Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Апология Бесконечности.
Станишевский Олег Борисович
Исследование бесконечности никогда не закончится. познание бесконечности не есть процесс непрерывного накопления знаний о ней, это, скорее, поэтапный прерывно-исторический процесс. На каждом этапе ее познания раскрываются все новые и новые ее стороны. Бесконечность является фундаментальной гносеологической и онтологической константой. Первым знанием о ней был апейрон Анаксимандра (VI в. до н.э.), означавший бесконечное сущее. Представитель позднего пифагореизма Архит Тарентский (IV в. до н.э.) так доказывал бесконечность мироздания: "Поместившись на самом крае Вселенной ... был бы я в состоянии протянуть свою руку или палку дальше за пределы этого края или нет?" [1, с. 240]. Аристотель, как известно, отрицал актуальную бесконечность. Он и ввел понятия актуальной и потенциальной бесконечности. Правда, логически не совсем ясно – как можно говорить о потенциальной бесконечности при отсутствии бесконечности как таковой, то есть актуальной бесконечности. Затем христианство посчитало, что оно решило проблему бесконечности, придав ее в качестве неотъемлемого атрибута Богу. потом математика в лице дифференциального и интегрального исчисления взяла бесконечность на свое вооружение. Поскольку бесконечность не имела строгого и четкого определения, то в математике начали появляться связанные с ней противоречия. Так, например, бесконечные ряды в математике разделили на сходящиеся и расходящиеся, было также узаконено положение о том, что линии состоят из точек, плоскости – из прямых и т.д. До Георга Кантора ничего принципиально нового в понимании бесконечности не было. Заслугой Кантора как раз и является открытие им бесконечной иерархии алефов (алефы – это бесконечные кардинальные числа, или мощности бесконечных множеств). Им была создана теория бесконечных множеств. Вполне закономерным было то, что в ней начали обнаруживаться противоречия. Наиболее известными из них являются парадоксы Рассела. О парадоксах и противоречиях существует достаточно обширная литература. Их исследованию посвящены, например, работы [2], [3], [4], [5]. Однако противоречия и парадоксы в них не разрешаются, а обсуждаются. Правда, Бурова в [4] справедливо подчеркивает, что прямая не состоит из точек, плоскость не состоит из прямых, а то, что в математике считается, что прямая состоит из точек, является заблуждением. Одним словом, противоречия и парадоксы в теории бесконечных множеств сохраняются и поныне. За не менее чем столетнее существование теории (а точнее – теорий) бесконечных множеств в понимании бесконечности мало что изменилось. Даже появление нестандартного анализа (см. о нем в [6]) не внесло полной ясности в понимание бесконечности. Но несмотря на противоречия, математика не собирается отказываться от "канторовского рая", то есть от теории бесконечных множеств (о бесконечном и проблемах бесконечности в доступном изложении см. книжки: "В поисках бесконечности", "Рассказы о множествах" – автор Н.Я. Виленкин; "Неисчерпаемость бесконечности" – автор Ф.Ю. Зигель; "Игра с бесконечностью" – автор венгерская математик Р. Петер).
В последнее время появились публикации, направленные на ниспровержение теории бесконечных множеств и негативно оценивающие самого Г. Кантора и его учение. Эти антиканторовские выступления не беспочвенны и носят весьма решительный и бескомпромиссный характер. Мы здесь покажем несостоятельность подобной антиканторовской тенденции.
Речь идет о публикациях и выступлениях А.А. Зенкина [7], [8], [9]. Вот как он оценивает свой результат [8, с. 167]: "Таким образом, впервые доказано великое интуитивное провидение (и предостережение!) Аристотеля, Лейбница, Локка, Декарта, Спинозы, Канта, Гаусса, Коши, Кронекера, Эрмита, Пуанкаре, Брауэра, Витгенштейна, Вейля, Лузина и многих других выдающихся математиков и философов о том, что "актуальная бесконечность" является внутренне противоречивым понятием и потому его использование в математике - недопустимо". Учение же Кантора объявляется вредным (там же): «именно теорема II Кантора всегда была и остается сегодня единственным(!) основанием для, поистине, вавилонского столпотворения несчетных ординалов и недостижимых кардиналов современной метаматематики: уберите теорему II Кантора, и весь этот блистательный супертрансфинитный "вавилон" рассыпется единовременно, поскольку самый разговор о существовании бесконечных множеств, различающихся по своей мощности, будет в этом случае выглядеть всего лишь "трансфинитной претензией на пустое глубокомыслие"» и "любопытным патологическим казусом в истории математики, от которого грядущие поколения придут в ужас". подобных мест с негативной оценкой Кантора и его учения в этих статьях весьма достаточно.
