бесконечное определенное количество содержит, напротив, во-первых, внешность и, во-вторых, ее отрицание в нем самом; таким образом оно есть уже не некоторое определенное количество, не определенность величины, имеющая существование, как определенное количество, но нечто простое и потому лишь момент; оно есть определенность величины в качественной форме; его бесконечность состоит в том, чтобы быть качественною определенностью. Поэтому, как момент, оно состоит в существенном единстве со своим другим, будучи лишь определено этим своим другим, т. е. оно имеет значение лишь в связи с находящимся к нему в отношении. Вне этого отношения оно нуль; ибо, так как определенное количество, как таковое, безразлично к отношению, то в нем должно быть непосредственное покоящееся определение; в отношении, оно, как только момент, не есть нечто безразличное для себя; в бесконечности, как бытии для себя, поскольку оно вместе с тем есть некоторая количественная определенность, оно есть лишь для одного.
Понятие бесконечного, как оно изложено здесь отвлеченно, окажется лежащим в основе математического бесконечного, и само станет отчетливее, когда мы рассмотрим различные ступени выражения определенного количества, как момента отношения, начиная с низшей, на которой оно есть еще вместе с тем определенное количество, как таковое, до высшей, на которой оно приобретает значение и выражение собственно бесконечной величины.
Итак, возьмем же прежде всего определенное количество в отношении, как правильную дробь. Такая дробь, например 2/7, не есть такое определенное количество, как 1, 2, 3 и т. д.; она есть, правда, обыкновенное конечное число, но, как дробь, опосредованное двумя другими числами, которые одно относительно другого суть определенное число и единица, причем единица есть также определенное число. Если отвлечь от их ближайшего соотносительного определения и рассматривать их только по тому, что им свойственно в количественном смысле, как определенным количествам, то вообще 2 и 7 безразличны одно к другому; но так как здесь они выступают, лишь как моменты одно другого, а тем самым и третьего (определенного количества, именуемого показателем), то они тем самым суть не просто 2 и 7, а имеют значение лишь по их относительной определенности. Вместо них можно поэтому взять также 4 и 14 или 6 и 21 и т. д. до бесконечности. Тем самым они начинают приобретать качественный характер. Если бы они были просто определенными количествами, то из 2 и 7 первое было бы просто 2, а второе 7; 4, 14, 6, 21 и т. д. суть уже совсем другое, чем эти числа, и поэтому, поскольку последние были лишь непосредственными определенными количествами, первые не могли бы быть поставлены вместо них. Но поскольку 2 и 7 имеют значение не таких определенных количеств, безразличие их границ снимается; тем самым они с этой стороны приобретают момент бесконеч {162} ности, так как они становятся не просто ими самими, но сохраняется их количественная определенность, уже как сущая в себе качественная — именно определяемая их отношением. Вместо них может быть поставлено бесконечное множество других чисел, лишь бы не изменялась величина дроби в определенности данного отношения.
Но выражение, которое находит себе бесконечность при изображении ее числовою дробью, потому несовершенно, что оба члена дроби, 2 и 7, взятые вне этого отношения, суть обыкновенные взаимно безразличные определенные количества; положение их — быть моментами отношения — есть для них нечто внешнее и безразличное. Равным образом, величина их отношения есть обычное определенное количество, показатель отношения.
Буквы, над которыми оперирует общая арифметика, будучи ближайшим обобщением чисел, уже не имеют свойства обладать определенною числовою величиною; они суть лишь общие знаки и неопределенные возможности всякой определенной величины. Поэтому дробь a/b представляет, по-видимому, более соответственное выражение бесконечного, так как a и b, взятые вне их отношения, остаются неопределенными, и даже отделенные одна от другой не имеют никакого свойственного им частного значения. Но хотя эти буквы положены, как неопределенные величины, смысл их все же состоит в том, что они суть некоторые конечные количества. Так как они поэтому, хотя служат общим обозначением, но все же для определенного числа, то все же для них безразлично быть в отношении, и вне его они сохраняют то же значение.
Если мы рассмотрим ближе, что представляет собою отношение, то окажется, что ему свойственны оба определения, во-первых, определенного количества, а во-вторых, последнего, не как непосредственного, а как имеющего в себе качественную противоположность; оно потому остается тем же безразличным определенным количеством, что возвращается в себя из своего инобытия, из противоположения, т. е. бесконечно. Оба эти определения представляют в их различении одного от другого следующую общеизвестную форму.
Дробь 2/7 может быть выражена, как 0,285714…, 1/(1– а ) — как 1+ а + а 2 + а 3 и т. д. Следовательно, она есть некоторый бесконечный ряд; самая дробь именуется суммою или конечным выражением этого ряда. Если сравнить оба эти выражения, то одно из них, бесконечный ряд, изображает ее, уже не как отношение, но с той стороны, что она есть определенное количество в смысле множества таких количеств, присоединяемых одно к другому, в смысле определенного числа. Что величины, составляющие это число, состоят сами из десятичных дробей, т. е. из отношений, это не имеет здесь значения; ибо это обстоятельство касается особого вида единиц этих величин, а не их самих, как составляющих определенное число; подобно тому, как состоящее из многих {163} цифр целое число десятеричной системы остается по существу определенным числом, и не обращается внимания на то, что оно состоит из произведений одних чисел на число десять и его степени. Также здесь не принимается в соображение, что существуют другие дроби, кроме, напр., 2/7, которые, обращенные в десятичные дроби, не дают бесконечного ряда, хотя каждая из них в числовой системе другой единицы может быть изображена, как таковой.
Так как в бесконечном ряду, долженствующем изображать собою дробь, исчезает та сторона, по которой она есть отношение, то исчезает и та сторона, по которой она, как показано выше, есть бесконечность в ней. Но последняя возвращается другим путем; именно самый ряд бесконечен.
Какого рода эта бесконечность ряда, явствует само собою; это ложная бесконечность прогресса. Ряд содержит в себе и представляет собою то противоречие, что нечто, существующее, как отношение и имеющее внутри его ряда качественную природу, изображается, как безотносительное, просто как определенное количество, как определенное число. Вследствие того, определенному числу, выраженному посредством ряда, всегда чего-то нехватает, так что оно постоянно должно выходить за пределы того, что положено, чтобы достигнуть требуемой определенности. Закон этого прогресса известен, он заключается в определении определенного количества, содержащемся в дроби, и в природе той формы, в которой она должна быть выражена. Определенное число через продолжение ряда может достигнуть потребной точности; но его изображение всегда остается лишь долженствованием; ему присуща потусторонность, не могущая быть снятою, так как выражение чего-либо основанного на качественной определенности посредством определенного числа есть постоянное противоречие.
Этому бесконечному ряду действительно присуща та неточность, от которой в истинном математическом бесконечном остается лишь видимость. Оба эти вида математического бесконечного также не должны быть смешиваемы, как и оба вида философского бесконечного. Для изображения истинного математического бесконечного первоначально употреблялась или опять возобновлена в новое время форма ряда. Но она для него не необходима; напротив, как будет показано далее, бесконечное бесконечного ряда существенно отличается от истинного бесконечного. Он, напротив, уступает в этом отношении даже изображению дроби.
