Почему? Потому что по опыту мы знаем, что лжецы обычно говорят разные вещи, если только они не сговорились заранее. В конце концов, мы должны придти к тому, что мы используем известный опыт в качестве основания для построения выводов относительно неизвестного, и такого рода выводы справедливы только в том случае, если справедлива индукция.
Лаплас полагал, что вероятность, присущая индуктивному выводу, является определенной и допускает числовое измерение. Он выработал принцип, согласно которому если вы пришли в уэлльскую деревню и спросили первого попавшегося мужчину, как его зовут, а он ответил: «Уильям», то шансы 2:1, что следующего мужчину, которого вы встретите, будут тоже звать Уильям. Если и второго звали Уильям, то шансы для следующего мужчины будут 3:1 и т. д.; если первые 100 мужчин имели имя «Уильям», шансы для 101-го равны 101:1. Если бы этот принцип был справедлив, то индуктивные выводы в науке, особенно собранные с помощью законов в один большой индуктивный вывод, имели бы такие огромные шансы в свою пользу, что ни один человек даже и не подумал бы доказывать их ложность.
Однако, к сожалению, рассуждение Лапласа было сопряжено с ошибками и в целом было отвергнуто. Мы не можем так легко, если это вообще возможно, получить количественную оценку вероятности индуктивных выводов.
Юм, позволивший себе скепсис в отношении ко всему, бросил тень сомнения и на индуктивный принцип. С тех пор логики много писали о самой проблеме, но так и не предложили ее решения. Для этого, в целом, есть три возможности. Во-первых, принцип может быть демонстративным. Во-вторых, он может быть принят, если не как демонстративный, то как самоочевидный. В-третьих, его можно отвергнуть как просто привычку животных, неспособных к рациональному оправданию. Для всех трех возможностей существуют возражения.
Попытки доказать принцип, подобный принципу Лапласа, потерпели неудачу. И для любого человека, привыкшего делать дедуктивные выводы из определенных посылок, должно казаться невозможным, что доказательство может быть получено иным способом, кроме как предположением какого-либо другого принципа, например закона, который как раз и существует для нужд доказательства. Хотя мы не можем догматически заявить, что доказательство никогда не будет найдено, возможность этого нахождения чрезвычайно мала.
Можем ли мы сказать, что принцип является «самоочевидным»? Прежде всего, неясно, что мы имеем в виду под этим понятием. Можно сказать, что нечто является самоочевидным, когда вы не можете не верить этому; но в этом случае самоочевидное может быть ложным. Считалось самоочевидным фактом, что в районах полюсов не могут жить люди, потому что они упали бы с Земли. Мы можем усилить определение «самоочевидности», сказав, что нечто является «самоочевидным», если никто в этом не сомневается, какие усилия бы он к этому ни приложил. Если мы принимаем это определение, то должны сказать, что принцип индукции не является самоочевидным, потому что Юм преуспел в доказательстве его сомнительности. Есть довод в пользу индуктивных выводов, состоящий в том, что индуктивное заключение предстает само по себе как несомненное с точки зрения здравого смысла, несмотря на то, что, будучи сформулированным, индуктивное рассуждение вызывает сомнения. Вернемся к вопросу, рассмотренному выше: опыт поедания яблок приводит вас к уверенности в том, что конкретное яблоко, которое вы хотите съесть, будет иметь вкус яблока, а не бифштекса. Логик, занимающийся индукцией, попытается преобразовать эту уверенность в рассуждение:
«Поскольку все предыдущие яблоки имели вкус яблока, то и это яблоко будет иметь вкус яблока». Но на самом деле вы могли и не думать о предыдущих яблоках. Ваша уверенность относится к конкретному яблоку и имеет причину в вашей психологии, а не в вашем мышлении. Пытаясь найти основания вашей уверенности, логик, с другой стороны, пытается ее ослабить; он говорит вам, что это лишь вероятность, что ваше яблоко будет иметь вкус яблока, а не бифштекса. В этот момент вы можете воскликнуть: «Долой логиков! Они только пытаются меня запутать относительно всем хорошо известных вещей». Но то, что каждый знает или думает, что знает, представляет собой заключения индукций, а не их связь с посылками. В индуктивном рассуждении скорее тело, а не сознание устанавливает связь посылок и заключения. Таким образом, попытки рассматривать сам индуктивный принцип как самоочевидный потерпели неудачу.
