Феномен науки. Кибернетический подход к эволюции - Турчин Фёдорович

В процессе метасистемного перехода бывает, как мы знаем, момент, когда новое качество не оставляющим сомнений образом демонстрирует свои преимущества, и с этого момента метасистемный переход можно считать свершившимся окончательно и бесповоротно. В переходе к критическому мышлению этот момент — культура древней Греции, которую совершенно справедливо называют колыбелью современной цивилизации и культуры. В это время — около двух с половиной тысячелетий назад — возникли философия, логика и математика (математика в полном смысле слова, т. е. включающая доказательства). И с этого времени критическое мышление стало признанной и необходимой основой развивающейся культуры.

1 Леви-Брюль Л. Первобытное мышление. М.: Атеист, 1930.

Глава 9. Математика до греков

9.1. Ошибка природы

Мы уже приводили процесс счета в качестве примера использования модели действительности, которая не содержится в мозгу, а создается на уровне языка. И это очень яркий пример. Счет основан на способности расчленять окружающий мир на отдельные предметы. Эта способность возникла довольно давно в ходе эволюции; высшие позвоночные обладают ею, по-видимому, в такой же мере, как и человек. Ясно, что для успешной борьбы за существование живому существу, умеющему различать отдельные предметы, было бы небесполезно также уметь их считать (это помогло бы, например, ориентации в незнакомой местности). Описание с помощью чисел является естественным интегральным дополнением к дифференциальному описанию с помощью распознавания отдельных предметов. С другой стороны, кибернетический аппарат для распознавания чисел, т. е. для счета, может быть чрезвычайно простым. Эта задача гораздо более легкая, чем различение отдельных предметов. Поэтому можно было бы ожидать, что распознавание чисел в пределах, обусловленных устройством органов зрения, появится в ходе эволюции. Человеческий глаз может различать одновременно десятки и сотни отдельных предметов. Мы могли бы ожидать, что с одного взгляда будем также легко отличать совокупность из двухсот предметов от совокупности из двухсот одного, как два предмета отличаем от трех.

Однако природа не пожелала или не сумела дать нам этой способности. Непосредственно распознаваемые числа смехотворно малы — обычно до четырех — пяти. С помощью тренировки можно немного продвинуться вперед, но делается это путем мысленного разбиения на группы или запоминания картины в целом с последующим счетом в уме. Ограничение на непосредственное распознавание остается. Оно никак не связано с устройством органов зрения и обусловлено, очевидно, какими-то более глубинными особенностями строения мозга. Какими же? Пока не знаем. Одно обстоятельство заставляет задуматься и подсказывает некоторые предположения. Вот оно.

Кроме пространственного распознавания чисел, есть еще временное распознавание. Двойной стук в дверь мы никогда не спутаем с тройным или одинарным. Но восемь или десять ударов это уже заведомо «много», и различать такие звуки мы можем только по их суммарной продолжительности (это соответствует суммарной площади, занятой однородными предметами при пространственном распознавании). Предел, ограничивающий оба вида распознавания чисел, одинаков. Случайно ли это совпадение? Быть может, непосредственное распознавание чисел всегда имеет временную природу и ограничено емкостью мгновенной (оперативной) памяти — числом ситуаций, которые она вмещает. Ограничение на пространственное распознавание объясняется при этом предположении тем, что зрительное изображение развертывается во времени (при этом происходит быстрое переключение внимания с предмета на предмет, о чем говорилось выше) и подается для анализа на тот же самый аппарат.

Так или иначе, но в нашем мозговом устройстве природа оставила досадную недоделку и свою работу по созданию «продолжения мозга» человек начинает с исправления ее ошибки: он учится считать. Так начинается математика.