А именно, бесконечный ряд содержит в себе ложную бесконечность потому, что то, что должно быть выражено посредством ряда, остается долженствованием; и то, что он выражает, причастно некоторой не исчезающей потусторонности и отличается от того, что должно быть выражено. Он бесконечен не по своим членам, которые положены, но потому что они не полны, потому что то другое, что им существенно принадлежит, находится вне их; то, что есть внутри его, сколько бы ни было в нем положено членов, есть лишь конечное в собственном значении этого слова, поло {164} жено, как конечное, т. е. как такое, которое не есть то, чем оно должно быть. Напротив, то, что называется конечным выражением или суммою такого ряда, не имеет этого недостатка; ему вполне принадлежит то значение, которого ряд только ищет; потустороннее в нем уже не убегает; то, что оно есть, и то, чем оно должно быть, уже не разделено, но есть одно и то же.
Различие обоих заключается ближайшим образом в том, что в бесконечном ряду отрицательное находится вне его членов, которые даны лишь как части определенного числа. Напротив, конечному выражению, которое есть отношение, отрицательное имманентно, как взаимная определенность членов отношения, которая есть возврат в себя, относящееся к себе единство, как отрицание отрицания ( оба члена отношения суть лишь моменты ), и потому имеет определение бесконечности внутри себя. Действительно, обычная так называемая сумма, 2/7 или 1/(1– а ), есть таким образом отношение; и это так называемое конечное выражение есть поистине бесконечное выражение. Бесконечный ряд есть в сущности сумма; его цель состоит в том, чтобы изобразить то, что в себе есть отношение, в форме суммы, и данные члены ряда суть члены не отношения, а агрегата. Он есть далее, напротив, конечное выражение, так как он есть несовершенный агрегат и остается по существу чем-то недостаточным. По тому, что заключается внутри его, он есть определенное количество, но вместе с тем меньшее того, чем оно должно быть; за сим и то, чего ему не хватает, есть определенное количество; эта недостающая часть есть в действительности то, что в ряду называется бесконечным, только в том формальном смысле, что она есть недостающая, небытие; по содержанию же своему она есть конечное определенное количество. Лишь то, что есть налицо в ряду вместе с тем, чего ему не хватает, образует то, что есть дробь, то определенное количество, которым она вместе и должна, и не может быть. Слово «бесконечное» и в бесконечном ряду мнится быть чем-то высоким и величественным; это есть род суеверия, суеверия рассудка; мы видели, что оно, напротив, сводится к определению недостаточного.
Следует притом заметить, что существование таких бесконечных рядов, которые не суммируются, есть относительно формы ряда вообще обстоятельство внешнее и случайное. Эти ряды представляют собою высший вид бесконечности, чем ряды суммирующиеся, так как в них оказывается несоизмеримость, т. е. невозможность изобразить содержащееся в них качественное отношение, как определенное количество, даже в виде дроби; но свойственная им форма ряда, как таковая, содержит в себе то же самое определение ложной бесконечности, какое присуще суммируемому ряду.
Только что указанная по поводу дроби и ее ряда превратность выражения имеет место и в том случае, когда математическое бесконечное, и именно не только что рассмотренное, а истинное, называется относительным бесконечным, а обычное метафизическое, под которым разумеется {165} отвлеченное, ложное бесконечное, — абсолютным. В действительности же, наоборот, это, метафизическое бесконечное есть только относительное, так как выражаемое им отрицание таково лишь в противоположность некоторой границе, так что последняя остается пребывать вне его и не снимается им; напротив математическое бесконечное действительно сняло с себя конечную границу, так как ее потусторонность соединена с нею.
В указанном смысле, именно в том, что так называемая сумма или конечное выражение бесконечного ряда именно должна бы была называться бесконечным, установил и пояснил примерами различие понятия истинной бесконечности от ложной главным образом Спиноза. Это его понятие будет наилучше освещено, если я свяжу то, что он говорит о нем, с только что изложенным. Он определяет прежде всего бесконечное, как абсолютное утверждение существования какой-либо природы, а конечное, напротив, как определенность, как отрицание. Абсолютное утверждение некоторого существования должно быть именно понимаемо, как ее отношение к самому себе, вследствие которого оно существует не потому, что существует другое; конечное, напротив — есть отрицание, прекращение, отношение к другому, возникающему вне первого.
Правда, абсолютное утверждение некоторого существования не исчерпывает еще понятия бесконечного; последнее содержит в себе еще то определение, что бесконечность есть утверждение не непосредственное, но лишь восстановленное через рефлексию другого в себе самом, как отрицание отрицательного. Ho y Спинозы субстанция и ее абсолютное единство имеют форму единства неподвижного, т. е. неопосредованного самим собою, форму некоторой оцепенелости, в которой нет еще понятия отрицательного единства себя самого, субъективности.
Математический пример, коим он поясняет истинную бесконечность (Epist. XXIX), есть пространство между двумя неравными кругами, из которых один находится внутри другого, не касаясь его и не будучи ему концентричен. Он придает по-видимому большое значение этой фигуре и тому понятию, примером которого она служит, так что избрал ее даже эпиграфом своей этики. «Математики, говорит он, утверждают, что неравенства, возможные в таком пространстве, бесконечны, не вследствие бесконечного множества частей, так как его величина определенна и конечна, и я могу предположить такое пространство бóльшим или меньшим, но потому что тут природа вещи превосходит всякую определенность». Как видно, Спиноза отвергает то представление о бесконечном, по которому оно представляется, как множество или как незаконченный ряд, и указывает на то, что здесь в приводимом, как пример, пространстве бесконечное не потусторонне, а имманентно и закончено; это пространство есть нечто ограниченное, но именно потому бесконечное, «так как природа вещи превосходит всякую определенность», так как содержащееся тут определение величины не может быть вместе с тем изображено, как определенное количество, или так как по вышеприведенному выражению Канта синтезиро {166} вание не может здесь быть доведено до некоторого — дискретного — определенного количества. Каким образом вообще противоположность непрерывного и дискретного определенного количества приводит к бесконечному, — это имеет быть изложено в одном из следующих примечаний. Бесконечное некоторого ряда Спиноза называет бесконечным воображения; бесконечное же, как отношение к себе самому, — бесконечным мышления или infinitum actu. Оно есть именно actu, оно бесконечно действительно, так как оно закончено в себе и дано. Так ряд 0,285714… или 1+ а + а 2 + а 3 … есть бесконечное лишь воображения или мнения, ибо он не имеет действительности, ему для того еще чего-то не хватает; напротив 2/7 или 1/(1–а) есть действительно не только то, что дано в приведенных членах ряда, но и в том, чего ему не хватает, чем он только должен быть, 2/7 или 1/(1– а ) есть такая же конечная величина, как заключенное между двумя кругами пространство Спинозы и неравенства этого пространства, и, как это пространство, она может быть сделана более или менее. Но отсюда не возникает несообразности большего или меньшего бесконечного, так как это определенное количество целого не касается отношения его моментов, природы вещи, т. е. качественного определения величины; а то, что существует в бесконечном ряду, есть также конечное определенное количество, но кроме того нечто недостаточное. Напротив, воображение остается при определенном количестве, как таковом, и не рефлектирует над качественным отношением, в котором заключается основание данной несоизмеримости.
Несоизмеримость, имеющая место в примере Спинозы, заключает в себе вообще криволинейные функции и приводит к тому бесконечному, которое употребляется математикою при этих функциях, вообще при функциях переменных величин; последнее есть именно то истинное математическое, качественное бесконечное, о котором мыслил Спиноза. Это определение должно быть здесь рассмотрено ближе.