Должны ли мы тогда согласиться со скептиком и воскликнуть:
«Долой индукцию! Это суеверие, и я не буду иметь с ней дело»? Скептик может отвергнуть большинство возражений, которые вы были бы склонны выдвинуть против него. Вы скажете: «Хорошо, но по крайней мере вы должны допустить то, что индукция работает». – «Вы имеете в виду работала», – ответит скептик, поскольку именно индукция сама по себе убеждает нас в том, что то, что работало/ будет работать. Возможно, завтра камни станут хлебами, а хлеб – ядом, солнце станет холодным, а луна – горячей. Причина нашего неверия в эти возможности заключается в наших животных привычках; однако и они равным образом могут измениться, и мы внезапно начнем ожидать совершенно противоположного тому, что ожидаем сегодня.
В ответ на это рассуждение профессор Рейхенбах, являющийся большим авторитетом по проблеме вероятности, предложил, грубо говоря, следующее: если индукция общезначима, то наука возможна;
если – нет, то наука также невозможна, поскольку не существует другого мыслимого принципа, который мог бы занять ее место. Следовательно, вы поступаете правильно, если действуете на основании предположения, что индукция обоснованна, поскольку в противном случае у вас нет оснований делать одно скорее, чем другое. Этот ответ не ошибочен, но я бы не сказал, что он меня удовлетворяет. Я надеюсь и более или менее верю в то, что со временем будет найден лучший ответ. Если вы, читатель, станете логиком, возможно, именно вы найдете этот лучший ответ.
Не знаю, стала ли очевидной полезность логики в ходе моей лекции, но если нет, то я хотел бы закончить, сказав по этому поводу несколько слов.
Все мы постоянно делаем или принимаем различные выводы, и многие из них, сколь бы убедительными на первый взгляд ни казались, в действительности оказываются необоснованными. Когда мы действуем в соответствии с необоснованными выводами, мы не достигаем поставленных целей. В политике и экономике большинство рассуждений ошибочны. В XVI в. Испания была разрушена, потому что согласилась с рассуждением, доказывающим, что золото должно накапливаться. Я не буду добавлять более поздние примеры, чтобы не вовлечься в политические передряги. Тем не менее, скажу следующее: в конце этой войны восстановление потребует гораздо более ясного и четкого мышления, и широко распространенные человеческие ошибки будут огромной преградой на пути установления желаемых принципов управления государством. Наука, которая сегодня более, чем политика, подчинена логике, достигла больших успехов;
если сходных успехов достигнут и другие области социальной жизни, станет необходимым, чтобы люди научились мыслить логически и не были рабами предубеждений или страстей. Возможно, эта надежда утопична; возможно, однако, что уроки приобретенного опыта смогут ослабить влияние иррациональных верований, заполонивших современный мир.
Лекция 3. Искусство вычисления
Мы живем в цивилизации техники, о которой большинство /I/I из нас имеет малое представление. Почему загорается электрический свет, когда мы нажимаем на включатель? Почему холодно в холодильнике? Как летчик с самолета берет на мушку цель на земле? Что позволяет астрономам предсказывать затмения? На основании каких принципов страховые компании решают, выплачивать или нет страховку? Это, безусловно, практические вопросы, и если бы кто-то не знал на них ответы, то мы не могли бы наслаждаться теми удобствами, которыми имеем обыкновение гордиться. Людей, знающих ответы, действительно немного. Обычно именно они придумывают правило или машину, которая позволяет всем другим людям управлять ею, обладая лишь некоторыми знаниями; практикующий электрик не должен знать теорию электричества, несмотря на то, что это необходимо для изобретений, с которыми он знает, как нужно обращаться. Если вы хотите быть способными ответить на подобные ежедневные вопросы, то должны выучить много вещей, и самая необходимая из них – это математика.