На чем основывается такая отрицательная оценка теории бесконечных множеств? Основывается она на невозможности доказать диагональным методом, да и всеми другими методами, существование бесконечных множеств, мощность которых строго больше мощности начального бесконечного множества, или коротко – отношение "2M>M" для бесконечного множества M. Сущность этой невозможности заключается в следующем. По предполагаемому пересчету нового множества 2M строят новый, "диагональный", элемент, который никаким образом не может содержаться в предполагаемом пересчете. Кантор и все его последователи (в их числе и наши известные математики П.С. Александров, А.А. Мальцев) из этого заключают, что новое множество нельзя пересчитать с помощью исходного множества M, которым, например, может быть множество натуральных чисел. Однако вся известная теория бесконечных множеств основывается на аксиоме бесконечности Дедекинда: "множество является бесконечным, если и только если оно имеет собственное подмножество, в которое взаимно однозначно отображается данное множество" [10, Т.1, с. 455]. поэтому, добавляя к любому бесконечному множеству один новый элемент, мы ничего не меняем – мощность данного множества не изменится. Следовательно, диагональный метод не должен заканчиваться обнаружением элемента, не входящего в предполагаемый пересчет множества 2M, а должен быть продолжен включением "диагонального" элемента в предполагаемый пересчет и соответственно получением нового предполагаемого пересчета, который уже будет содержать и этот "диагональный" элемент. Но затем может быть получен следующий "диагональный" элемент и эта процедура может продолжаться бесконечно, что и означает невозможность доказать несчетность множества 2M. Это, в свою очередь, означает не что иное, как невозможность построения канторовской иерархии алефов, из чего Зенкин и заключает о несостоятельности бесконечности и канторовской теории множеств.
Но с таким заключением нельзя согласиться по двум причинам. Во-первых, отрицание бесконечности и канторовской теории множеств есть просто-напросто крайний агностицизм. Если согласиться с такой точкой зрения, то из математики надо будет выбросить многие интереснейшие и важнейшие разделы. Потеряем, если можно так сказать, бесконечно много, а найдем бесконечно мало. Во-вторых, концептуальные противоречия из теории множеств можно устранить [11]. Мы здесь кратко остановимся на устранении только тех противоречий, которые имеют отношение к разбираемому здесь противоречию между принятым в теории множеств определением бесконечного множества и диагональным методом Кантора.
Противоречия теории множеств почему-то принято называть парадоксами. Наверное, с легкой руки Б. Рассела. И еще потому, наверное, что парадоксы относят к чему-то непознанному и скрытому и поэтому их существование в теориях считают естественным. Но, в конце концов, парадоксы и противоречия должны быть разрешены и устранены из теории. Поскольку мы здесь защищаем право бесконечности на ее существование, то и разберем мы здесь только два концептуальных противоречия, имеющих непосредственное отношение к этому вопросу, хотя, конечно, концептуальных противоречий в теории множеств значительно больше. Первое из них является фундаментальным и представляет собой методологический принцип всей теории бесконечных множеств. Это – принцип "часть может быть равна целому". Второе концептуальное противоречие заключается в фактическом отсутствии определения начальной актуальной бесконечности. Рассмотрим эти противоречия по порядку.