Что касается, во-первых, признаваемой столь важною категории переменности, под которую подводятся входящие в эти функции величины, то они прежде всего должны быть переменными не в том смысле, как в дроби 2/7 оба числа 2 и 7, поскольку вместо них можно поставить также 4 и 14, 6 и 21 и т. д. другие числа до бесконечности без изменения величины дроби. Еще с бóльшим правом в дроби a / b можно вместо а и b поставить любые числа без изменения того, что должно выражать собою a / b. В том смысле, что и вместо х и у в какой-либо функции можно вставить бесконечное, т. е. неисчерпаемое, множество чисел, а и b суть столь же переменные величины, как х и у. Выражение переменные величины поэтому весьма неопределенно и выбрано неудачно для определений величин, {167} имеющих интерес и подвергающихся действиям совсем в иных видах, чем обусловливаемых только их переменностью.
Для того, чтобы выяснить, в чем состоит истинное определение моментов некоторой функции, имеющей интерес для высшего анализа, мы снова должны обозреть указанные выше ступени (развития понятий). В дробях 2/7 или a / b числа 2 и 7, каждое для себя, суть определенные количества, и отношение для них несущественно; а и b также представляют собою такие определенные количества, которые остаются тем, что они суть, и вне отношения. Далее 2/7 и a / b суть постоянные определенные количества, показатели; отношение составляет число, единица которого есть знаменатель, а определенное число — числитель, или обратно; если вместо 2 и 7 вставить 4 и 14, то отношение, как определенное количество, остается тем же самым. Но это существенно изменяется — например в функции y 2 / x = p; в ней х и у, правда, имеют значение определенных количеств; но определенный показатель присущ отношению не х и у, а только х и у 2. Поэтому, как члены отношения, х и у, во-первых, не суть определенные количества, а во-вторых, их отношение не есть постоянное определенное количество (и его не мнят таким же, как при а и b ), не постоянный показатель, а, как определенное количество, оно переменно. Это зависит только от того, что х находится в отношении не к у, а к квадрату у. Отношение некоторой величины к степени есть не определенное количество, а по существу качественное отношение; степенное отношение есть такое положение, которое должно считаться основным определением. В уравнении прямой линии у = ах выражение у / x = а есть обыкновенная дробь и показатель; эта функция есть поэтому лишь формально функция переменных величин, иначе сказать х и у здесь то же самое, что а и b в a / b, они не имеют того определения, под которым их рассматривает дифференциальное и интегральное исчисление. Вследствие особенной природы переменных величин с этой точки зрения было бы целесообразно ввести для них также как особое наименование, так и особое обозначение, отличное от обычных неизвестных величин в каждом конечном определенном, так и неопределенном уравнении, — для указания их существенного отличия от таких просто неизвестных величин, которые в себе суть вполне определенные количества или определенная совокупность определенных количеств. Равным образом является лишь недостатком сознания своеобразия того, что составляет интерес высшего анализа, и чем вызвана потребность и изобретение дифференциального исчисления, включение функций первой степени, каково уравнение прямой линии, в составе этого исчисления; придание последнему такого формального характера представляет собою еще и то неудобство, что признается возможным достижение самого по себе правильного требова {168} ния обобщения метода при опущении той специфической определенности, которая обусловливает потребность в нем, так что все сводится к тому, как будто дело идет в этой области лишь о переменных величинах вообще. В рассмотрении и в изложении этих предметов было бы, конечно, гораздо менее формализма, если бы было принято во внимание, что здесь дело идет не о переменных величинах, как таковых, а о степенных определениях.
Но есть еще дальнейшая ступень, на которой математическое бесконечное выступает в своем своеобразии. В уравнении, в котором х и у положены, как определенные ближайшим образом степенным отношением, х и у, как таковые, должны еще означать определенные количества; между тем это значение совершенно утрачивается в так называемых бесконечно малых разностях; dx, dy уже не суть определенные количества и не должны обозначать их, но имеют значение лишь в своем отношении, сохраняют смысл, лишь как моменты. Они уже не есть нечто, если принимать нечто за определенное количество, не суть конечные разности; но они также не суть и ничто, неопределенный нуль. Вне своего отношения они суть чистые нули, но должны быть принимаемы за моменты отношения, за определения дифференциального коэффициента dx / dy.
В этом понятии бесконечного определенное количество завершается в действительности в качественное существование; оно полагается, как истинно бесконечное; оно снимается, не как то или иное определенное количество, но как количество вообще. Но при этом сохраняется количественная определенность, как элемент определенных количеств, как принцип, или, как было также сказано, в ее первом понятии.
Против этого понятия и направлено все то нападение, которому подвергнулось основное определение математики этого бесконечного, дифференциального и интегрального исчисления. Неправильные представления математиков сами послужили поводами к тому, что оно не было признано, в особенности же вина падает тут на неспособность оправдания этого предмета, как понятия. Между тем, как уже было упомянуто выше, математика не может тут обойти понятия; ибо, как математика бесконечного, она не ограничивается конечною определенностью своих предметов, как например поступает чистая математика, когда рассматривает пространство и время их определения и приводит их в соотношения лишь со стороны их конечности; но она приводит принятое ранее и рассмотренное ею определение в тожество с противоположным ему, превращая, например, кривую линию в прямую, круг в многоугольник и т. п. Поэтому действия, к которым она позволяет себе прибегать в дифференциальном и интегральном исчислении, по их природе совершенно противоречат конечным определениям и их отношениям, и находят, стало быть, свое оправдание лишь в понятии.
Если математика бесконечного держится за то, что эти количественные определения суть исчезающие величины, т. е. такие, которые не суть уже какие- {169} либо определенные количества, но не суть и ничто, а сохраняют еще известную определенность относительно другого, то представляется, по-видимому, совершенно ясным, что нет такого так называемого среднего состояния между бытием и ничто. Что можно сказать по поводу этого выражения и так называемого среднего состояния, указано уже по поводу категории становления (примеч. 4). Но, конечно, единство бытия и ничто не есть состояние; состояние было бы таким определением бытия и ничто, в котором эти моменты сочетались бы лишь случайно, как бы вследствие болезни и внешнего воздействия ошибочного мышления; между тем эта середина или это единство, исчезание, которое есть вместе с тем становление, есть, напротив, их единственная истина.
То, что бесконечно, говорят далее, несравнимо, как большее или меньшее, поэтому не может быть отношения бесконечного к бесконечному по порядкам или достоинствам бесконечного, каковые различия бесконечных разностей признаются и в науке. Это уже упомянутое ранее выражение основывается опять-таки на том представлении, что здесь идет речь об определенных количествах, сравниваемых, как определенные количества, и что определения, которые уже не суть определенные количества, не могут находиться между собою в отношении. Между тем именно то, что находится только в отношении, и не есть определенное количество; определенное количество есть такое определение, которое вне своего отношения должно иметь совершенно безразличное существование, быть безразличным к своему различию от чего-либо другого, тогда как, напротив, качественное есть лишь то, что оно есть в своем различии от другого. Все бесконечные величины поэтому не только сравнимы, но суть лишь моменты сравнения или отношения.
Я приведу главнейшие определения, которые дает математика относительно своего бесконечного; из них будет видно, что в основе их лежит мысль, согласная с развитым здесь понятием, но что высказывавшие ее не обосновали ее, как понятие, и в приложении ее прибегли опять-таки к вспомогательным средствам, противоречащим их наилучшим намерениям.
