Введение в логику и научный метод

1. Аксиомы исследуются с учетом имплицируемых ими суждений. Следовательно, продуктивность является одним из свойств, которыми должны обладать аксиомы. Это означает, что аксиомы должны имплицировать много теорем. Однако не существует критерия, согласно которому набор допущений должен порождать всеобъемлющий набор теорем. Вероятнее всего продуктивность не является характеристикой, внутренне присущей набору аксиом. Однако она отражает способность мыслящего человека обнаруживать их импликации. Более того, важность набора допущений пропорциональна нашей способности отыскивать его интерпретации в исследованиях, проводимых в естественных науках или других областях математики. Ниже мы еще вернемся к этой теме.

2. Весьма желательным и исторически значимым свойством аксиом является их независимость. Набор допущений является независимым, если невозможно вывести какую-либо из аксиом из других. Если набор аксиом является независимым, то в данной системе возможно провести четкое различие между допущениями и теоремами. И до тех пор, пока мы не знаем, что имеем дело с независимыми суждениями, мы не способны сказать, имеем ли мы дело с различными и альтернативными возможностями или же просто с одной и той же возможностью, выраженной в другой форме.

Вопрос о том, являются ли аксиомы и постулаты Евклида независимыми, представляет большой исторический интерес. Многие величайшие открытия в математике, физике и философии были обусловлены многочисленными попытками дать ответ на этот вопрос. Как мы уже сказали в предыдущем параграфе, математики на протяжении более чем двух тысяч лет старались вывести параллельные постулаты из других допущений Евклида. Основой для этих попыток была убежденность в том, что все его допущения, за исключением допущения о параллельных прямых, были «самоочевидно истинными». Они считали недостатком то, что несамоочевидное суждение принималось в качестве аксиомы. Им не удалось вывести пятый постулат Евклида из других его постулатов без введения дополнительных допущений, не включенных в изначальный набор аксиом Евклида. Однако что же было доказано этой неудачей? Разве то, что пятый постулат не может быть выведен из остальных? Разумеется, нет. Однако факт этой неудачи заставил исследователей задуматься о ее причинах. Это привело к тому, что некоторые математики стали искать доказательство тому, что пятый постулат независим от остальных постулатов.

В результате такое доказательство было открыто. Мы видели, что доказательство состоит из указания на то, что определенные аксиомы имплицируют определенные теоремы. Мы отрицаем наличие такой импликации, если мы можем показать, как данные теоремы могут быть ложными при истинности аксиом. Развив возможную геометрическую систему, в которой отрицается пятый постулат Евклида, тогда как остальные аксиомы сохраняются, Лобачевский смог показать, что пятый постулат не может быть логическим следствием остальных аксиом. Нам еще предстоит увидеть, что это доказательство иллюстрирует форму логического принципа, который мы рассматривали, когда обсуждали несовместимую триаду. Если из набора (непротиворечивых) суждений Р имплицируется другое суждение Q, то суждения из набора Р и суждение, противоречащее (или противоположное) Q, будут несовместимы друг с другом. Если в наборе аксиом обнаруживается несовместимость, выражающаяся двумя несовместимыми суждениями, то задача выполнена: Q не является независимым от Р. Если в наборе аксиом несовместимость не проявляется, то тогда возможно обоснованно вывести одну или более теорем, которые будут противоречить либо некоторым аксиомам, либо некоторым теоремам, также обоснованно выведенным. С другой стороны, если Р не имплицирует Q, то набор суждений Р и суждение, противоречащее Q, вместе сформируют непротиворечивый набор, в котором никогда нельзя будет отыскать противоречие [45] .

Резюмируем сущность одного из типов неевклидовой геометрии. Пятый постулат Евклида эквивалентен допущению о том, что через точку, не лежащую на данной прямой, можно провести только одну прямую, параллельную данной. В геометрии Лобачевского данное допущение заменено допущением о том, что через точку, не лежащую на данной прямой, можно провести более чем одну прямую, параллельную данной. Из этого допущения, а также других допущений Евклида можно получить целую совокупность теорем, некоторые из которых будут тождественными теоремам Евклида, тогда как иные будут им противоречить. Так, суждения «углы у основания равнобедренного треугольника равны» и «две прямые, параллельные третьей, параллельны друг другу» для Евклида и Лобачевского являются общими. С другой стороны, суждения «сумма углов треугольника равна двум прямым углам» и «площадь окружности равна кг2» верны только в системе Евклида.