На принципе "часть может быть равна целому" как на незыблемом фундаменте покоится аксиома бесконечности Дедекинда, эквивалентная другим определениям бесконечности (например, в книге П.С. Александрова [12, с. 21] аксиома Дедекинда доказывается как теорема). Приведем часть тех противоречий теории множеств, которые порождаются этим принципом. Одним из известных парадоксов является парадокс с расходящимися рядами. Например, знакочередующийся ряд S=1-1+1-1+... в зависимости от группировки его членов может иметь любое значение суммы S от 0,±1,±2,... до ± ∞. И все потому, что при перегруппировке членов ряда количество отрицательных и положительных членов на основании принципа "часть может быть равна целому" может меняться самым произвольным образом. Говорят также, что подмножество четных, или нечетных, чисел натурального ряда эквивалентно всему натуральному ряду. Такой же парадоксальной является и арифметика над трансфинитными числами, в которой действуют другие, чем в конечной арифметике, правила и которые также основываются на принципе "часть может быть равна целому". Например, в трансфинитной арифметике имеют место следующие соотношения: n+ω=ω≠ω+n, 2×ω≠ω+ω=ω×2, ω=n×ω≠ω×n и др. Есть еще правила выполнения арифметических операций над кардинальными числами, отличающиеся и от правил конечной арифметики, и от правил трансфинитной арифметики. Так,
определяющее количество элементов в бесконечном множестве. А такое доказанное Кантором положение, как "число точек отрезка равно числу точек квадрата", настолько сильно повлияло на математику, что заставило в топологии отказаться от общепринятого во всем естествознании параметрического определения размерности пространств и принять на вооружение индуктивное определение размерности, которое определяет континуумы любых размерностей как множества. Все эти парадоксы никак не согласуются с классической логикой. в теории множеств с классической логикой согласуется как раз только одно – диагональный метод Кантора, поскольку в нем не задействовано противоречивое определение бесконечного множества на основе принципа "часть может быть равна целому". Поэтому если и есть основания говорить об ошибке Георга Кантора, то не относительно диагонального метода [7], а относительно введенного им в теорию множеств принципа "часть может быть равна целому", который находится в вопиющем противоречии с классической логикой. В [11] предложено отказаться в теории бесконечных множеств от принципа "часть может быть равна целому" и соответственно от определения бесконечного множества по Дедекинду. В результате в диагональном методе доказательства отношения 2ω>ω уже нельзя будет добавить в предполагаемый пересчет множества 2ω новый, "диагональный", элемент, так как это добавление согласно принципу классической логики "часть не может быть равна целому" изменит предполагаемый пересчет и превратит его в новое множество, неэквивалентное предполагаемому пересчету. Диагональный метод Кантора, таким образом, останется непоколебимым. Уйдут также из теории множеств и выше перечисленные противоречия, а в бесконечном будут действовать те же законы классической логики, что и в конечной области.
Интересно, конечно, задаться вопросом: как и почему крупные математики доказывали и передоказывали теорему Кантора и не замечали противоречия между определением бесконечного множества и диагональным методом? Нам кажется, чтопри ее доказательстве, в силу грандиозности последствий теоремы "2M>M", на время или "забывали" о принципе "часть может быть равна целому", или подсознательно подчинялись принципу "часть не может быть равна целому" и потому останавливались на том самом месте диагонального метода, где надо было проверить возможность добавления нового элемента к проверяемому множеству и повторного построения другого нового элемента и т.д. скорее всего, этим и можно объяснить ситуацию с диагональным методом. Здесь уместно вспомнить Б. Рассела и спросить: почему Рассел вместо того, чтобы разобраться в сущности оснований теории множеств и их противоречий, выставлял на передний план следствия из обнаруженных им парадоксов? Почему? Нам кажется потому, что критиковать и разрушать всегда легче, чем созидать, что деконструировать, ломать легче, чем конструировать. Аналогичным образом обстоят дела и в случае последних антиканторовских выступлений А.А. Зенкина.
В его статье [9] на основе ошибочных умозаключений также дискредитируется канторовская теория множеств. На наш взгляд, в ней имеет место самое простое смешение конечного с бесконечным [9 с.80-81]. Действительно, там рассматриваются две знаковые конструкции (5) и (6). Знаковая конструкция (5) – это соответствующая запись натурального ряда:
1, 2, 3, ..., w, w+1, w+2, w+3, ...,
где символ w есть произвольное конечное натуральное число. Соответственно многоточие между натуральным числом 3 и натуральным числом w означает, что на его месте находится w-4 натуральных чисел, то есть вполне определенное конечное количество w-4 натуральных чисел. Знаковая конструкция (6) – это, как говорит автор, "знаменитый канторовский ряд трансфинитных чисел":
1, 2, 3, ..., ω, ω+1, ω+2, ω+3, ..., ω×2, ω×2+1, ω×2+2, ω×2+3, ...