Эта мысль не может быть определена правильнее, чем то сделал Ньютон. Я оставляю здесь в стороне определения, принадлежащие представлению движения и скорости (от которых он и заимствовал название флюксий ), так как в связи с ними эта мысль лишена надлежащей отвлеченности, но является конкретною, смешанною с несущественными для нее формами. Эти флюксии по объяснению Ньютона (Princ. mat. phil. nat. кн. I, лемма XI Schol.) не неделимы — форма, которою пользовались прежние математики, Кавальери и др., и которая содержит в себе понятие определенного в себе количества — но суть исчезающее делимое. Далее они суть не суммы и отношения определенных частей, но пределы (limites) сумм и отношений. Против этого возражали, что и исчезающие величины не имеют последнего предельного отношения, так как прежде, чем те исчезли, оно не последнее, а когда они исчезли, его уже нет. Но под отношениями исчезающих величин должно разуметь не то отношение, которое {170} до или после их исчезновения, а то, с которым они и исчезают ( quacum evanescunt ). Равным образом, первое отношение возникающих величин есть то, с которым они возникают.
Как то требовалось тогдашним состоянием научного метода, только что изложенное лишь объясняет, что следует разуметь под тем или иным выражением; но что под ним должно разуметь то или другое, есть собственно субъективное или также историческое требование, не указывающее, чтобы такое понятие в себе и для себя было необходимо и обладало внутреннею истиною. Но вышеприведенное показывает, что установленное Ньютоном понятие соответствует тому, чем оказалась бесконечная величина в предыдущем изложении на основании рефлексии определенного количества внутрь себя. Под нею понимаются величины в их исчезновении, т. е. такие, которые уже суть неопределенные количества, равно как не отношения определенных частей, но пределы отношения. Поэтому как определенные количества для себя, как члены отношения, так и самое отношение, поскольку оно есть определенное количество, должны исчезать; предел отношения величин есть там, где он и есть, и его нет, или, выражаясь точнее, где определенное количество исчезло, и где тем самым сохранено лишь отношение, как качественно-количественное отношение, и его члены, также, как качественно-количественные моменты. Ньютон прибавляет к тому, что от существования последних отношений исчезающих величин не следует заключать к существованию последних, неделимых величин. Ибо это было бы опять-таки скачком от отвлеченного отношения к таким его членам, которые имели бы для себя вне своего отношения известное значение, как неделимые, как нечто, что было бы одним, безотносительным.
В противность этому недоразумению он припоминает, что последние отношения не суть отношения последних величин, но пределы, к которым отношения бесконечно убывающих величин приближаются более, чем всякая данная, т. е. конечная разность, и которых они не могут перейти без уничтожения. Под последнею величиною можно бы было, пожалуй, как сказано, разуметь величину неделимую или одно. Но из определения последнего отношения одинаково исключено представление как безразличного одного, безотносительного, так и конечного определенного количества. Но не потребовалось бы прибегать ни к бесконечному убыванию, которое Ньютон приписывает определенному количеству, и которое означает лишь прогресс в бесконечность, ни к определению делимости, которое не имеет уже здесь никакого непосредственного значения, если бы потребное определение было развито в понятие определения величины, только как момент отношения.
По поводу сохранения отношения при исчезновении соотносящихся определенных количеств встречаются (в другом месте, напр., у Карно — Réflexions sur la métaphysique du calcul infinitesimal) выражение, что в силу закона непрерывности исчезающие величины продолжают сохранять то отношение, которое было между ними до их исчезно {171} вения. Это представление выражает собою истинную природу дела, поскольку, однако, тут разумеется не непрерывность определенного количества, имеющая место в бесконечном прогрессе и могущая так сохраняться при своем исчезновении, чтобы по ту сторону вновь возникало конечное определенное количество, новый член ряда, непрерывный же прогресс постоянно представляется так, как будто проходятся имеющие еще значение конечные определенные количества. Напротив, в том переходе, который совершается в истинное бесконечное, непрерывное есть отношение; оно настолько непрерывно и сохраняется, что этот переход, собственно говоря, состоит именно в том, что выделяет чистое отношение, а безотносительное определение, т. е. определенное количество, как член отношения, положенное вне этого отношения, еще как определенное количество, исчезает. Это очищение количественного отношения есть поэтому не что иное, как понимание эмпирического существования. Последнее так возвышается над самим собою, что его понятие содержит те же определения, как и оно само, но схваченные в их существенности и в единстве понятия, причем они утрачивают свое безразличное, чуждое понятию существование.
Столь же интересна другая форма ньютонова изложения, касающегося рассматриваемых теперь величин, именно как величин производящих или начал. Производная величина ( genita ) есть произведение или частное, прямоугольники, квадраты, так же стороны прямоугольников, квадратов, вообще конечная величина. «Рассматривая ее, как переменную, как увеличивающуюся или уменьшающуюся в постоянном движении и течении, он означает ее моментальные приращения или убывания названием моментов. Но последние не должны быть принимаемы за части определенных величин ( particulae finitae ). Последния суть не самые моменты, но величины, произведенные моментами; последние же должны быть понимаемы, как находящиеся в становлении принципы или начала конечных величин». Определенное количество отличено здесь само от себя, с одной стороны, как продукт или существующее, а с другой — в своем становлении, в своем начале или принципе, т. е. в своем понятии или, что то же самое, в своем качественном определении; в последнем количественные различия, бесконечные приращения или убывания, суть лишь моменты; происшедшее есть лишь перешедшее в безразличие существования и во внешность, определенное количество. Но если философия истинного понятия и должна принять эти связанные с приращениями и убываниями определения бесконечного, то все же следует заметить, что самые формы приращения и т. п. находятся внутри категории непосредственного определения количества и вышеупомянутого непрерывного прогресса, и что поэтому представления приращения, прироста, прибавления с dx или i к х и т. п. должны считаться присущим этим методам коренным недостатком, — постоянным препятствием к возвышению от представления обычного определенного количества к чистому определению количественно-качественного момента.
Вышеприведенным определениям далеко уступает представление без {172} конечно малых величин, связанное с самыми приращением и убыванием. По этому представлению они таковы, что не только они относительно конечных величин, но и высшие их порядки относительно низших, а равно произведения многих их относительно одного, должны быть пренебрегаемы. У Лейбница особенно сильно выступает это требование пренебрежения, находимое также и у предыдущих изобретателей методов, касающихся сказанных величин. Именно это обстоятельство сообщает исчислению, при выигрыше в удобстве, видимость неточности и явной неправильности в ходе его действий. По своему способу популяризовать вещи, т. е. лишать чистоты их понятий и заменять их неправильными чувственными представлениями, Вольф пытался сделать этот прием понятным для рассудка. А именно, он сравнивает пренебрежение бесконечно малыми разностями высших порядков относительно низших с образом действий геометра, измерение которым высоты горы нисколько не делается менее точным, если ветер снесет песчинку с ее вершины, или с пренебрежением высотою домов и башен при вычислениях лунного затмения (Elem. mathes. univ. T. I. Gl. analys. math. p. II, C. I Schol.).
