Жюль Пуанкаре - Теорема века. Мир с точки зрения математики

Итак, мы пришли к сравнению двух непрерывностей C и С’ , которые произведены, например, одна при посредстве моего первого пальца D , другая при посредстве моего второго пальца D’ . И та и другая из этих двух непрерывностей имеют три измерения. Каждому элементу непрерывности C или, если угодно, каждой точке первого осязательного пространства соответствует ряд мускульных ощущений Σ, которые заставляют меня переходить из некоторого начального положения в некоторое конечное положение. Сверх того, одна и та же точка этого первого пространства будет соответствовать Σ и Σ + σ, если σ представляет собой ряд, о котором мы знаем, что он не вызывает движения со стороны пальца D .

Также и каждому элементу непрерывности C или каждой точке второго тактильного пространства соответствует ряд ощущений Σ’, и одна и та же точка будет соответствовать Σ’ и Σ’ + σ, если σ’ представляет собой ряд, который не вызывает движения со стороны пальца D’ .

Итак, различать ряды σ и σ’ нас заставляет то обстоятельство, что первые не изменяют осязательных впечатлений, испытываемых пальцем D , а вторые сохраняют впечатления, которые испытывает палец D’ .

И вот что мы констатируем: вначале мой палец D’ испытывает ощущение A’ ; я делаю движения, которые вызывают мускульные ощущения S ; мой палец D испытывает впечатление A ; я делаю движения, которые вызывают ряд ощущений σ; мой палец D продолжает испытывать впечатление A , потому что таково характерное свойство рядов σ; затем я делаю движения, которые вызывают ряд мускульных ощущений S’, обратный S в том же смысле, какой мы дали этому слову выше. Тогда я констатирую, что мой палец D’ испытывает снова впечатление A’ (разумеется, для этого нужно, чтобы S был выбран надлежащим образом).

Это значит, что ряд S + σ + S’ , сохраняющий осязательные впечатления пальца D’ , есть один из тех рядов, которые я обозначил через σ’. Обратно, если взять какой-нибудь ряд σ’, то S’ + σ’ + S будет одним из тех рядов, которые мы обозначаем через σ.

Итак, если S надлежаще выбран, то S + σ + S’ будет рядом σ’ и, варьируя σ всеми возможными способами, можно получить все возможные ряды σ’.

Не будучи еще знакомы с геометрией, мы ограничиваемся констатацией этого, но вот как объяснили бы факт те, кто знает геометрию.

Сначала мой палец D’ находится в точке M в соприкосновении с предметом a , который сообщает ему впечатление A’ ; я делаю движения, соответствующие ряду S , я сказал, что этот ряд должен быть надлежаще выбран; я должен произвести этот выбор так, чтобы эти движения приводили палец D в точку, первоначально занимаемую пальцем D’ , т. е. в точку M ; таким образом, этот палец D будет соприкасаться с предметом a , который сообщит ему впечатление А .

Потом я делаю движения, соответствующие ряду σ; среди этих движений, по предположению, положение пальца D не меняется, следовательно, этот палец остается в соприкосновении с предметом a и продолжает испытывать впечатление А . Наконец, я делаю движения, соответствующие ряду S’ . Так как S’ обратен S , то эти движения приведут палец D’ в точку, которую раньше занимал палец D , т. е. в точку М . Если, как это можно предположить, предмет a не пошевелился, то этот палец D окажется в соприкосновении с этим предметом и снова испытает впечатление A’ , что и требовалось доказать.

Посмотрим, что отсюда вытекает. Я рассматриваю ряд мускульных ощущений Σ; этому ряду будет соответствовать одна точка M первого тактильного пространства. Теперь возьмем два ряда S и S’ , взаимно обратные, о которых мы только что говорили. Ряду S + Σ + S’ будет соответствовать одна точка N второго тактильного пространства, потому что какому-нибудь ряду мускульных ощущений, как мы сказали, соответствует одна точка либо в первом, либо во втором пространстве.

Я намерен рассматривать две определенные таким образом точки M и N как соответствующие друг другу. Что дает мне право на это? Для того чтобы это соответствие было допустимо, нужно, чтобы при существовании тождества двух точек M и М’ , соответствующих в первом пространстве рядам Σ и Σ’, было также тождество двух соответствующих точек N и N’ второго пространства, т. е. тождество двух точек, соответствующих двум рядам S + Σ + S’ и S + Σ’ + S’ . И мы сейчас увидим, что это условие выполнено.

Сделаем сначала одно замечание. Так как S и S’ взаимно обратимы, то S + S’ = 0, следовательно,

S + S’ + Σ = Σ + S + S’ = Σ,

или еще

Σ + S + S’ + Σ’ = Σ + Σ’;

но из этого не следует, чтобы S + Σ + S’ = Σ, потому что, хотя мы и воспользовались знаком сложения для того, чтобы представить последовательность наших ощущений, однако ясно, что порядок этой последовательности не безразличен; поэтому мы не можем, как в обыкновенном сложении, менять порядок членов; короче говоря, наши операции ассоциативны, но не коммутативны.

Если так, то для того, чтобы Σ и Σ’ соответствовали той же самой точке М = М’ первого пространства, необходимо и достаточно, чтобы Σ’ = Σ + σ тогда будем иметь

S + Σ’ + S’ = S + Σ + σ + S’ = S + Σ + S’ + S + σ + S’.

Но мы только что констатировали, что S + σ + S’ есть один из рядов σ’. Следовательно, получим

S + Σ’ + S’ = S + Σ + S’ + σ’,

а это значит, что ряды S + Σ’ + S’ и S + Σ + S’ соответствуют одной и той же точке N = N’ второго пространства, что и требовалось доказать.

Итак два наших пространства соответствуют друг, другу, точка – точке; они могут быть «преобразованы» одно в другое; они изоморфны; как мы пришли к заключению об их тождестве?

Рассмотрим два ряда σ и S + σ + S’ = σ’. Я сказал, что часто, но не всегда, ряд σ сохраняет осязательное впечатление A , испытываемое пальцем D ; а также часто (но не всегда) бывает, что ряд σ’ сохраняет осязательное впечатление A’ , испытываемое пальцем D’ . И я констатирую, что очень часто (т. е. гораздо чаще, чем то, что я сейчас назвал «часто») бывает, что если ряд σ сохранил впечатление A пальца D , то ряд σ’ сохраняет в то же самое время впечатление A’ пальца D’ ; и обратно – что если первое впечатление изменилось, то изменилось и второе. Это бывает очень часто , но не всегда.

Мы объясняем этот экспериментальный факт, говоря, что неизвестный предмет a , который вызывает ощущение A в пальце D , тождествен с неизвестным предметом a’ , который вызывает ощущение A’ в пальце D’ . И в самом деле, когда первый предмет шевелится, о чем нам дает знать исчезновение впечатления A , второй также шевелится, потому что впечатление A’ также исчезает. Когда первый предмет остается неподвижным, неподвижным остается и второй предмет. Если эти два предмета тождественны, то – так как первый находится в точке M первого пространства, второй же в точке N второго пространства, – это значит, что эти две точки тождественны. Вот как мы пришли к представлению о тождества этих двух пространств; или – лучше – вот что мы хотим сказать, когда говорим, что они тождественны. Сказанное только что о тождестве двух тактильных пространств избавляет нас от исследования вопроса о тождестве тактильного пространства и пространства визуального, так как он рассматривался бы тем же самым способом.