(На самом деле это не ряд трансфинитных чисел, а бесконечный ряд порядковых чисел. порядковые же числа включают в себя и конечные порядковые числа, и бесконечные, то есть трансфинитные, числа.) Здесь символ ω означает наименьшее трансфинитное число. Соответственно многоточия между числами 3 и ω, с одной стороны, и между числами ω+3 и ω×2, с другой стороны, говорят о том, что на месте первого многоточия находится бесконечное количество конечных натуральных чисел 4, 5, ..., а на месте второго многоточия находится такое же бесконечное количество трансфинитных чисел ω+4,ω+5,ω+6, ... сравнивая чисто визуально конструкции (5) и (6), автор делает следующий вывод (там же с.81): "таким образом мы фактически построили (доказали построением) 1–1-соответствие между множеством трансфинитных целых (порядковых) чисел Кантора (6) и множеством всех конечных натуральных чисел с сохранением порядка". Как можно установить (1–1)-соответствие, то есть взаимно однозначное соответствие, между множеством конечных чисел (конструкция (5)) и множеством порядковых чисел, включающих в себя конечные порядковые числа и трансфинитные числа (конструкция (6)), неизвестно никому. Поэтому правильно об этом сказано в комментарии к данной статье. А установить это соответствие невозможно потому, что трансфинитные числа конструкции (6) – это порядковые типы счетных вполне упорядоченных множеств, которые составляют несчетное множество [12, с. 69-70]. Автор же вопреки этому утверждает на с.81, что "Хорошо известно, что канторовский ряд (6) ... является счетным множеством", чего на самом деле нет [12, с. 69-70]. А все дело в том, что автор всеми силами пытается ниспровергнуть бесконечность и потому отождествляет конечное с бесконечным посредством надуманного им (1–1)-соответствия между конструкциями (5) и (6). Причем, автор неточен и в том, что конструкцию (6) называет "множеством трансфинитных чисел", хотя в нее входят и конечные числа (они что – тоже трансфинитные числа?!). Надо сказать больше. На с.93 в ответе автора на упомянутый комментарий снова утверждается, что конструкция (6) является счетной. Но это неверно! Конструкция (6), как минимум, имеет мощность стандартного континуума ω1=2ω, о чем говорят и П.С. Александров [12, с. 69 и теорема 18 на с. 70], и Ю.И. Манин [13, с. 105]. Это – первое. Во-вторых, автор настойчиво утверждает [9, с. 81, 93] об изоморфизме конструкций (5) и (6) с сохранением естественного порядка натурального ряда. Но этого тоже не может быть, поскольку в конструкции (5) любое натуральное число n (кроме первого) имеет предшественника n-1, а в конструкции (6) имеется бесконечно много порядковых чисел (так называемых предельных) ω,ω×2,ω×3,..., которые не имеют предшественников (см., например, у Ю.И. Манина [13, с. 104] или в математической энциклопедии [10, Т.4, статья "Порядковое число"]), вследствие чего в конструкции (6) перед предельными трансфинитами ω, ω×2, ω×3, ... есть как бы "дырки", или "черные дыры", в которых содержатся мириады счетно бесконечных множеств, а в конструкции (5) таковых нет и поэтому между конструкциями (5) и (6) никак не может быть изоморфизма, тем более, с сохранением естественного порядка натурального ряда.
таким образом, никакого (1–1)-соответствия между счетной конструкцией (5) и несчетной конструкцией (6) нет и быть не может. Соответственно нет и быть не может никакой речи о сведении бесконечного к конечному, что пытался сделать Зенкин.
Из всего вышесказанного следует только одно: ниспровержение канторовской теории множеств не имеет под собой никаких оснований. Противоречия? Да – в ней имеются противоречия, но их преодоление и устранение являются вполне посильными и реальными [11].
Перейдем ко второму названному нами концептуальному противоречию – фактическому отсутствию определения начальной актуальной бесконечности. Уязвимым в теории множеств является начальное бесконечное множество, в качестве которого выступает множество натуральных чисел N=0,1,2,3,...,n,... Оно называется также счетным множеством. Изучается оно как актуальное множество, имеющее мощность ω. Бесконечность ω есть наименьшая бесконечность, поскольку все числа, меньшие этой бесконечности, входят в множество N, которое включает в себя только конечные числа. Известным противоречием является тот факт, что множество N содержит только конечные числа – оно еще называется множеством всех конечных чисел – и, несмотря на это, постулируется, что оно содержит бесконечное количество ω конечных чисел. С точки зрения классической логики этого не может быть, поскольку количество чисел в множестве N должно совпадать с максимальным числом этого множества, то есть число ω, или по крайней мере число ω-1, должно входить в множество N. Но это не так – число ω не входит в ряд N, оно называется предельным, к которому стремятся числа натурального ряда, что записывают как:. Причем, в этой и многих других подобных записях имеет место нечеткость в понимании символов бесконечности. Так, запись n→∞ должна пониматься просто как фраза "n стремится к бесконечности". Равенство же предела limn трансфиниту ω вполне конкретно, хотя очевидно, что ω≠∞. Не имея предшественника (число ω-1 в теории множеств запрещено), число ω оказывается и магическим, и мистическим, и фантастическим. Вследствие этого между числом ω и всеми конечными числами N имеет место "дырка", которая одновременно может быть и "черной дырой", в которую могут улетать мириады бесконечных множеств N, и "черной антидырой", из которой можно черпать также мириады бесконечных множеств. Несмотря на всю эту экзотику, множество натуральных чисел остается неизменным по своей мощности, то есть по своему количеству элементов. Такое положение вещей находится в явном противоречии с классической логикой, с ее принципом "часть не может быть равна целому". Это, наверное, и побудило Г. Кантора и Р. Дедекинда ввести в теорию бесконечных множеств принцип "часть может быть равна целому" (этот принцип ввел в обиход еще Николай Кузанский).