Если суд обычного человеческого рассудка и допускает такую неточность, то все геометры, напротив, отвергают ее. Само собою очевидно, что в науке математики совсем не может быть речи о такой эмпирической точности, и что математическое измерение посредством вычисления или построений и доказательства геометрии, совершенно различно от землемерия, измерения данных на опыте линий, фигур и т. под. Сверх того, как уже было упомянуто, через сравнение результатов, получаемых строго геометрическим путем и посредством метода бесконечно малых разностей, аналитики доказывают, что эти результаты тожественны, и что бóльшая или меньшая степень точности не имеет здесь места. С другой стороны самый прием — пренебрегать величинами вследствие их незначительности — несмотря на оправдание результатами, не может не вызывать протеста. И в этом заключается трудность, побуждающая аналитиков понять и удалить заключающуюся здесь нелепость.
По этому вопросу следует, главным образом, привести мнение Эйлера. Полагая в основание общее определение Ньютона, он настаивает на том, что дифференциальное исчисление рассматривает отношения приращений некоторой величины, причем однако, бесконечно малая разность, как таковая, есть совершенный нуль (Instit. calc. different. Р. I. С. III). Как это следует понимать, видно из вышеизложенного; бесконечно малая разность есть нуль лишь по количеству, а не качественный нуль; но как нуль по количеству она есть лишь чистый момент отношения. Она не есть различие на некоторую величину; но именно потому с одной стороны вообще ошибочно называть эти моменты, именуемые бесконечно малыми величинами, также приращениями и убываниями и разностями. В основе этого определения лежит то предположение, что нечто прибавляется к предварительно данной конечной величине или убавляется от нее, что происходит вычитание или сложение, некоторое арифметическое, внешнее действие. Переход от функции переменной величины к ее дифференциалу должно, напротив, пони {173} мать так, что последний имеет совершенную отличную от нее природу, именно, как было объяснено, что он есть возврат конечной функции к качественному отношению ее количественных определений. С другой стороны, ошибочным оказывается и то, когда говорят, что приращения суть для себя нули, что следует принимать в расчет лишь их отношения; ибо нуль вообще не имеет никакой определенности. Хотя это представление и доходит таким образом до отрицания количественного и определенно высказывает его, но оно не схватывает этого отрицания вместе и в его положительном значении качественно-количественных определений, которые становятся нулями, лишь будучи вырваны из отношения и приняты за определенные количества.
Лагранж (Théorie des fonct. analyt. Introduction) говорит о представлении предельных или последних отношений, что если и возможно представить себе отношение двух величин, покуда они остаются конечными, то в рассудке не получается никакого отчетливого и определенного понятия об этом отношении, коль скоро его члены остановятся нулями. Действительно, рассудок должен возвыситься над тем простым отрицанием, по которому члены отношения, как определенные количества, суть нули, и понять их положительно, как качественные моменты. А то, что Эйлер (там же § 84 и сл.) прибавляет далее относительно данного им определения для того, чтобы показать, что две так называемые бесконечно малые величины, которые должны быть не чем иным, как нулями, находятся однако во взаимном отношении и потому для них допустимы не только знак нуля, но и другие знаки, не может считаться удовлетворяющим мысль. Он хочет обосновать это на различии арифметического и геометрического отношения; при первом мы обращаем внимание на разность, при втором — на частное, и хотя первая между двумя нулями также равна нулю, но этого нельзя сказать о геометрическом отношении; если 2:1=0:0, то по свойству пропорции, так как первый член вдвое более второго, и третий член должен быть вдвое более четвертого; потому на основании этой пропорции отношение 0:0 должно быть равно отношению 2:1. Так и по обычной арифметике n:0=1:0[23], следовательно, n:1=0:0. Однако именно потому что 2:1 или n:1 есть отношение определенных количеств, ему не соответствует ни отношение, ни обозначение 0:0.
Я воздерживаюсь от дальнейших ссылок, так как сказанное в достаточной степени обнаруживает, что они, без сомнения, имеют дело с истинным понятием бесконечного, но что это понятие не выделено и не понято в своей определенности. Поэтому, когда совершается переход к самим действиям, то нельзя ожидать, чтобы в них проявлялось истинное определение понятия; напротив, в нем возвращаются к конечной определенности количества, и действие не может освободиться от представления лишь относительно малого. Исчисление приводит к необходимости подвести так называемые бесконечные величины под обычные арифметические действия сло {174} жения и т. п., применяемые к природе конечных величин, и тем самым хотя бы на мгновение признать первые величины конечными и обращаться с первыми, как со вторыми. Требовалось бы оправдать исчисление в том, что оно, с одной стороны, понижает бесконечные величины в сферу конечности и обращается с ними, как с приращениями или разностями, а с другой стороны, применив к ним формы и законы конечных величин, пренебрегает ими, как определенными количествами.
Я привожу еще наиболее существенное о попытках геометров устранить эти затруднения.
Более старые аналитики не затрудняли себя по этому доводу большими сомнениями; но старания более новых были направлены главным образом к тому, чтобы привести исчисление бесконечных к очевидности собственно геометрического метода и достигнуть в математике строгости доказательств древних (выражение Лагранжа ). Но так как принцип анализа бесконечных выше, чем принцип математики конечных величин, то первый сам собою немедленно должен был отказаться от этого рода очевидности; подобно тому, как философия не может притязать на такую отчетливость, какую имеют науки о чувственном, напр., естествознание, или как еда или питье считаются за более рассудительные занятия, чем мышление и понимание. Поэтому можно говорить лишь о старании достигнуть строгости доказательств древних.
Многие пытались совершенно обойтись без понятия бесконечного и достигнуть без него тех же результатов, какие достигаются при его употреблении. Лагранж говорит, например, о методе, изобретенном Ланденом, и объясняет, что этот метод совершенно аналитический и не прибегает к бесконечно малым разностям, но сначала вводит различные значения переменных величин, а потом приравнивает их между собою. Впрочем, Лагранж заявляет, что при этом утрачиваются преимущества, свойственные дифференциальному исчислению, — простота метода и легкость действий. Этому приему отчасти соответствует тот, от которого исходит Декарт в своем методе касательных, о коем будет еще подробнее сказано далее. Здесь можно заметить, — что и теперь уже в общем ясно, — что вообще метод, состоящий в том, чтобы придавать различные значения переменным величинам и затем приравнивать их одну другой, принадлежит другому кругу математических соображений, чем метод самого дифференциального исчисление, и что первым не обращается внимания на подлежащую далее ближайшему рассмотрению особенность того простого отношения, к которому приводится его истинно конкретное определение, — именно отношения производной функции к первоначальной.
Старейшие из новых, напр., Ферма, Барроу и др., которые впервые воспользовались применением бесконечно малых к тому, что впоследствии выработалось в дифференциальное и интегральное исчисление, затем также Лейбниц и др., равным образом Эйлер, постоянно открыто признавали возможным пренебрегать произведениями бесконечно малых разностей так же, {175} как и наивысшими степенями, лишь потому, что они могут считаться исчезающими относительно низших степеней. У всех них это является единственным основоположением, именно определением того, что такое дифференциальные произведения или степени, ибо к этому сводится все теоретическое учение. Прочее есть отчасти механизм действий, отчасти приложение, к которым однако, как будет показано далее, в действительности и сводится главный или, правильнее сказать, единственный интерес. В настоящее время достаточно провести лишь элементарное положение, что по тому же основанию незначительности, как главного положения, касающегося кривых, признается, что элементы кривых, именно приращения абсциссы и ординаты, имеют между собой то же отношение, как подкасательная и ордината; с целью получить подобные треугольники дуга, составляющая с обоими приращениями третью сторону треугольника, правильно названного перед тем характеристическим треугольником, принимается за прямую линию, за часть касательной, и потому одно из приращений за доходящее до касательной. Этими допущениями определения, с одной стороны, возвышаются над свойствами конечных величин; но с другой стороны к признаваемым за бесконечные моментам применяется прием, правомерный лишь относительно конечных величин, при котором мы не имеем права ничем пренебрегать по причине незначительности. Затруднение, тяготеющее над методом, остается при таком образе действия во всей своей силе.
