Л. Науменко - Монизм как принцип диалектической логики

Этот постулат причинил математикам много хлопот на протяжении почти всей истории математики, вплоть до революционного открытия Лобачевским неевклидовой геометрии. Многим математикам после Евклида казалось, что постулат не содержит в себе той очевидности и необходимости, которая свойственна его остальным утверждениям. Создалось убеждение, что данный постулат является не аксиомой, а теоремой, и были предприняты многочисленные попытки доказать пятый постулат как геометрическую теорему, т.е. вывести его из других аксиом, а тем самым показать, что аксиоматика Евклида нарушает, выражаясь языком современной логики, требование о независимости аксиом.

Так, византийскому геометру Проклу (V в. н. э.), комментарии которого сопровождали один из наиболее древних текстов «Начал», принадлежит следующее рассуждение о «пятом постулате»: «Это положение должно быть совершенно изъято из числа постулатов, потому что это – теорема, вызывающая много сомнений, которые Птолемей пытался устранить в одной из своих книг, и сам Евклид дает обращение этого положения в качестве теоремы.

Совершенно ясно, что должно быть найдено доказательство настоящей теоремы, а такое требование природе постулатов совершенно чуждо. Каким образом это предложение может быть доказано – это мы увидим ниже, придя к нему, когда элементы геометрии нас этому научат, ибо необходимо обнаружить его справедливость, но не как нечто, представляющееся нам очевидным без доказательства, а как предложение, становящееся таковым благодаря доказательству» [134] Цит. по кн.: Каган В.Ф . Основания геометрии, ч. I. Гостехиздат, 1949, с. 113. .

Помимо доказательства Прокла, которое мы здесь приводить не будем, существовали и многие другие «доказательства» V постулата. Общей их чертой было то, что все они основывались на явном или неявном введении новой аксиомы, эквивалентной аксиоме о параллельных. Многим математикам, работавшим в этой области, уже казалось, что идеал геометрии, как строгой науки, достигнут, что удалось очистить Евклида «от всех пятен». (Итальянский геометр Саккери, которому принадлежат известные заслуги в деле подготовки неевклидовой геометрии, назвал свой труд: «Евклид, очищенный от всех пятен».)

«Доказательства постулата Евклида, – писал в 1763 г. немецкий математик и философ Ламберт, – могут быть доведены столь далеко, что остается, по-видимому, одна мелочь. Но при тщательном анализе оказывается, что в этой кажущейся мелочи и заключается вся суть вопроса; обыкновенно она содержит либо доказываемое предложение, либо равносильный ему постулат» [135] Цит. по кн.: Норден А.П . Элементарное введение в геометрию Лобачевского. Москва, 1953, с. 21. .

Атмосфера, которая создалась вокруг вопроса о пятом постулате, хорошо выражена в письме венгерского математика Вольфганга Больяя своему сыну Иоганну, будущему создателю (независимо от Лобачевского, но несколько позднее его) неевклидовой геометрии: «Молю тебя, не делай только и ты попыток одолеть теорию о параллельных линиях; ты затратишь на нее все свое время, а предложения этого вы не докажете все вместе... Этот беспросветный мрак может потопить тысячи ньютоновских башен. Он никогда не прояснится на земле, и никогда несчастный род человеческий не будет владеть на земле чем-либо совершенным даже в геометрии. Это большая и вечная рана в моей душе» [136] Там же, с. 21-22. .

И тем не менее этот «беспросветный мрак» был очень скоро рассеян трудами Н.И. Лобачевского и Я. Больяя [137] Интересно, что «попытка одолеть теорию о параллельных» изложена в знаменитом «Аппендиксе» Я. Больяя, который был опубликован в виде приложения (причем, как свидетельствует его горько-ироническое название, ненужного) к трактату его отца. Опыт изложения элементов неевклидовой геометрии принадлежит также великому немецкому математику Гауссу, знавшему и о трудах Лобачевского и о трудах Больяя, но не решившемуся ни на публикацию своих собственных мыслей, ни на открытую поддержку Лобачевского и Больяя. . Lumen ex orient, свет, как говорится, пришел с востока.

«Напрасное старание со времен Евклида, – пишет Н.И. Лобачевский, – в продолжение двух тысяч лет заставило меня подозревать, что в самих понятиях еще не заключается той истины, которую хотели доказать и которую проверить, подобно другим физическим законам, могут лишь опыты» [138] Лобачевский Н.И . Полное собрание сочинений, т. I. Гостехиздат, 1946, с. 147. .

Лобачевский не только отказался от доказательства аксиомы о параллельных, но и построил геометрию, в аксиоматике которой содержится предложение, содержащее ее прямое отрицание: «Принимаем только то предложение справедливым, что перпендикуляр на линии параллельной встречает другую под острым углом» [139] Там же, с. 99. .

Это предложение эквивалентно следующим трем: 1) через точку, находящуюся вне прямой, можно провести не одну, а по крайней мере две прямых, параллельных данной; 2) параллельные прямые пересекаются в некоторой точке; 3) сумма углов прямоугольного треугольника не есть величина постоянная (т.е. не равна 2 d ).

С точки зрения привычного (физического) пространственного опыта все эти предложения не только не представляются очевидными, но и прямо чудовищными. Тем не менее, основываясь на этой аксиоме, Лобачевский построил математически безупречную систему – неевклидову геометрию.

При допущении неевклидовой аксиомы (аксиомы Лобачевского, сводящейся к утверждению, что угол параллелизма острый, или аксиомы Римана: угол параллелизма тупой) геометрия может быть построена вполне логично и непротиворечиво. Все геометрические теоремы оказываются выполнимыми и связь математических понятий безупречной. Математически истинность неевклидовой геометрии тем самым оказывается вне всяких сомнений, тогда как ее истинность с точки зрения нашего обычного физического опыта представляется весьма и весьма проблематичной. Физический смысл неевклидовой геометрии выяснился значительно позднее, в связи с разработкой сначала специальной (1905 г.), а затем и общей теории относительности (1916 г.).

Допущение, что сумма углов прямолинейного треугольника есть величина постоянная, утверждал Н.И. Лобачевский, «не представляет необходимого следствия из наших понятий о пространстве». «Только опыт, – продолжает Лобачевский, – например, фактическое измерение трех углов прямолинейного треугольника, может подтвердить истинность этого допущения». Аналогично говорит и Риман: те особые свойства, которыми Евклидово пространство отличается от других мыслимых трехмерно протяженных многообразий, «могут быть заимствованы только из опыта».

Математически, следовательно, оказываются возможными различные, даже несовместимые геометрии, тогда как фактически, реально, может быть истинной только одна из них. Следовательно, если в Евклидову геометрию включается аксиома о параллельных, то необходимость этого диктуется не математическими, но физическими соображениями. Эта аксиома описывает свойства доступного нам и практически действительного для нашего непосредственного опыта физического пространства. Геометрия Евклида, основывающаяся, в частности, на этой аксиоме, оказывается поэтому не только математикой, но и физикой, т.е. геометрическим описанием эмпирического земного пространства.