Поскольку мы отказались от этого принципа, то очевидно, что надо найти определение актуальной бесконечности, отвечающее действительному положению вещей. А оно, то есть действительное положение вещей, является следующим. Во-первых, поскольку противоречия в бесконечном проистекают из-за нарушения принципов классической логики, то главным методологическим принципом в определении бесконечности должны быть принципы классической логики. Во-вторых, необходимо иметь непротиворечивое определение счетного множества. Наконец, в-третьих, надо дать четкое и ясное непротиворечивое определение начальной актуальной бесконечности.
Итак, что же представляет собой счетное множество? Является ли оно бесконечным, как это общепринято, или же оно на самом деле является конечным, хотя и неограниченным? То, что это весьма важно, видно из следующего. Если допустить, что счетное множество является конечным, то тогда снимутся все его противоречия. Во-первых, оно будет содержать не бесконечное количество ω элементов, а конечное количество N, которое, как и ω, будет предельным числом для всех конечных чисел, но не бесконечным, а конечным, причем таким непостижимо большим конечным числом, что все конечные числа n будут меньше его, то есть n<N. Во-вторых, снимется и противоречие между тем, что счетное множество содержит бесконечное количество элементов, и тем, что счетное множество не содержит бесконечных чисел.
А теперь покажем, что определение счетного множества как бесконечного множества ω является фундаментально противоречивым.
Можно, конечно, вспомнить, что счетное множество изначально определяется алгоритмом образования его элементов n с помощью самого обыкновенного счета: n=(n-1)+1. И нет никаких аргументов в пользу того, что среди элементов может найтись такой элемент, который может породить последователя n+1, имеющего бесконечно большое значение. Поэтому и говорят, что ω – это наименьшее бесконечное число, а все числа, меньшие ω, являются конечными числами. На самом деле все обстоит не так: среди чисел стандартного счетного множества можно найти и бесконечные числа.
Действительно, возьмем и запишем все числа n счетного множества N в обычной двоичной системе счисления: "0"=...000, "1"=...001, "2"=...010,..., "n"=...rl...r2r1r0(rl=0,1; l=0,1,2,...,L, l – номера двоичных разрядов) и т.д. очевидно, что для записи всех чисел требуется некоторое количество L двоичных разрядов. Заведомо известно, что оно меньше бесконечного количества ω самих чисел n счетного множества N. Да это легко и доказывается – как с использованием теоремы Кантора 2ω>ω, так и без нее. Если не использовать теорему Кантора, то надо заметить, что поскольку все числа счетного множества являются конечными, то и количество L двоичных разрядов для их записи является конечным. Но в таком случае, как известно из арифметики, количество чисел, которое может быть записано с помощью конечного числа L разрядов, равно 2L. Поскольку L конечное, то и 2L является конечным числом. Но это противоречит тому, что количество всех конечных чисел счетного множества согласно определению является бесконечным. При использовании теоремы Кантора надо заметить то, что двоичные разряды rl представляют собой множество L, а все его подмножества – это не что иное как все конечные числа N. Количество же подмножеств множества L равно 2L, которое есть также бесконечное число ω, то есть 2L=ω, откуда непосредственно следует, что L должно быть бесконечным. По теореме же Кантора ω=2L>L, то есть L<ω, что по определению счетного множества значит, что L является конечным и принадлежит счетному множеству, то есть. Таким образом, получаем противоречие: из 2L=ω следует, что L является бесконечным, а из L<ω – что L является конечным. Это – с одной стороны. С другой стороны можно доказать, что счетное множество должно содержать бесконечные числа. Подобно тому, как начальная бесконечность ω есть предел, так и количество разрядов L можно определить как предел, который равен бесконечности, поскольку функция L(n) является монотонно возрастающей. Обозначив этот предел некоторым бесконечным числом w и учтя, что w<ω, придем к выводу, что счетное множество содержит и бесконечное число w<ω, что естественно находится в противоречии с определением счетного множества как множества, состоящего только из конечных чисел.