Здесь нужно указать на замечательный прием Ньютона (Prin. math. phil. nat. lib. II lemma II после propos VII); он изобрел остроумный фокус (Kunststück) для устранения арифметически неправильного пренебрежения произведениями бесконечно малых разностей и высшими их порядками при нахождении дифференциалов. Он находит дифференциал произведения — из которого легко потом вывести дифференциалы частного, степени и т. п. — следующим путем. Произведение х и у, если уменьшить каждый множитель наполовину его бесконечно малой разности, есть ху — xdy /2– ydx /2+ dxdy /4, если же увеличить его настолько же, то произведение будет ху + xdy /2+ ydx /2+ dxdy /4. Если от этого произведения отнять первое, то получится разность ydx + xdy, которая есть приращение на целые dx и dy, так как на эту величину различаются оба произведения; следовательно это дифференциал ху. Как видно, при этом сам собою отпадает член, представлявший главное затруднение, произведение обеих бесконечно малых разностей dxdy. Но несмотря на имя Ньютона, следует сказать, что это, хотя и весьма элементарное, действие неверно.
Неверно, будто ( x + dx /2)( у + dy /2) — ( х — dx /2)( у — dy /2) = ( х + dx )( y + dy ) — ху[24]. Лишь потребность, при важности исчисления флюксий, {176} обосновать его могла побудить такого математика, как Ньютон, впасть в заблуждение подобного доказательства.
Другие формулы, с которым прибегает Ньютон для вывода дифференциала, связаны c конкретными относящимися к движению значениями элементов и их степеней. При употреблении формы ряда, которая вообще характерна для его метода, он близок к тому, чтобы сказать, что всегда в его власти путем прибавления дальнейших членов достигнуть потребной степени точности, вообще что результат есть некоторое приближение; он и здесь как бы довольствуется тем же основанием, к которому прибегает его метод решения уравнений высших степеней, при коем путем приближения высшие степени, возникающие через подстановку в данное уравнение каждого найденного еще неточного значения, отбрасываются по грубому основанию их малости; см. Lagrange Equations numériques p. 125.
Ошибка, в которую впал Ньютон в деле разрешения задачи путем пренебрежения существенными для нее высшими степенями, которая дала его противникам повод торжествовать триумф своего метода над его методом, и истинный источник которой обнаружил Лагранж в своих новейших исследованиях (Théorie des fonct. analyt L. P. 3 Ch. 14), доказывает, что формализм и неточность еще господствуют в деле употребления этого орудия. Лагранж показывает, что Ньютон потому впал в ошибку, что он пренебрегал членом ряда, содержащим именно ту степень, которая имела значение для данной задачи. Ньютон держался за формальный, поверхностный принцип пренебрежения членами в виду их относительной малости. Известно, что в механике членам ряда, в котором развивается функция движения, придается определенное значение, так что первый член или первая функция относится к моменту скорости, вторая — к силе ускорения, а третья — к сопротивлению сил. Поэтому члены ряда должны быть рассматриваемы тут не только, как части некоторой суммы, но как качественные моменты целостного понятия. Тем самым пренебрежение прочими членами, принадлежащими ложно бесконечному ряду, имеет смысл, совершенно различный от пренебрежения ими на основании относительной малости[25]. Ньютоново разрешение задачи ошибочно не потому, что в нем не принимаются во внимание члены ряда, лишь как части некоторой суммы, но потому, что не принимается во внимание член, содержащий именно то качественное определение, которое в данном случае важно. {177}
В этом примере качественный смысл есть то, от чего зависит прием. В связи с тем можно тотчас же установить общее утверждение, что все затруднение принципа было бы устранено, если бы формализм определения дифференциала в дающей ему имя задаче, был заменен различением некоторой функции от ее изменения при приращении переменной величины, если бы было выяснено качественное значение принципа, и действия были бы поставлены от того в зависимость. При этом условии дифференциал х n вполне исчерпывается первым членом ряда, получающегося через развитие ( x + dx ) n. Что прочие члены при этом не принимаются во внимание, зависит, стало быть, не от их относительной малости; тут не предполагается неточности, ошибки или заблуждения, которые могли бы быть исправлены или улучшены другим заблуждением. Таков взгляд, коим Kapно преимущественно оправдывает обычный метод исчисления бесконечных. Так как здесь дело идет не о сумме, а об отношении, то дифференциал оказывается вполне найденным посредством первого члена; а там, где есть нужда в дальнейших членах, в дифференциалах высших порядков, то их нахождение состоит не в продолжении ряда, как суммы, но в повторении того же самого отношения, которое одно есть искомое, и которое найдено вполне уже в первом члене. Потребность суммирования формы их ряда и то, что с ним связано, должны таким образом быть совершенно отделены от этого интереса отношения.
Объяснения, которые Карно дает методу бесконечных величин, являются наиболее очищенным и ясно изложенным из всего, что содержится в вышеупомянутых представлениях. Но при переходе к самым действиям и у него выступают более или менее обычные представления о бесконечной ма {178} лости опускаемых членов сравнительно с другими. Он оправдывает метод более фактом правильности его результатов и пользою, приносимою для упрощения и сокращения вычисления употреблением, как он их называет, несовершенных уравнений, т. е. таких, в которых допущено такое арифметически неверное опущение, чем природою самого дела.
Лагранж, как известно, вновь прибег к первоначальному методу Ньютона, методу рядов, для того, чтобы преодолеть трудности, связанные как с представлением бесконечно малых, так и с методами первых и последних отношений и пределов. Достаточно привести из его учения о функциях, преимущества которого в отношении точности, отвлеченности и всеобщности признаны, впрочем, в достаточной мере, что оно покоится на том основоположении, что разность, не становясь нулем, может быть принята столь малою, чтобы каждый член был более суммы всех остальных членов. При этом методе также начинают с категорий приращения и разности функции, переменная величина которой содержит приращение первоначальной функции, с которым является докучный ряд; равно как в дальнейшем отбрасываемые члены ряда принимаются в соображение, лишь как сумма, и основание, почему они отбрасываются, полагается в относительности их определенного количества. Отбрасывание, стало быть, и здесь определяется вообще не тою точкою зрения, которая отчасти имеет место при некоторых приложениях, при которых, как упомянуто выше, члены ряда должны иметь определенное качественное значение и оставляются без внимания не потому, что они незначительны по величине, но потому, что они незначительны по качеству; отчасти же отбрасывание зависит от той существенной точки зрения, которая определенно выступает относительно так называемых дифференциальных коэффициентов лишь в так называемом приложении дифференциального исчисления у Лагранжа, о чем еще будет говориться подробнее в следующем примечании.