Некоторые люди все равно будут ненавидеть математику, как бы хорошо они ее ни выучили. Они не должны пытаться стать математиками, а их учителя могут перестать заниматься с ними после того, как они доказали свою неспособность уже при изучении начального курса. Но если преподавать математику правильно, то ненавидеть ее будет гораздо меньше людей, чем сегодня.
Существуют разные пути, которыми можно прививать любовь к математике. Один из методов был интуитивно использован отцом Галилея, который сам был математиком, но не смог зарабатывать на жизнь с помощью своей профессии. Он решил, что его сын должен уметь делать нечто более выгодное и прибыльное, и с этой целью с самого детства скрывал от него само существование математики. Но однажды, согласно преданию, юноша 18 лет отроду услышал лекцию по геометрии, которую читал профессор в соседней аудитории. Он был восхищен и в течение очень короткого времени стал одним из ведущих математиков того времени. Однако я сомневаюсь, чтобы этот метод был принят к использованию государственными чиновниками в области образования. Думаю, что есть и другие, более пригодные для успешного широкого применения, методы обучения математике.
На начальном этапе всякое обучение математике должно начинаться с практических проблем; это должны быть легкие проблемы, которые могли бы заинтересовать ребенка. В моей юности (возможно, ничего в этом плане и не изменилось с тех пор) предлагали решать такие проблемы, что никто в принципе не пожелал бы их решать. Например: A, B, C едут из X в Y. A пешком, B – на лошади. C-на велосипеде. A всегда засыпает в нечетные моменты времени, у B захромала лошадь, а у велосипеда C лопнула шина. A понадобилось бы в два раза больше времени, чем понадобилось бы B, если бы у него не захромала лошадь, а C приехал бы на полчаса позже A, если бы тот не заснул и т. д. Даже наиболее ревностным студентам наскучили подобные задачи.
Самый лучший способ в преподавании математики – это экскурс в раннюю историю математики. Этот предмет был изобретен потому, что существовали практические проблемы, которые люди на самом деле хотели решить – из-за любопытства или по неотложным практическим причинам. Рекики рассказывали бесконечные истории о подобных проблемах, и умные люди находили им решение. Несомненно часто эти истории были выдумкой, но это не имеет значения, если они используются в качестве иллюстрации. Я напомню некоторые из них, не ручаясь за их историческую точность.
Основателем греческой математики и философии был Фалес, молодой человек, живший в 600 г. до н. э. Путешествуя, он посетил Египет, и египетский фараон спросил его, может ли он определить высоту пирамиды Хеопса. Фалес в определенный момент времени измерил длину тени от пирамиды и свою собственную тень. Очевидно, что соотношение его роста к длине его тени было то же самое, что и соотношение высоты пирамиды к длине отбрасываемой ею тени, поэтому ответ был найден посредством решения уравнения с одним неизвестным. Затем фараон спросил Фалеса, может ли он определить расстояние до корабля, находящегося в море, оставаясь на суше. Это более сложная задача, и трудно дать ей какое-то общее решение, хотя, судя по легенде, Фалесу это удалось. В принципе нужно наблюдать направление движения корабля с двух точек на суше, расстояние между которыми известно; чем дальше будет корабль, тем меньше разница между этими двумя направлениями движения. Полный ответ требует использования тригонометрии, которая была изобретена много сотен лет спустя. Однако в конкретных случаях можно легко найти ответ. Предположим, например, что берег простирается с востока на запад, корабль находится на севере в определенной точке A от берега и на северо-западе в определенной точке B. Тогда расстояние от A до корабля равно расстоянию от A до B, в чем читатель может легко убедиться, начертив соответствующую фигуру. Предположим, на корабле находятся вражеские силы, а египетские войска вышли на берег отразить их удар. В такой ситуации знание расстояния, на котором находится корабль от берега, будет весьма полезным.