Следовательно, счетное множество является либо конечным и тогда никаких связанных с ним противоречий не существует, либо оно является бесконечным множеством, содержащим как конечные числа, так и бесконечные, например, число w. Но поскольку мы не знаем – как из сколь угодно большого конечного числа n с помощью операции n+1 может явиться нам бесконечное число ω, то надо признать, что счетное множество N является конечным.
Из всего только что сказанного мы делаем два фундаментальных вывода. Первый вывод: счетное множество N=0,1,2,...,n,... современной стандартной математики является конечным множеством, мощность которого равна предельному числу N, не являющимся бесконечным и которое можно называть наибольшим конечным числом по аналогии с тем, как называли его наименьшим бесконечным числом. Второй вывод: наименьшего бесконечного множества не существует и не существует его в том смысле, что для любого бесконечного множества ω существует субстрат-множество w (множество двоичных разрядов), мощность которого w является строго меньшей мощности ω исходного множества. Другими словами, наряду с известным утверждением теории множеств о том, что "не существует наибольшего бесконечного множества", имеет место и утверждение о том, что "не существует и наименьшего бесконечного множества". Все эти проблемы детально изучены в книге [11].
Само собой разумеется, что предельным множеством для всех конечных множеств n является счетное множество N всех натуральных чисел n и оно есть конечное множество. Для бесконечных кардинальных чисел wp существует два предельных кардинала: ω+ – наибольший предельный кардинал, к которому стремятся большие кардиналы ω1,ω2,ω3,..., и ω- – наименьший предельный кардинал, к которому стремятся малые кардиналы ω-1,ω-2,ω-3,... . Все кардиналы, в том числе и конечные кардиналы nk, связаны между собой не только известным теоретико-множественным отношением "множество всех подмножеств 2M множества M", но и обратным этому отношению информационно-субстратным отношением IS=log2M (частным случаем которого является множество двоичных разрядов для представления того или иного множества чисел {0,1,2,...}). При этом бесконечный кардинал ω0=ω является мощностью начального бесконечного множества.
Таким образом, вместо двух противоречивых оснований теории бесконечных множеств "часть может быть равна целому" и "счетное множество есть начальное бесконечное множество" выдвинуты и используются следующие концептуальные положения:
· первое: "часть не может быть равна целому", что на языке множеств означает: никакая собственная часть никакого множества не может быть эквивалентной самому множеству;
· второе: известное счетное множество натуральных чисел N=0,1,2,... является конечным множеством, имеющим мощность, равную предельному конечному числу N;
· третье: для любого множества существует как известное теоретико-множественное отношение "множество всех подмножеств 2M", так и обратное ему информационно-субстратное отношение "log2M";
· четвертое: начальным бесконечным множеством является множество, имеющее мощность, равную начальному бесконечному кардиналу ω0=ω.
С первыми тремя положениями мы уже разобрались. Осталось рассмотреть четвертое – какой объект является начальным бесконечным множеством? Этот объект имеет онтологические основания и, в общем-то, знаком и известен. Он почему-то считается вторичным по отношению к стандартному счетному множеству. Получают его следующим образом. Обычно говорят: отложим на прямой x от точки "0" единичный отрезок с концом, обозначенным через "1", от точки "1" отложим еще один единичный отрезок с концом, обозначенным через "2", и так до бесконечности. Полученные таким образом точки на прямой геометрически иллюстрируют множество натуральных чисел (см., например, [14, с. 33-34]). На самом же деле первичным в знании являются не числа, а прямая, или одномерный континуум x. Он символизирует первосущную онтологическую бесконечность. Можно сказать, что это о ней говорил Архит Тарентский. Она есть актуальная бесконечность, но бесконечность континуальная, в отличие от бесконечности множественной. Вот ее-то, то есть прямую x, мы и принимаем в качестве начальной онтологической бесконечности, которую и обозначаем известным символом "∞", придавая ему таким образом статус определенности. Здесь нам достаточно ее понимания как бесконечной величины, или длины. Эта бесконечная величина единственна. Вот теперь, если мы отложим на прямой x единичный отрезок e и возьмем отношение ∞/e, то получим начальную теоретико-множественную бесконечность ω=∞/e. Это отношение есть актуальное разбиение актуальной прямой ∞ на ω конечных отрезков e. Оно несет в себе глубокий онтологический и гносеологический смысл отношения между актуальным бесконечным ∞ и актуальным конечным e, или просто – между конечным и бесконечным. Разбиение ω порождает многое из единого и это многое есть начальное актуальное бесконечное множество ω={e1,e2,...,eω}, состоящее из ω единичных отрезков e. Обо всем этом обстоятельно говорится в книге [11].