Качественный характер вообще оказывается свойствен рассматриваемой здесь форме величины, которая называется бесконечно малым, что обнаруживается всего непосредственнее в вышеприведенной категории предела отношения; это ее проведение в исчислении образует своеобразный метод. Из того, что говорит Лагранж по поводу этого метода, именно что ему недостает легкости приложения, и что выражение предел не вызывает определенной идеи, мы остановимся на втором и рассмотрим ближе его аналитическое значение. В представлении предела именно и заключается вышеуказанная истинная категория качественного определения отношения между переменными величинами, ибо входящие в него формы их, dx и dy, должны быть взяты просто лишь как моменты dy / dx, и самое dy / dx должно считаться единым нераздельным означением. Здесь нужно оставить в стороне то обстоятельство, что тем самым механизм исчисления особенно в его приложении утрачивает преимущество, извлекаемое им из того, что члены дифференциального коэффициента отделяются один от другого. Этот предел {179} должен быть пределом данной функции; он должен иметь известное значение в связи с нею, определяемое способом вывода. С простою категориею предела мы не подвинулись бы далее, чем с тем, с чем мы имеем дело в этом примечании, именно показали бы только, что бесконечно малое, изображаемое в дифференциальном исчислении, как dx и dy, имеет не только отрицательный, пустой смысл некоторой не конечной, не данной величины, как например, когда говорится «бесконечное множество», «и т. д. до бесконечности» и т. п., но определенный смысл качественной определенности количественного, моментов отношения, как таковых. Эта категория в таком виде не имеет еще никакого отношения к тому, что есть некоторая данная функция, не помогает еще сама по себе ее разработке и не приводит к употреблению, которое должно бы иметь место при таком определении; таким образом представление предела, ограниченное такою указанною ему определенностью, не приводило бы ни к чему. Но выражение «предел» содержит уже в себе самом указание на то, что он есть предел нечто, т. е. имеет известное значение, определяемое функциею переменных величин; и должно рассмотреть, к чему приводит этот его конкретный смысл. Он должен быть пределом отношения двух приращений, на которые признаются увеличивающимися две переменные величины, соединенные в одном уравнении, из коих одна считается функциею другой; приращение принимается здесь неопределенно и вообще, и поэтому о бесконечно малом нет еще и речи. Но ближайшим образом путь к нахождению этого предела приводит к таким же непоследовательностям, какие свойственны и другим методам. А именно этот путь таков. Если fx = y, то, при переходе у в у + k, fx переходит в fx + ph + gh 2 + rh 3 и т. д., следовательно k = ph + gh 2 + rh 3 и т. д. а k / h = p + gh + rh 2 и т. д. Если теперь k и h исчезают, то исчезают все члены ряда, кроме p, который и оказывается пределом отношения обоих приращений. Отсюда видно, что хотя h и k, как определенные количества, полагаются =0, но что оттого k / h еще не обращается в 0/0, но остается некоторым отношением. Но представление предела должно обладать тем преимуществом, что оно устраняет заключающуюся тут непоследовательность; р должно быть не тем действительным отношением, которое превратилось в 0/0, но иметь лишь определенное значение, к которому отношение может приближаться бесконечно, т. е. так, чтобы разность могла стать менее всякой данной разности. Более определенный смысл приближения в отношении к тому, что собственно должно между собою сближаться, будет рассмотрен ниже. Но что количественное различие, определяемое не только, как могущее, но как долженствующее быть менее всякой данной величины, не есть уже количественное различие, это ясно само по себе и настолько очевидно, насколько может быть что-нибудь очевидно в математике; тем самым, {180} однако, мы не подвигаемся далее dy / dx =0/0. Если же, напротив, dy / dx принимается за р, т. е. за определенное количественное отношение, как это и есть в действительности, то, наоборот, является затруднение в предположении h =0, в предположении, путем которого единственно и получается k / h = p. Если же допустить, что k / h =0, причем, однако, вместе с h =0 и самое k =0 (так как приращение k имеет место лишь при условии существования h ), то является вопрос, куда же девается р, которое имеет совершенно определенное количественное значение. На это нам тотчас же дается простой и сухой ответ, что р есть коэффициент, возникающий путем такого-то вывода — известным определенным образом полученная первая производная функция первоначальной функции. Если удовольствоваться этим ответом, как по существу дела довольствуется им Лагранж, то общая часть науки дифференциального исчисления и непосредственно самая та форма, которая именуется теориею пределов, окажется освобожденною от приращений, от их бесконечной или любой малости, от затруднения, состоящего в том, что кроме первого члена или, правильнее, лишь коэффициента первого члена устраняются дальнейшие члены ряда, кроме тех, которые неустранимы при употреблении данных приращений; кроме того, она очищается и от другого, связанного с этим, от формальных категорий прежде всего бесконечного, далее бесконечного приближения и других столь же пустых категорий непрерывных величин[26] и всего того, что считается нужным ввести, как стремление, становление, повод к изменению. Но в таком случае нужно бы было показать, какое еще значение и ценность, т. е. какую связь и какое употребление для дальнейшей математической потребности, имеет р, независимо от того совершенно достаточного для теории сухого определения, что оно есть не что иное, как полученная путем развития бинома производная {181} функция; об этом будет сказано во втором примечании. Здесь же следует ближайшим образом разобраться в той запутанности, которая вносится через вышеуказанное столь часто встречающееся в изложениях употребление представления приближения в понимание собственной качественной определенности отношения.
Было указано, что так называемые бесконечно малые разности выражают собою исчезание членов отношения, как количеств, и что то, что остается за сим, есть их количественное отношение лишь постольку, поскольку оно определено качественно; качественное отношение при этом в такой мере сохраняется, что оно оказывается именно тем, что возникает через переход конечных величин в бесконечные. В этом состоит, как мы видели, вся суть дела. Так, напр., в последнем отношении, исчезают, как количества, абсцисса и ордината; но члены этого отношения остаются по существу один — элементом ординаты, другой — элементом абсциссы. По обычному способу представления, состоящему в том, что одна ордината бесконечно приближается к другой, первая ордината переходит во вторую, а соответствующая первой абсцисса — в соответствующую второй; но во всяком случае ордината не переходит в абсциссу, а абсцисса в ординату. Но элемент ординаты, если оставаться при этом примере переменных величин, должен быть понимаем, не как разность одной ординаты от другой, а как различение или качественно -количественное определение относительно элемента абсциссы; принцип одной переменной величины относительно другой проявляется в их взаимном отношении. Различение, поскольку оно не есть уже различение конечных величин, перестало быть многообразным внутри себя самого; оно совпало в простую интенсивность, в определенность одного качественного момента отношения относительно другого.
Эта суть дела затемняется, однако, тем, что то, что, называется элементом, положим, ординаты, понимается, как разность или приращение, как будто оно есть только количественное различение одной ординаты от другой. Предел тем самым не имеет смысла отношения: он означает лишь то последнее значение, к которому другая однородная величина постоянно приближается так, что она может отличаться от него на наименьшую желаемую величину, и что последнее отношение есть отношение равенства. Таким образом, бесконечно малая разность оказывается как бы видимостью различия одного определенного количества от другого, и представление качественной природы, по которой dx есть по существу не определение отношения его к х, но к dy, отступает назад. dx 2 исчезает перед dx, но также исчезает dx перед х, что по истине значит, что dx имеет отношение лишь к dy. При таком изложении дела геометры стараются преимущественно о том, чтобы сделать понятным приближение некоторой величины к ее пределу и остановиться на таком различении определенного количества от определенного количества, которое уже не есть различение и вместе с тем есть различение. Но приближение есть для себя, помимо того, ничего не говорящая и ничего не объясняющая категория; dx имеет приближение уже за {182} собою, он не близок и не есть ближайшее; бесконечная близость есть сама лишь отрицание близости и приближения.
