на различии арифметического и геометрического отношения; при первом мы обращаем внимание на разность, при втором — на частное, и хотя первая между двумя нулями также равна нулю, но этого нельзя сказать о геометрическом отношении; если 2:1=0:0, то по свойству пропорции, так как первый член вдвое более второго, и третий член должен быть вдвое более четвертого; потому на основании этой пропорции отношение 0:0 должно быть равно отношению 2:1. Так и по обычной арифметике n:0=1:0[23 — У Гегеля сказано n:0=0, что конечно, есть описка.], следовательно, n:1=0:0. Однако именно потому что 2:1 или n:1 есть отношение определенных количеств, ему не соответствует ни отношение, ни обозначение 0:0.
Я воздерживаюсь от дальнейших ссылок, так как сказанное в достаточной степени обнаруживает, что они, без сомнения, имеют дело с истинным понятием бесконечного, но что это понятие не выделено и не понято в своей определенности. Поэтому, когда совершается переход к самим действиям, то нельзя ожидать, чтобы в них проявлялось истинное определение понятия; напротив, в нем возвращаются к конечной определенности количества, и действие не может освободиться от представления лишь относительно малого. Исчисление приводит к необходимости подвести так называемые бесконечные величины под обычные арифметические действия сложения и т. п., применяемые к природе конечных величин, и тем самым хотя бы на мгновение признать первые величины конечными и обращаться с первыми, как со вторыми. Требовалось бы оправдать исчисление в том, что оно, с одной стороны, понижает бесконечные величины в сферу конечности и обращается с ними, как с приращениями или разностями, а с другой стороны, применив к ним формы и законы конечных величин, пренебрегает ими, как определенными количествами.
Я привожу еще наиболее существенное о попытках геометров устранить эти затруднения.
Более старые аналитики не затрудняли себя по этому доводу большими сомнениями; но старания более новых были направлены главным образом к тому, чтобы привести исчисление бесконечных к очевидности собственно геометрического метода и достигнуть в математике строгости доказательств древних (выражение Лагранжа). Но так как принцип анализа бесконечных выше, чем принцип математики конечных величин, то первый сам собою немедленно должен был отказаться от этого рода очевидности; подобно тому, как философия не может притязать на такую отчетливость, какую имеют науки о чувственном, напр., естествознание, или как еда или питье считаются за более рассудительные занятия, чем мышление и понимание. Поэтому можно говорить лишь о старании достигнуть строгости доказательств древних.
Многие пытались совершенно обойтись без понятия бесконечного и достигнуть без него тех же результатов, какие достигаются при его употреблении. Лагранж говорит, например, о методе, изобретенном Ланденом, и объясняет, что этот метод совершенно аналитический и не прибегает к бесконечно малым разностям, но сначала вводит различные значения переменных величин, а потом приравнивает их между собою. Впрочем, Лагранж заявляет, что при этом утрачиваются преимущества, свойственные дифференциальному исчислению, — простота метода и легкость действий. Этому приему отчасти соответствует тот, от которого исходит Декарт в своем методе касательных, о коем будет еще подробнее сказано далее. Здесь можно заметить, — что и теперь уже в общем ясно, — что вообще метод, состоящий в том, чтобы придавать различные значения переменным величинам и затем приравнивать их одну другой, принадлежит другому кругу математических соображений, чем метод самого дифференциального исчисление, и что первым не обращается внимания на подлежащую далее ближайшему рассмотрению особенность того простого отношения, к которому приводится его истинно конкретное определение, — именно отношения производной функции к первоначальной.
Старейшие из новых, напр., Ферма, Барроу и др., которые впервые воспользовались применением бесконечно малых к тому, что впоследствии выработалось в дифференциальное и интегральное исчисление, затем также Лейбниц и др., равным образом Эйлер, постоянно открыто признавали возможным пренебрегать произведениями бесконечно малых разностей так же, как и наивысшими степенями, лишь потому, что они могут считаться исчезающими относительно низших степеней. У всех них это является единственным основоположением, именно определением того, что такое дифференциальные произведения или степени, ибо к этому сводится все теоретическое учение. Прочее есть отчасти механизм действий, отчасти приложение, к которым однако, как будет показано далее, в действительности и сводится главный или, правильнее сказать, единственный интерес. В настоящее время достаточно провести лишь элементарное положение, что по тому же основанию незначительности, как главного положения, касающегося кривых, признается, что элементы кривых, именно приращения абсциссы и ординаты, имеют между собой то же отношение, как подкасательная и ордината; с целью получить подобные треугольники дуга, составляющая с обоими приращениями третью сторону треугольника, правильно названного перед тем характеристическим треугольником, принимается за прямую линию, за часть касательной, и потому одно из приращений за доходящее до касательной. Этими допущениями определения, с одной стороны, возвышаются над свойствами конечных величин; но с другой стороны к признаваемым за бесконечные моментам применяется прием, правомерный лишь относительно конечных величин, при котором мы не имеем права ничем пренебрегать по причине незначительности. Затруднение, тяготеющее над методом, остается при таком образе действия во всей своей силе.