Апологию бесконечности мы завершим сопоставлением бесконечного ряда W всех порядковых чисел с нашим бесконечным числовым рядом Ω, являющимся развитием и углублением сущности ряда порядковых чисел.
Бесконечный ряд W порядковых чисел имеет вид:
W={0,1,2,3,...,n,...;
ω,ω+1,ω+2,ω+3,...,ω+n,...; ...; ω×n,ω×n+1,ω×n+2,ω×n+3,...,ω×n+n,...; ...
...; ω1,ω1+1,...; ω2,ω2+1,...; ...; ωω,ωω+1,...; ...}.
Его началом является уже рассматривавшаяся выше знаковая конструкция (6), или канторовский бесконечный ряд порядковых чисел. Он обладает уже упоминавшимися выше свойствами: за всеми конечными числами n следует наименьшее трансфинитное число ω, которое указывает также количество предшествующих ему конечных чисел. Само же число ω не имеет предшественника, то есть левого соседнего с ним числа ω-1. Любое бесконечное число вида ω, ω×n,ωn, ωω и т.д. является предельным и не имеет предшественника. Не имеют предшественников и все числа, кратные, если можно так сказать, начальной бесконечности ω. Это значит, что перед всеми этими числами есть "дырки". Говорят, что ряд W не имеет наибольшего бесконечного числа. Логически это то же самое, что говорить, что множество конечных чисел не имеет наибольшего конечного числа.
Бесконечный числовой ряд Ω, свободный от концептуальных противоречий, выглядит следующим образом:
Ω={0,1,2,...,N-1;
N,N+1,...,2N-1;;...; nN,nN+1,...,(n+1)N-1; ;...; 2N-N,2N-N+1,...,2N-1;
ω-=2N,ω-+1,ω-+2,...,ω-n-1,ω-n,ω-n+1,...,ω-1-1,ω-1,ω-1+1,...
...,ω0-1,ω0,ω0+1,...,ω1,...,ωi,...,ω+}.
Ряд Ω имеет фундаментальные отличия от ряда W. Во-первых, он не имеет никаких концептуальных противоречий. В частности, он прост по существу: на нем справедливы принципы классической логики и конечной арифметики. Во-вторых, его счетное множество является не бесконечным, а конечным. И в-третьих, ряд Ω не имеет в известном смысле не только наибольшего бесконечного числа, но и наименьшего бесконечного числа. Этот факт в ряде Ω отражен символами предельных бесконечностей: ω-– наименьшей и ω+– наибольшей бесконечностей. Его архитектура существенно отличается от архитектуры ряда W и заключается в том, что ряд Ω может быть разбит на пять классов:
-начальный класс, он же – счетное множество N=0,1,2,...,N-1 всех конечных чисел. Его кардинал N называется конечным числом Кагота. Кагот – герой повествования чукотского писателя Юрия Рытхэу [15] (Кагот искал числа, которые уже не конечные, но еще и не бесконечные, и считал, что тот, кто найдет их, будет счастлив и все узнает). О предельном числе Nздесь говорится, что оно не существует в канторовском смысле, то есть в том смысле, в каком говорится в известной теории множеств о несуществовании наибольшей бесконечности в ряде W;
-промежуточный класс чисел от N,N+1,N+2,... до 2N-1, который представляет собой числа, уже не являющиеся конечными, но и не являющиеся еще бесконечными. Называются они числами Кагота;
-класс малых бесконечных чисел от ω-=2N,ω-+1,ω-+2,... до ω0-1. Наименьшее бесконечное число ω- называется бесконечным числом Кагота. О его несуществовании говорится в том же смысле, что и о несуществовании числа N;
-начальное бесконечное число ω=ω0=∞/e. Оно является онтологическим основанием всех бесконечных кардинальных чисел – и больших ω1,ω2,..., и малых ω-1,ω-2,...;
-класс больших бесконечных чисел от ω+1,ω+2,... до наибольшего кардинала ω+, о несуществовании которого говорится то же, что и о несуществовании чисел N и ω-.