Поэтому, коль скоро дело сводится к тому, что приращения или бесконечно малые разности рассматриваются лишь со стороны определенного количества, которое в них исчезает, и лишь как его предел, то они понимаются, как безотносительные моменты. Отсюда можно бы было вывести неосновательное предположение, будто дозволительно в последнем отношении приравнивать между собою, например, абсциссу с ординатою, или синус, косинус, тангенс, sinus versus и т. п. По-видимому, это представление получает силу, когда дуга рассматривается, как касательная, ибо дуга, конечно, несоизмерима с прямою линиею, и ее элемент имеет прежде всего другое качество, чем элемент прямой линии. Еще нелепее и недозволительнее смешение абсциссы, ординаты, sinus versus и т. д., когда представляется quadrata rotundis, когда хотя бы бесконечно малая часть дуги принимается за участок касательной, и тем самым с нею поступают, как с прямою линиею. Но такой образ действий следует по существу отличать от вызывающего порицание смешения; он оправдывается тем, что в том треугольнике, стороны которого суть элемент дуги и элемент абсциссы и ординаты, отношение остается тем же, как если бы элемент дуги был элементом прямой линии, касательной; углы, образующие существенное отношение, т. е. то, которое сохраняется при этих элементах, если отвлечься от свойственных им конечных величин, те же самые. Можно выразить это также таким образом, что прямые линии, как бесконечно малые, стали кривыми линиями, и их отношение при их бесконечности стало отношением кривых. Так как по определению прямой линии она есть кратчайшее расстояние между двумя точками, то ее отличие от кривой линии основывается на определении множества, на меньшем множестве различимого в этом расстоянии, что есть также определение количества. Но это определение в ней исчезает, коль скоро она принимается за интенсивную величину, за бесконечный момент, за элемент; а с тем вместе исчезает и ее отличие от кривой линии, основанное исключительно на различии определенного количества. Следовательно, как бесконечные, прямая линия и дуга не состоят ни в каком количественном отношении и потому на основании принятого определения не имеют и никакого качественного различия, но переходят одна в другую.
Сродным и однако различным от отожествления разнородных определений оказывается само по себе неопределенное и совершенно безразличное утверждение, будто бесконечно малые части одного и того же целого равны между собою; но примененное к разнородному в себе, т. е. причастному существенной неравномерности количественных определений предмету, оно приводит к существенному противоречию, содержащемуся в высшей механике, которая учит, что в равные, притом бесконечно малые времена, в бесконечно малых частях кривой происходит равномерное движение, как часть такого движения, которое в равные конечные, т. е. существующие части времени {183} проходит конечные, т. е. существующие неравные части кривой, следовательно, движение, которое, как существующее, неравномерно и признается за таковое. Это предложение есть словесное выражение того, что должен означать собою аналитический член, получающийся через вышеупомянутое развитие формулы, хотя неравномерного, но подчиненного некоторому закону движения. Более старые математики старались выразить результаты вновь изобретенного исчисления бесконечных, которое притом всегда имело дело с конкретными предметами, в словах и предложениях и изобразить их геометрически, главным образом, для того, чтобы употреблять их для обычного способа доказательства теорем. Члены математической формулы, в которую анализ разлагал величину предмета, например, движения, получали таким образом предметное значение, например, скорости, ускоряющей силы и т. п.; по этому значению они должны были приводить к правильным положениям, к физическим законам, и по их аналитической связи должны были определяться и их объективные связи и отношения, например, то, что в равномерно ускоренном движении существует особая пропорциональная временам скорость, к которой, кроме того, всегда присоединяется приращение, зависящее от силы тяжести. Такие предложения в новом аналитическом виде механики получались исключительно, как результаты вычисления независимо от того, имеют ли они для себя реальный, т. е. соответствующий некоторому существованию смысл и от доказательства этого; затруднение сделать понятною связь таких определений, когда они употреблялись в вышеупомянутом реальном смысле, например, объяснить переход от той ложно равномерной скорости к равномерному ускорению, считалось поэтому совершенно устраненным через аналитическую разработку, в которой сказанная связь есть простое следствие установленного раз навсегда прочного авторитета действий вычисления. Считалось торжеством науки нахождение путем простого возвышающегося над опытом вычисления законов, т. е. предложений о существовании, самих не имеющих существований. Но в первое еще наивное время исчисления бесконечных старались найти и оправдать реальный смысл таких определений и положений, изображенных в геометрических построениях, и применить их в этом смысле к доказательству главных положений, о которых шла речь [ср. ньютоново доказательство его основоположения теории тяготения в Princ. math. philos. naturalis lib. I sect. II prop. 1 сравнительно с астрономиею Шуберта (перв. изд. т. III § 20), где признается, что в пункте, составляющем самый нерв доказательства, нет точности, т. е. дело не совсем таково, как полагает Ньютон].
Нельзя отрицать, что в этой области многое, преимущественно при пособии тумана, напущенного бесконечно малыми, считалось за доказательство только потому, что то, что получалось, всегда было уже заранее известно, и что доказательство, построенное таким образом, что получался подобный вывод, имело по крайней мере видимость остова доказательства, видимость, которую все же предпочитали простой вере или опытному знанию. Но я без всякого колебания признаю эту манеру не за что иное, как за {184} простое фокусничество и шарлатанство доказательством, и причисляю сюда и ньютоновы доказательства, особенно такие, как вышеприведенное, за которое Ньютона возвысили до небес и превознесли над Кеплером, утверждая, что первый математически доказал то, что второй нашел лишь путем опыта.
Пустой остов таких доказательств воздвигнут для того, чтобы доказать физические законы. Но математика вообще не может доказать количественных определений физики, так как последние суть законы, обоснованные на качественной природе моментов; не может сделать этого по той простой причине, что математика не есть философия, не исходит от понятий, и что поэтому качественное, если только оно не почерпается лемматически из опыта, лежит вне сферы математики. Поставление достоинства математики в том, что все входящие в нее положения должны быть строго доказаны, часто побуждало забывать о ее границе; таким образом, казалось несогласным с ее достоинством считать опыт источником и единственным доказательством опытных предложений; позднее сознание этой истины более развилось; но прежде, чем будет выяснено различие того, что математически доказуемо, и что может быть взято лишь извне, как, например, того, что есть лишь член аналитического развития, и что — физическое существование, научность не может считаться достигшею строгого и чистого состояния. А упомянутому остову ньютонова доказательства противоречит уже то право, которое признано за другим неосновательным искусственным ньютоновым построением из оптических опытов и связанных с ними выводов. Прикладная математика еще полна смешением поровну опыта и рефлексии; но подобно тому, как уже довольно давно одна за другою части этой (ньютоновой) оптики стали фактически игнорироваться наукою с тою, однако, непоследовательностью, что прочие ее части, хотя и с противоречием тому, еще сохраняются, — также точно является фактом, что часть этого обманчивого доказательства сама собою уже пришла в забвение или заменена другими доказательствами.