9.2. Счет и измерение

Факты убедительно свидетельствуют о том, что счет возникает раньше, чем названия чисел. Иначе говоря, первоначально языковыми объектами для построения модели служат не слова, а выделенные однотипные предметы: пальцы, камешки, узелки, черточки. Это и естественно. При возникновении языка слова связываются только с теми понятиями, которые уже существуют, т. е. распознаются. Слова «один», «два» и, возможно, «три» появляются независимо от счета (если понимать под счетом процедуру, протяженную во времени и осознаваемую как таковая), ибо они опираются на соответствующие нейронные понятия. Словам для больших чисел взяться неоткуда. Чтобы передать численность какой-то группы предметов, человек пользуется стандартными предметами, устанавливая между ними — один за другим — взаимно однозначное соответствие. Это и есть счет. Когда счет становится распространенным и привычным делом, для наиболее часто встречающихся (т. е. небольших) групп стандартных предметов возникают и словесные обозначения. На некоторых числительных остались следы их происхождения. Так, русское слово «пять» подозрительно похоже на старославянское «пядь» — рука (пять пальцев).

Есть первобытные народы, у которых всего два или три числительных: один, два, три. Все остальное — много. Но это вовсе не исключает умения считать с помощью стандартных предметов и передавать о численности путем разбиения на двойки и тройки или путем таких, не редуцированных еще выражений, как «столько, сколько пальцев на двух руках, одной ноге и еще один». Просто потребность в счете еще не так велика, чтобы заводить специальные слова. Последовательность «один, два, три, много» отражает не неспособность к счету до четырех и дальше, как иногда думают, а различие, которое проводит человеческий мозг между первыми тремя числами и всеми остальными. Ибо совсем без напряжения и бессознательно мы распознаем только числа до трех. Для распознавания четверки надо уже специально сосредоточиться. Так что не только для дикарей, но и для нас все, что больше трех, много.

Чтобы передать большие числа, люди стали считать «большими единицами» — пятерками, десятками, двадцатками.

Во всех известных нам системах счета большие единицы кратны пяти, что свидетельствует о том, что первым счетным инструментом всегда становились пальцы. Из комбинации больших единиц возникли еще большие единицы. В древнеегипетских папирусах встречаются отдельные иероглифы, изображающие числа до десяти миллионов.

Начало измерения, как и счета, относится к глубокой древности: мы находим его уже у первобытных народов. Измерение предполагает умение считать и требует дополнительно введения единицы измерения — меры измерительной процедуры, состоящей в сравнении измеряемого с единицей. Древнейшие меры связаны с человеческим телом: шаг, локоть, фут (ступня).

С возникновением цивилизации потребность в счете и в умении выполнять арифметические действия резко увеличивается. При развитом общественном производстве регулирование отношений между людьми: обмен, раздел имущества, налогообложение — требует знания арифметики и элементов геометрии. И мы находим эти знания в древнейших из известных нам цивилизаций — вавилонской и египетской.

9.3. Запись чисел

Запись чисел в древности (рис. 9.1) наглядно демонстрирует отношение к числу как к непосредственной модели действительности. Возьмем, например, египетскую систему. Она была основана на десятичном принципе и содержала иероглифы для единицы (вертикальная черточка) и «больших единиц». Чтобы изобразить число, надо было повторить иероглиф столько раз, сколько раз он входит в число. Аналогичным образом записывали числа другие народы древности. К этой простейшей форме записи примыкает и римская система. Она отличается лишь тем, что когда меньшая единица стоит слева от большей, ее надо не прибавлять, а отнимать. Это небольшое усовершенствование (вместе с введением промежуточных единиц: V, L, D) устранило необходимость выписывать подряд много одинаковых символов, и сделало римскую систему столь конкурентоспособной, что она существует и по сей день.

Рис.9.1. Запись чисел различными народами древности (из книги: Глейзер Г. И. История математики в школе. М., 1964)

Еще более радикальный способ избежать громоздкого повторения символов — это обозначить ключевые числа (меньше десяти, затем круглые десятки, сотни и т. д.) последовательными буквами алфавита. Так именно и поступили греки около VIII в. до н. э. Для единиц, десятков и сотен им хватило алфавита; числа, большие тысячи, изображались буквами со штрихом внизу слева. Так β обозначало 2, κ — 20, 'β — 2000. Эту систему переняли у греков многие народы: армяне, евреи, славяне и другие. При алфавитной нумерации «модельный» вид числа совершенно исчезает, оно становится просто символом. К тому же результату приводит и скорописное упрощение знаков, имеющих первоначально модельный вид.