Из описания ряда Ω видно, что конечные числа связаны с бесконечными числами соотношением ω-=2N, которое называется аксиомой конечного-бесконечного, или гипотезой Кагота.
Если отвлечься от концептуальных противоречий ряда W, то можно отметить следующие его сходства и различия с бесконечным рядом Ω. Первое: все конечные числа в обоих рядах представляют собой, в общем-то, одно и то же счетное множество N, но в ряде W оно постулируется бесконечным с мощностью ω, а в ряде Ω оно обосновывается как конечное множество с мощностью N. Кроме этого, число ω в ряде W не имеет предшественника, а число N в ряде Ω имеет в качестве предшественника число N-1 (число N– это (L+1)-разрядное двоичное число 10...00, а число N-1– это L-разрядное двоичное число 1...11). Второе: все числа в ряде W, следующие за конечными числами и меньшие первого несчетного множества ω1, являются счетными трансфинитными числами и характеризуют все счетные вполне упорядоченные множества, то есть это счетно бесконечные числа, составляющие вместе с конечными числами несчетное множество мощности ω1=2ω [12, с. 69-70]; в ряде же Ω за конечными числами следует класс чисел Кагота, уже не конечных, но еще и не бесконечных, которые вместе с конечными числами составляют наименьшее бесконечное множество ω-=2N. В некотором смысле формально, а именно в том смысле, что если числу ω из W сопоставляется число N из Ω, а числу ω1 из ряда W– число ω- из Ω, то начальная часть ряда W, имеющая мощность и представляющая собой знаковую конструкцию (6), есть такая же начальная часть ряда Ω, которая, однако, включает в себя наряду с конечными числами числа Кагота, не являющиеся еще бесконечными, но уже и не конечные, и имеет (предельную) наименьшую бесконечную мощность ω-. Конечно, это так в том смысле, что не имеет особого значения – сколько противоречий имеет ряд W – столько же или на одно больше. Дальше в ряде порядковых чисел W идут просто трансфинитные числа, имеющие мощности ω1,ω2,... . В ряде же Ω за числами Кагота идут сначала числа малых бесконечных мощностей ω-,...,ω-2,ω-1, затем – начальное бесконечное число ω0, а за ним – числа мощности ω0, и только потом уже идут числа больших бесконечных мощностей ω1,ω2,...,ω+. как видим, ряд W содержит в себе в качестве подмножества лестницу кардиналов ω,ω1,ω2,..., которая имеет начальный кардинал и не имеет последнего кардинала, ряд же Ω имеет существенно иную лестницу кардиналов ...,ω-2,ω-1,ω0,ω1, ω2,..., которая уже не имеет не только последнего кардинала, но и первого, что показывает, что множество трансфинитных чисел становится более интересным и богатым.
Таким образом, несмотря ни на какие противоречия, бесконечность во всех своих ипостасях была, есть и будет. Аристотель говорил: "Infinitum Actu Non Datur!" (актуальная бесконечность не существует!), мы же говорим: "Infinitum Actu Datur!" (актуальная бесконечность существует!).
Список литературы
1. Чанышев А.Н. Курс лекций по древней философии. М., 1981.
2. Рузавин Г.И. Философские проблемы оснований математики. М., 1983.
3. Бурова И.Н. Парадоксы теории множеств и диалектика. М., 1976.
4. .Бурова И.Н. Развитие проблемы бесконечности в истории науки. М., 1987.
5. Теребилов О.Ф. Логика математического мышления. Л., 1987.
6. Успенский В.А. Что такое нестандартный анализ? М., 1987.
7. Зенкин А.А. Ошибка Георга Кантора. // Вопросы философии. 2000, №2.
8. Зенкин А.А. Infinitum Actu Non Datur. // Вопросы философии. 2001, №9.
9. Зенкин А.А. Когнитивная визуализация трансфинитных объектов классической (канторовской) теории множеств. // Бесконечность в математике: философские и исторические аспекты. М., 1997.
10. Математическая энциклопедия. М., 1977, Т.1, 1984, Т.4.
11. Станишевский О.Б. Аритмология (Введение в онтологию): Бесконечность и рефлексивная сущность Бытия. Таганрог, 2003.
12. Александров П.С. Введение в теорию множеств и общую топологию. М., 1977.
13. Манин Ю.И. Доказуемое и недоказуемое. М., 1979.
14. Волков В.А. Элементы теории множеств и развитие понятия числа. Л., 1978.
15. Рытхэу Ю. Числа Какота. - Избранное. Л., 1982, Т.2.