Настоящая математика начинается с достижения, известного как теорема Пифагора. Египтяне сделали некоторые первые шаги в геометрии для того, чтобы, как говорят, измерять рисовые поля после наводнений. Они заметили, что треугольник, стороны которого соответственно 3,4 и 5 единиц длины, имеет прямой угол. Пифагор (или какой-то его ученик) отметил интересный факт в отношении этого треугольника. Если вы построите квадраты на сторонах этого треугольника, один из них будет иметь 9 квадратных единиц, другой 16, а третий – 25, а 9 + 16 = 25. Пифагор (или его ученик) обобщил этот факт и доказал, что в любом прямоугольном треугольнике квадраты коротких сторон в сумме равны квадрату длинной стороны. Это было наиболее важное открытие, воодушевившее греков на создание науки геометрии, что они и сделали с изумительным мастерством.
Но помимо этого открытия возникло и беспокойство, которое тревожило как греков, так и современных математиков и было полностью устранено лишь совсем недавно. Предположим, дан прямоугольный треугольник, в котором катеты имеют длину один дюйм; в таком случае какую длину будет иметь третья сторона? Квадрат каждого катета равен одному квадратному дюйму, следовательно квадрат гипотенузы будет равен двум квадратным дюймам. Значит длина гипотенузы должна измеряться таким числом, чтобы квадрат этого числа был равен 2. Это число называется «квадратный корень из 2». Греки вскоре сделали открытие, что такого числа нет. Вы сами можете легко в этом убедиться. Это число не может быть целым, поскольку 1 для него слишком мала, а 2 – слишком велика. А если вы умножите дробь на дробь, то вы получите другую дробь, но не целое число; поэтому ни одна дробь, помноженная на самое себя, не даст вам 2. Значит, квадратный корень из двух не является ни целым числом, ни дробью. Чем это может быть еще, оставалось тайной, но математики продолжали с надеждой использовать этот пример, говорить о нем, ожидая, что однажды они поймут, о чем они говорят. И в конце концов эти надежды оправдались.
Сходная проблема возникла с тем, что называется «кубический корень из 2». Иными словами, с числом x таким, что x, помноженное на x, помноженное на х равно 2. Некий город, согласно легенде, страдал от разного рода напастей и, наконец, послал гонца к Дельфийскому оракулу, чтобы узнать причину этих несчастий. Бог сообщил, что его статуя в посвященном ему храме в этом городе слишком мала, и он хочет, чтобы статуя была в два раза больше. Жители поспешили выполнить пожелание Господа и сначала решили сделать статую в два раза выше, чем прежняя. Но потом они поняли, что она должна быть также в два раза шире и толще, на что понадобится в восемь раз больше материала, значит на самом деле статуя будет в восемь раз больше. Но это больше, чем приказал оракул, и большая трата денег. Насколько тогда должна быть шире старой новая статуя, если в целом она должна быть в два раза больше? Жители послали гонца к Платону узнать, может ли кто-нибудь из его школы помочь им найти ответ. Платон сформулировал проблему для математиков. Однако лишь несколько столетий спустя они сделали вывод, что данная проблема неразрешима. Конечно, можно найти приблизительное решение, но так же, как и в случае с квадратным корнем из двух, ни одна из дробей не дает точного ответа. Несмотря на то, что проблема не была решена, в поисках ее решения было проделано много полезной работы.
