А ну-ка, догадайся!: читать книгу онлайн полностью и бесплатно

Об авторе

Имя Мартина Гарднера известно любителям занимательной математики во всем мире. Его книги можно увидеть и в руках у школьника и на столе профессора. У советского читателя первое знакомство с Мартином Гарднером состоялось в 1964 г., когда издательство «Наука» выпустило в русском переводе его книгу «Математические чудеса и тайны». За нею последовали «Этот правый, левый мир» (1967 г.), посвященная вопросам симметрии, а также «Математические головоломки и развлечения» (1971 г.), «Математические досуги» (1972 г.), «Математические новеллы» (1974 г.), «Есть идея!», которые стали украшением серии книг по занимательной математике, выпускаемых издательством «Мир». «А ну-ка, догадайся!» — очередное пополнение «гарднерианы».

Мартин Гарднер родился 21 октября 1914 г. Он выпускник математического факультета Чикагского университета. Почти три десятилетия Мартин Гарднер был бессменным автором и редактором раздела «Математические забавы» в журнале Scientific American, который для многих явился своеобразной академией занимательной математики. Книги Мартина Гарднера — плод творческого содружества автора с многомиллионной читательской аудиторией.

От переводчика

Современники Иоганна-Себастьяна Баха восхищались его искусством органиста. Он же, не видя ничего особенного в своем исполнении, считал, что главное — вовремя нажимать нужную клавишу, и всякий, кто будет прилежен, сумеет достичь такой же беглости и выразительности. Автор предлагаемой вниманию читателя книги, непревзойденный мастер одного из труднейших жанров научно-популярной литературы — так называемой занимательной науки, Мартин Гарднер в полной мере владеет высоким искусством «вовремя нажимать нужную клавишу». Его книги привили и продолжают прививать вкус к точным наукам, и в первую очередь к математике, множеству людей во всем мире, открыв им прекрасное лицо царицы и служанки всех наук, не всегда и не во всем видимое сквозь завесу иссушающего формализма.

Это пятая по счету книга Мартина Гарднера в серии книг по занимательной математике, выпускаемой издательством «Мир»[1].

Она посвящена парадоксам и по своей структуре напоминает его предыдущую книгу «Есть идея!» Это тоже «книжка с картинками», сопровождаемыми краткими пояснениями и небольшими комментариями. Слово «парадокс» автор толкует в самом широком смысле и умело вовлекает читателя в обсуждение простых и тонких проблем, заставляет пристальнее приглядеться к тому, что давно известно, критически переосмыслить часто встречающиеся рассуждения, казалось бы неспособные таить в себе ничего нового и тем более неожиданного, приглашает к размышлениям и самостоятельному творчеству.

Книга Мартина Гарднера — великолепный образец современной занимательной математики, лицо которой во многом определила деятельность Гарднера на посту редактора и постоянного автора раздела «Математические забавы» журнала Scientific American, — занимательной, а не только развлекательной, способной заинтересовать, а не просто позабавить. Каждая книга Мартина Гарднера — праздник для всех, кто любит математику. Не является исключением и эта книга. Прочтите ее, и вы убедитесь сами.

Ю. Данилов

Предисловие

Слегка изменив реплику Дездемоны («Старые, избитые парадоксы, годные на то, чтобы увеселять нас в часы досуга»), мы получим неплохое описание этой книги. Слово «парадокс» имеет много значений. Я употребляю его здесь в широком смысле как синоним любого утверждения, которое настолько противоречит здравому смыслу и интуиции, что не может не вызывать у того, кто слышит о нем впервые; чувства удивления. Такого рода парадоксы подразделяются на четыре основных типа:

1) утверждения, которые кажутся ложными, но в действительности истинны;

2) утверждения, которые кажутся истинными, но в действительности ложны;

3) рассуждения, которые кажутся безупречными, но приводят к логическому противоречию (парадоксы этого типа обычно принято называть логическими ошибками);

4) утверждения, истинность или ложность которых недоказуемы.