Здесь нужно указать на замечательный прием Ньютона (Prin. math. phil. nat. lib. II lemma II после propos VII); он изобрел остроумный фокус (Kunststück) для устранения арифметически неправильного пренебрежения произведениями бесконечно малых разностей и высшими их порядками при нахождении дифференциалов. Он находит дифференциал произведения — из которого легко потом вывести дифференциалы частного, степени и т. п. — следующим путем. Произведение х и у, если уменьшить каждый множитель наполовину его бесконечно малой разности, есть ху — xdy/2–ydx/2+dxdy/4, если же увеличить его настолько же, то произведение будет ху+xdy/2+ydx/2+dxdy/4. Если от этого произведения отнять первое, то получится разность ydx+xdy, которая есть приращение на целые dx и dy, так как на эту величину различаются оба произведения; следовательно это дифференциал ху. Как видно, при этом сам собою отпадает член, представлявший главное затруднение, произведение обеих бесконечно малых разностей dxdy. Но несмотря на имя Ньютона, следует сказать, что это, хотя и весьма элементарное, действие неверно.
Неверно, будто (x+dx/2)(у+dy/2) — (х — dx/2)(у — dy/2) = (х+dx)(y+dy) — ху[24 — Первая часть этого равенства есть xdy+ydx, а вторая xdy+ydx+dxdy, т. е. для того, чтобы было равенство, все же требуется пренебречь членом dxdy, между тем как по доказательству Ньютона он должен сам собою отпасть. — Прим. переводч.]. Лишь потребность, при важности исчисления флюксий, обосновать его могла побудить такого математика, как Ньютон, впасть в заблуждение подобного доказательства.
Другие формулы, с которым прибегает Ньютон для вывода дифференциала, связаны c конкретными относящимися к движению значениями элементов и их степеней. При употреблении формы ряда, которая вообще характерна для его метода, он близок к тому, чтобы сказать, что всегда в его власти путем прибавления дальнейших членов достигнуть потребной степени точности, вообще что результат есть некоторое приближение; он и здесь как бы довольствуется тем же основанием, к которому прибегает его метод решения уравнений высших степеней, при коем путем приближения высшие степени, возникающие через подстановку в данное уравнение каждого найденного еще неточного значения, отбрасываются по грубому основанию их малости; см. Lagrange Equations numériques p. 125.
Ошибка, в которую впал Ньютон в деле разрешения задачи путем пренебрежения существенными для нее высшими степенями, которая дала его противникам повод торжествовать триумф своего метода над его методом, и истинный источник которой обнаружил Лагранж в своих новейших исследованиях (Théorie des fonct. analyt L. P. 3 Ch. 14), доказывает, что формализм и неточность еще господствуют в деле употребления этого орудия. Лагранж показывает, что Ньютон потому впал в ошибку, что он пренебрегал членом ряда, содержащим именно ту степень, которая имела значение для данной задачи. Ньютон держался за формальный, поверхностный принцип пренебрежения членами в виду их относительной малости. Известно, что в механике членам ряда, в котором развивается функция движения, придается определенное значение, так что первый член или первая функция относится к моменту скорости, вторая — к силе ускорения, а третья — к сопротивлению сил. Поэтому члены ряда должны быть рассматриваемы тут не только, как части некоторой суммы, но как качественные моменты целостного понятия. Тем самым пренебрежение прочими членами, принадлежащими ложно бесконечному ряду, имеет смысл, совершенно различный от пренебрежения ими на основании относительной малости[25 — Обе точки зрения весьма просто сопоставлены у Лагранжа при применении теории функций к механике, в главе о прямолинейном движении (Théorie des fonct. Р. 3. Ch. I art. 4). Если рассматривать пройденное пространство, как функцию протекшего времени, то получается уравнение x=ft, которое, развитое, как f(t+d), дает ft+df’t+(d/2)f’’t и т. д.Следовательно, пространство, пройденное в данное время, =df’t+(d/2)f’’t+(d/2*3)f’’’t и т. д. Движение, посредством которого проходится это пространство, говорят нам, есть следовательно, т. е. поскольку аналитическое развитие дает много и именно бесконечно много членов, составленное из различных частичных движений, соответствующие времени пространства которых суть df’t, (d/2)f’’t, (d/2*3)f’’’t и т. д. Первое частичное движение есть известное формально равномерное движение со скоростью f’t, второе — равномерно ускоренное, зависящее от силы ускорения, пропорциональной f’’t. «А так как прочие члены не относятся ни к какому простому известному движению, то нет надобности принимать их в отдельности во внимание, и мы докажем, что от них можно отвлечь в определении движения в начале момента времени». Это и доказывается, но только через сравнение сказанного ряда, члены которого все служили для определения величины пространства, пройденного в данное время, с установленным в art. 3 для падения тел уравнением x=at+bt, в котором даны только эти два члена. Но это уравнение само получило такой вид лишь при предположении объяснения, данного происшедшим через аналитическое развитие членам его; это предположение состоит в том, что равномерно ускоренное движение составлено из формально равномерного, совершающегося с достигнутою в предыдущее время скоростью, и некоторой прибавки (а в s=at), т. е. эмпирического коэффициента, приписываемого силе тяжести; это различение отнюдь не имеет существования или основания в природе вещей, но есть лишь получившее ложный физический смысл выражение того, что явствует из произведенной аналитической разработки вопроса.]. Ньютоново разрешение задачи ошибочно не потому, что в нем не принимаются во внимание члены ряда, лишь как части некоторой суммы, но потому, что не принимается во внимание член, содержащий именно то качественное определение, которое в данном случае важно.
В этом примере качественный смысл есть то, от чего зависит прием. В связи с тем можно тотчас же установить общее утверждение, что все затруднение принципа было бы устранено, если бы формализм определения дифференциала в дающей ему имя задаче, был заменен различением некоторой функции от ее изменения при приращении переменной величины, если бы было выяснено качественное значение принципа, и действия были бы поставлены от того в зависимость. При этом условии дифференциал х