Оставим античность и обратимся к современности, к проблемам, стоящим перед страховыми компаниями. Предположим, вы хотите застраховать свою жизнь с тем, чтобы ваша вдова получила 1000 долларов после вашей смерти. Сколько вы должны платить каждый год? Предположим, что вы в таком возрасте, что среднестатистический мужчина живет еще 20 лет. Если вы платите 50 долларов в год, то в течение 20 лет вы заплатите 1000 долларов, и, на первый взгляд, вы сочтете правильным то, что страховая компания назначит вам ежегодный взнос в 50 долларов. На самом деле это будет слишком высокий взнос, поскольку существует еще процентный доход. Предположим, вы прожили еще 20 лет, ваши первые 50 долларов страховая компания инвестировала в какое-либо дело и получила прибыль;
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Лаплас полагал, что вероятность, присущая индуктивному выводу, является определенной и допускает числовое измерение. Он выработал принцип, согласно которому если вы пришли в уэлльскую деревню и спросили первого попавшегося мужчину, как его зовут, а он ответил: «Уильям», то шансы 2:1, что следующего мужчину, которого вы встретите, будут тоже звать Уильям. Если и второго звали Уильям, то шансы для следующего мужчины будут 3:1 и т. д.; если первые 100 мужчин имели имя «Уильям», шансы для 101-го равны 101:1. Если бы этот принцип был справедлив, то индуктивные выводы в науке, особенно собранные с помощью законов в один большой индуктивный вывод, имели бы такие огромные шансы в свою пользу, что ни один человек даже и не подумал бы доказывать их ложность.
Однако, к сожалению, рассуждение Лапласа было сопряжено с ошибками и в целом было отвергнуто. Мы не можем так легко, если это вообще возможно, получить количественную оценку вероятности индуктивных выводов.
Юм, позволивший себе скепсис в отношении ко всему, бросил тень сомнения и на индуктивный принцип. С тех пор логики много писали о самой проблеме, но так и не предложили ее решения. Для этого, в целом, есть три возможности. Во-первых, принцип может быть демонстративным. Во-вторых, он может быть принят, если не как демонстративный, то как самоочевидный. В-третьих, его можно отвергнуть как просто привычку животных, неспособных к рациональному оправданию. Для всех трех возможностей существуют возражения.
Попытки доказать принцип, подобный принципу Лапласа, потерпели неудачу. И для любого человека, привыкшего делать дедуктивные выводы из определенных посылок, должно казаться невозможным, что доказательство может быть получено иным способом, кроме как предположением какого-либо другого принципа, например закона, который как раз и существует для нужд доказательства. Хотя мы не можем догматически заявить, что доказательство никогда не будет найдено, возможность этого нахождения чрезвычайно мала.
Можем ли мы сказать, что принцип является «самоочевидным»? Прежде всего, неясно, что мы имеем в виду под этим понятием. Можно сказать, что нечто является самоочевидным, когда вы не можете не верить этому; но в этом случае самоочевидное может быть ложным. Считалось самоочевидным фактом, что в районах полюсов не могут жить люди, потому что они упали бы с Земли. Мы можем усилить определение «самоочевидности», сказав, что нечто является «самоочевидным», если никто в этом не сомневается, какие усилия бы он к этому ни приложил. Если мы принимаем это определение, то должны сказать, что принцип индукции не является самоочевидным, потому что Юм преуспел в доказательстве его сомнительности. Есть довод в пользу индуктивных выводов, состоящий в том, что индуктивное заключение предстает само по себе как несомненное с точки зрения здравого смысла, несмотря на то, что, будучи сформулированным, индуктивное рассуждение вызывает сомнения. Вернемся к вопросу, рассмотренному выше: опыт поедания яблок приводит вас к уверенности в том, что конкретное яблоко, которое вы хотите съесть, будет иметь вкус яблока, а не бифштекса. Логик, занимающийся индукцией, попытается преобразовать эту уверенность в рассуждение:
«Поскольку все предыдущие яблоки имели вкус яблока, то и это яблоко будет иметь вкус яблока». Но на самом деле вы могли и не думать о предыдущих яблоках. Ваша уверенность относится к конкретному яблоку и имеет причину в вашей психологии, а не в вашем мышлении. Пытаясь найти основания вашей уверенности, логик, с другой стороны, пытается ее ослабить; он говорит вам, что это лишь вероятность, что ваше яблоко будет иметь вкус яблока, а не бифштекса. В этот момент вы можете воскликнуть: «Долой логиков! Они только пытаются меня запутать относительно всем хорошо известных вещей». Но то, что каждый знает или думает, что знает, представляет собой заключения индукций, а не их связь с посылками. В индуктивном рассуждении скорее тело, а не сознание устанавливает связь посылок и заключения. Таким образом, попытки рассматривать сам индуктивный принцип как самоочевидный потерпели неудачу.