В математике, как и в естественных науках, парадоксы не пустая забава. Иногда парадоксы приводят к весьма глубоким открытиям. Так, древнегреческие математики долго ломали голову над тем, почему длину диагонали единичного квадрата невозможно измерить точно линейкой со сколь угодно мелкими делениями. Этот парадокс, смущавший умы античных мыслителей, привел к расширению понятия числа и созданию теории иррациональных чисел. Математикам XIX в. казалось необычайно парадоксальным, что между всеми элементами бесконечного множества и элементами его бесконечного подмножества можно установить взаимно-однозначное соответствие. Этот парадокс привел к созданию современной теории множеств, в свою очередь оказавшей сильное влияние на философию науки. Парадоксы могут многому научить нас. Подобно хорошим фокусам, они настолько поражают наше воображение, что у нас возникает непреодолимое желание узнать, в чем их секрет. Фокусники предпочитают не раскрывать своих трюков— математикам же таить нечего.

С первой и до последней страницы этой книги я стремился по мере сил простым и доступным языком объяснить (по возможности кратко), чем парадоксален каждый из отобранных мной парадоксов. Тому, кто прочитав эту книгу, захочет узнать о них побольше и обратится к другим книгам и статьям, предоставится возможность не только основательно углубить свои познания в математике, но и получить при этом немалое удовольствие. Список использованной мной литературы приведен в конце книги.

Звездочкой отмечены менее специальные работы.

Ноябрь 1981 г, Мартин Гарднер

1. ЛОГИКА

Парадоксы о тех, кто всегда говорит правду, лжецах, крокодилах и брадобреях

Трудно переоценить ту роль, которую логика играет не только в математике, но и всюду, где применяются дедуктивные умозаключения. Каково же было всеобщее удивление, когда выяснилось, что в самой логике в изобилии встречаются, казалось бы, безупречные рассуждения, которые тем не менее приводят к явному противоречию. Использовать такое рассуждение — все равно что сначала доказать равенство 2 + 2 = 4, а потом привести не менее убедительное доказательство неравенства 2 + 2 не равно 4. В каком случае логика «не срабатывает»? Не таятся ли роковые пробелы в самом процессе дедуктивного мышления?

Гигантские успехи современной логики и теории множеств — прямой результат усилий, приложенных к разрешению классических парадоксов. Не один год безуспешно бился над решением такого рода проблем Бертран Рассел, прежде чем в соавторстве с Альфредом Нортом Уайтхедом написал фундаментальный труд Principia Mathematica («Основания математики»), в котором излагались единые основы современной логики и математики.

Парадоксы не только ставят вопросы, но и отвечают на них.

Среди вопросов, на которые парадоксы дают ответ в этой главе, назовем следующие:

1) Существуют ли ситуации, в которых логически невозможно правильно предсказать будущее событие?

2) Почему в теории множеств обычно запрещается строить множества, которые могут содержать себя в качестве элементов?

3) Почему, когда мы говорим о языке, необходимо проводить различие между языком, о котором мы говорим (нашим объектным языком), и языком, на котором мы говорим (нашим метаязыком)?

Для парадоксов, отвечающих на эти вопросы, характерны косвенные признаки порочного круга в рассуждениях или ссылки на себя. В логике ссылка на себя либо приводит к крушению теории, либо обогащает ее и придает ей особый интерес. Проблема состоит в том, чтобы найти такие формулировки наших теорий, которые допускают их обогащение, но исключают все возможности, приводящие к противоречию. Придумывание парадоксов — верный способ проверки того, насколько правильно установлены пределы применимости наших логических идей.

[1] См.: Гарднер М. Математические головоломки и развлечения. — М.: Мир, 1971; Математические досуги. — М.: Мир, 1972; Математические новеллы. — М.: Мир, 1974; Есть идея! — М.; Мир, 1982.