Должны ли мы тогда согласиться со скептиком и воскликнуть:
«Долой индукцию! Это суеверие, и я не буду иметь с ней дело»? Скептик может отвергнуть большинство возражений, которые вы были бы склонны выдвинуть против него. Вы скажете: «Хорошо, но по крайней мере вы должны допустить то, что индукция работает». – «Вы имеете в виду работала», – ответит скептик, поскольку именно индукция сама по себе убеждает нас в том, что то, что работало/ будет работать. Возможно, завтра камни станут хлебами, а хлеб – ядом, солнце станет холодным, а луна – горячей. Причина нашего неверия в эти возможности заключается в наших животных привычках; однако и они равным образом могут измениться, и мы внезапно начнем ожидать совершенно противоположного тому, что ожидаем сегодня.
В ответ на это рассуждение профессор Рейхенбах, являющийся большим авторитетом по проблеме вероятности, предложил, грубо говоря, следующее: если индукция общезначима, то наука возможна;
если – нет, то наука также невозможна, поскольку не существует другого мыслимого принципа, который мог бы занять ее место. Следовательно, вы поступаете правильно, если действуете на основании предположения, что индукция обоснованна, поскольку в противном случае у вас нет оснований делать одно скорее, чем другое. Этот ответ не ошибочен, но я бы не сказал, что он меня удовлетворяет. Я надеюсь и более или менее верю в то, что со временем будет найден лучший ответ. Если вы, читатель, станете логиком, возможно, именно вы найдете этот лучший ответ.
Не знаю, стала ли очевидной полезность логики в ходе моей лекции, но если нет, то я хотел бы закончить, сказав по этому поводу несколько слов.
Все мы постоянно делаем или принимаем различные выводы, и многие из них, сколь бы убедительными на первый взгляд ни казались, в действительности оказываются необоснованными. Когда мы действуем в соответствии с необоснованными выводами, мы не достигаем поставленных целей. В политике и экономике большинство рассуждений ошибочны. В XVI в. Испания была разрушена, потому что согласилась с рассуждением, доказывающим, что золото должно накапливаться. Я не буду добавлять более поздние примеры, чтобы не вовлечься в политические передряги. Тем не менее, скажу следующее: в конце этой войны восстановление потребует гораздо более ясного и четкого мышления, и широко распространенные человеческие ошибки будут огромной преградой на пути установления желаемых принципов управления государством. Наука, которая сегодня более, чем политика, подчинена логике, достигла больших успехов;
если сходных успехов достигнут и другие области социальной жизни, станет необходимым, чтобы люди научились мыслить логически и не были рабами предубеждений или страстей. Возможно, эта надежда утопична; возможно, однако, что уроки приобретенного опыта смогут ослабить влияние иррациональных верований, заполонивших современный мир.
Лекция 3. Искусство вычисления
Мы живем в цивилизации техники, о которой большинство /I/I из нас имеет малое представление. Почему загорается электрический свет, когда мы нажимаем на включатель? Почему холодно в холодильнике? Как летчик с самолета берет на мушку цель на земле? Что позволяет астрономам предсказывать затмения? На основании каких принципов страховые компании решают, выплачивать или нет страховку? Это, безусловно, практические вопросы, и если бы кто-то не знал на них ответы, то мы не могли бы наслаждаться теми удобствами, которыми имеем обыкновение гордиться. Людей, знающих ответы, действительно немного. Обычно именно они придумывают правило или машину, которая позволяет всем другим людям управлять ею, обладая лишь некоторыми знаниями; практикующий электрик не должен знать теорию электричества, несмотря на то, что это необходимо для изобретений, с которыми он знает, как нужно обращаться. Если вы хотите быть способными ответить на подобные ежедневные вопросы, то должны выучить много вещей, и самая необходимая из них – это математика.
Некоторые люди все равно будут ненавидеть математику, как бы хорошо они ее ни выучили. Они не должны пытаться стать математиками, а их учителя могут перестать заниматься с ними после того, как они доказали свою неспособность уже при изучении начального курса. Но если преподавать математику правильно, то ненавидеть ее будет гораздо меньше людей, чем сегодня.
Существуют разные пути, которыми можно прививать любовь к математике. Один из методов был интуитивно использован отцом Галилея, который сам был математиком, но не смог зарабатывать на жизнь с помощью своей профессии. Он решил, что его сын должен уметь делать нечто более выгодное и прибыльное, и с этой целью с самого детства скрывал от него само существование математики. Но однажды, согласно преданию, юноша 18 лет отроду услышал лекцию по геометрии, которую читал профессор в соседней аудитории. Он был восхищен и в течение очень короткого времени стал одним из ведущих математиков того времени. Однако я сомневаюсь, чтобы этот метод был принят к использованию государственными чиновниками в области образования. Думаю, что есть и другие, более пригодные для успешного широкого применения, методы обучения математике.
На начальном этапе всякое обучение математике должно начинаться с практических проблем; это должны быть легкие проблемы, которые могли бы заинтересовать ребенка. В моей юности (возможно, ничего в этом плане и не изменилось с тех пор) предлагали решать такие проблемы, что никто в принципе не пожелал бы их решать. Например: A, B, C едут из X в Y. A пешком, B – на лошади. C-на велосипеде. A всегда засыпает в нечетные моменты времени, у B захромала лошадь, а у велосипеда C лопнула шина. A понадобилось бы в два раза больше времени, чем понадобилось бы B, если бы у него не захромала лошадь, а C приехал бы на полчаса позже A, если бы тот не заснул и т. д. Даже наиболее ревностным студентам наскучили подобные задачи.
Самый лучший способ в преподавании математики – это экскурс в раннюю историю математики. Этот предмет был изобретен потому, что существовали практические проблемы, которые люди на самом деле хотели решить – из-за любопытства или по неотложным практическим причинам. Рекики рассказывали бесконечные истории о подобных проблемах, и умные люди находили им решение. Несомненно часто эти истории были выдумкой, но это не имеет значения, если они используются в качестве иллюстрации. Я напомню некоторые из них, не ручаясь за их историческую точность.
Основателем греческой математики и философии был Фалес, молодой человек, живший в 600 г. до н. э. Путешествуя, он посетил Египет, и египетский фараон спросил его, может ли он определить высоту пирамиды Хеопса. Фалес в определенный момент времени измерил длину тени от пирамиды и свою собственную тень. Очевидно, что соотношение его роста к длине его тени было то же самое, что и соотношение высоты пирамиды к длине отбрасываемой ею тени, поэтому ответ был найден посредством решения уравнения с одним неизвестным. Затем фараон спросил Фалеса, может ли он определить расстояние до корабля, находящегося в море, оставаясь на суше. Это более сложная задача, и трудно дать ей какое-то общее решение, хотя, судя по легенде, Фалесу это удалось. В принципе нужно наблюдать направление движения корабля с двух точек на суше, расстояние между которыми известно; чем дальше будет корабль, тем меньше разница между этими двумя направлениями движения. Полный ответ требует использования тригонометрии, которая была изобретена много сотен лет спустя. Однако в конкретных случаях можно легко найти ответ. Предположим, например, что берег простирается с востока на запад, корабль находится на севере в определенной точке A от берега и на северо-западе в определенной точке B. Тогда расстояние от A до корабля равно расстоянию от A до B, в чем читатель может легко убедиться, начертив соответствующую фигуру. Предположим, на корабле находятся вражеские силы, а египетские войска вышли на берег отразить их удар. В такой ситуации знание расстояния, на котором находится корабль от берега, будет весьма полезным.
Настоящая математика начинается с достижения, известного как теорема Пифагора. Египтяне сделали некоторые первые шаги в геометрии для того, чтобы, как говорят, измерять рисовые поля после наводнений. Они заметили, что треугольник, стороны которого соответственно 3,4 и 5 единиц длины, имеет прямой угол. Пифагор (или какой-то его ученик) отметил интересный факт в отношении этого треугольника. Если вы построите квадраты на сторонах этого треугольника, один из них будет иметь 9 квадратных единиц, другой 16, а третий – 25, а 9 + 16 = 25. Пифагор (или его ученик) обобщил этот факт и доказал, что в любом прямоугольном треугольнике квадраты коротких сторон в сумме равны квадрату длинной стороны. Это было наиболее важное открытие, воодушевившее греков на создание науки геометрии, что они и сделали с изумительным мастерством.
Но помимо этого открытия возникло и беспокойство, которое тревожило как греков, так и современных математиков и было полностью устранено лишь совсем недавно. Предположим, дан прямоугольный треугольник, в котором катеты имеют длину один дюйм; в таком случае какую длину будет иметь третья сторона? Квадрат каждого катета равен одному квадратному дюйму, следовательно квадрат гипотенузы будет равен двум квадратным дюймам. Значит длина гипотенузы должна измеряться таким числом, чтобы квадрат этого числа был равен 2. Это число называется «квадратный корень из 2». Греки вскоре сделали открытие, что такого числа нет. Вы сами можете легко в этом убедиться. Это число не может быть целым, поскольку 1 для него слишком мала, а 2 – слишком велика. А если вы умножите дробь на дробь, то вы получите другую дробь, но не целое число; поэтому ни одна дробь, помноженная на самое себя, не даст вам 2. Значит, квадратный корень из двух не является ни целым числом, ни дробью. Чем это может быть еще, оставалось тайной, но математики продолжали с надеждой использовать этот пример, говорить о нем, ожидая, что однажды они поймут, о чем они говорят. И в конце концов эти надежды оправдались.
Сходная проблема возникла с тем, что называется «кубический корень из 2». Иными словами, с числом x таким, что x, помноженное на x, помноженное на х равно 2. Некий город, согласно легенде, страдал от разного рода напастей и, наконец, послал гонца к Дельфийскому оракулу, чтобы узнать причину этих несчастий. Бог сообщил, что его статуя в посвященном ему храме в этом городе слишком мала, и он хочет, чтобы статуя была в два раза больше. Жители поспешили выполнить пожелание Господа и сначала решили сделать статую в два раза выше, чем прежняя. Но потом они поняли, что она должна быть также в два раза шире и толще, на что понадобится в восемь раз больше материала, значит на самом деле статуя будет в восемь раз больше. Но это больше, чем приказал оракул, и большая трата денег. Насколько тогда должна быть шире старой новая статуя, если в целом она должна быть в два раза больше? Жители послали гонца к Платону узнать, может ли кто-нибудь из его школы помочь им найти ответ. Платон сформулировал проблему для математиков. Однако лишь несколько столетий спустя они сделали вывод, что данная проблема неразрешима. Конечно, можно найти приблизительное решение, но так же, как и в случае с квадратным корнем из двух, ни одна из дробей не дает точного ответа. Несмотря на то, что проблема не была решена, в поисках ее решения было проделано много полезной работы.
Оставим античность и обратимся к современности, к проблемам, стоящим перед страховыми компаниями. Предположим, вы хотите застраховать свою жизнь с тем, чтобы ваша вдова получила 1000 долларов после вашей смерти. Сколько вы должны платить каждый год? Предположим, что вы в таком возрасте, что среднестатистический мужчина живет еще 20 лет. Если вы платите 50 долларов в год, то в течение 20 лет вы заплатите 1000 долларов, и, на первый взгляд, вы сочтете правильным то, что страховая компания назначит вам ежегодный взнос в 50 долларов. На самом деле это будет слишком высокий взнос, поскольку существует еще процентный доход. Предположим, вы прожили еще 20 лет, ваши первые 50 долларов страховая компания инвестировала в какое-либо дело и получила прибыль;
1 2 3 4 5 6 7 8 9