Можно заметить, что везде, где серьезные практические последствия зависят от должного обеспечения желаемой случайности, всегда принимаются меры к тому, чтобы никакой замысел, неловкость или бессознательная односторонность не нарушили результат. Основной случай здесь, конечно, предоставляют азартные игры. Что нам нужно, когда мы бросаем игральную кость, так это обеспечить, чтобы все числа от 1 до 6 в долгосрочной перспективе выпадали одинаково часто, но чтобы никто не мог предсказать отдельный случай. Мы могли бы в нашей постановке задачи с таким же успехом постулировать «число, задуманное наугад», как и «выстрел, произведенный наугад», но никто не стал бы рисковать своим выигрышем или проигрышем в предположении, что это будет сделано с постоянной честностью. Соответственно, мы изготавливаем кость, грани которой точно одинаковы, и обнаруживается, что мы можем делать с ней почти все что угодно на любом этапе, предшествующем ее выходу из стаканчика для костей на стол, не нарушая случайного характера результата.
§ 6. II. Еще одна характеристика, в которой научная концепция, как мне кажется, отходит от популярного или первоначального значения, заключается в следующем. Область распределения, которую мы принимаем во внимание, должна быть конечной или ограниченной. Необходимость этого ограничения может быть не очевидна на первый взгляд, но рассмотрение одного или двух примеров послужит указанием на тот момент, когда она дает о себе знать. Предположим, кого-то попросили выбрать число наугад не из конечного диапазона, а из неисчерпаемых возможностей счета. В популярном смысле этого термина — т. е. произнесения числа без паузы для выбора — нет никакой сложности. Но минутное размышление покажет, что никакое расположение, даже стремящееся к окончательно равномерному распределению, не может быть обеспечено таким образом. Никакое среднее значение не могло бы быть выведено с постоянно возрастающей устойчивостью. То же самое касается пространственной бесконечности. Мы можем рационально говорить о выборе точки наугад на данной прямой, площади или в объеме. Но если мы предположим, что линия не имеет конца, или выбор делается в бесконечном пространстве, основа для окончательной тенденции к тому, что можно назвать одинаково плотным отложением наших случайных точек, полностью нас подводит.
Точно так же и в любом другом примере, в котором одна из величин не ограничена. Предположим, я бросаю палку наугад в горизонтальной плоскости в ряд железных перил и спрашиваю о вероятности того, что она пройдет сквозь них, не задев их. Задача имеет некоторую аналогию с задачей о шахматных фигурах, и, поскольку речь идет о поступательном движении палки (если мы начнем с этого), она не представляет сложности. Но что касается вращения, то дело обстоит иначе. Для любой заданной линейной скорости существует определенная угловая скорость, ниже которой палка может пройти без контакта, но выше которой она не может. И поскольку первый диапазон ограничен, а второй — нет, мы сталкиваемся с той же невозможностью, что и раньше, пытаясь представить равномерное распределение. Конечно, мы могли бы избежать этой конкретной трудности, начав с оценки угловой скорости, когда нам пришлось бы повторить то, что только что было сказано, mutatis mutandis, в отношении линейной скорости.
§ 7. Я, конечно, осознаю, что существует множество распространенных задач, которые, по-видимому, противоречат только что сказанному, но все они поддаются объяснению. Например: какова вероятность того, что три прямые линии, взятые или проведенные наугад, будут иметь такую длину, что позволят образовать треугольник? Есть два способа, которыми мы можем рассматривать эту задачу. Мы можем, во-первых, начать с предположения о трех линиях, не превышающих определенной длины n, а затем определить, к какому пределу стремится вероятность по мере того, как n бесконечно возрастает. Или же мы можем утверждать, что вопрос заключается лишь в относительном соотношении трех линий. Тогда мы можем начать с любой величины, которую пожелаем, чтобы представить одну из линий (для простоты, скажем, самую длинную из них), и считать, что все возможные формы треугольника будут представлены путем изменения длин двух других. В любом случае мы получаем определенный результат без необходимости пытаться представить какой-либо случайный выбор из бесконечности возможных длин.
Так и в том, что называется «задачей о трех точках»: три точки в пространстве выбираются наугад; найти вероятность того, что они образуют остроугольный треугольник. Что делается, так это начинается с замкнутого объема — скажем, сферы, из-за ее превосходной простоты — находится вероятность (в предположении равномерного распределения внутри этого объема), а затем предполагается непрерывное увеличение этой сферы без предела. В таком рассмотрении задача совершенно последовательна и понятна, хотя я не вижу, почему ее следует называть случайным выбором в пространстве, а не в сфере. Конечно, если бы мы начали с другого объема, скажем, куба, мы получили бы другой результат; и поэтому утверждается (например, г-ном Крофтоном в Educational Times, как уже упоминалось), что бесконечное пространство более естественно и уместно рассматривать как то, к чему стремятся путем увеличения сферы, чем путем увеличения куба или любой другой фигуры.
Далее: группа целых чисел берется наугад; показать, что число, взятое таким образом, скорее всего, будет нечетным, чем четным. Что мы делаем, отвечая на это, так это начинаем с любого конечного числа n и показываем, что из всех возможных комбинаций, которые могут быть сделаны в этом диапазоне, нечетных больше, чем четных. Поскольку это верно независимо от величины n, мы склонны говорить так, как если бы могли представить себе выбор, сделанный наугад из истинной бесконечности, рассматриваемой в счете.
§ 8. Там, где эти условия не могут быть обеспечены, мне кажется, что попытка приписать вероятности какое-либо конечное значение терпит неудачу. Например, в следующей задаче, предложенной г-ном Дж. М. Уилсоном: «Три прямые линии проведены наугад на бесконечной плоскости, и четвертая линия проведена наугад так, чтобы пересечь их: найти вероятность того, что она пройдет через треугольник, образованный тремя другими» (Ed. Times, Reprint, том V, стр. 82), он предлагает следующее решение: «Из четырех линий две должны, а две не должны проходить внутри треугольника, образованного остальными тремя. Поскольку все они проведены наугад, вероятность того, что последняя проведенная линия пройдет через треугольник, образованный тремя другими, следовательно, равна 1/2».
Я привожу это решение, потому что оно, как мне кажется, иллюстрирует трудность, на которую я хочу обратить внимание. Поскольку задача сформулирована именно так, предполагается, что треугольник задан тремя прямыми линиями. Каким бы большим он ни был, его размер не имеет никакого конечного отношения к бесконечно большей области вне его; и, насколько я могу дать какое-либо понятное толкование этому предположению, вероятность проведения четвертой случайной линии, которая случайно пересекла бы эту конечную область, должна считаться равной нулю. Задача, которую решил г-н Уилсон, кажется мне совершенно другой, а именно: «Даны четыре пересекающиеся прямые линии, найти вероятность того, что мы наугад выберем ту, которая проходит через треугольник, образованный тремя другими».
Та же трудность, как мне кажется, возникает в большинстве других попыток применить эту концепцию случайности к реальной бесконечности. Следующее кажется точным аналогом вышеприведенной задачи: число выбрано наугад, найти вероятность того, что другое число, выбранное наугад, будет больше первого; ответ, безусловно, должен заключаться в том, что вероятность равна единице, т. е. достоверности, потому что диапазон выше любого заданного числа бесконечно больше, чем диапазон ниже него. Или, выражаясь на единственном языке, на котором я могу понять термин «бесконечность», я имею в виду следующее. Если первое число равно m, и я ограничен выбором до n (n > m), то вероятность превышения m равна (n - m) : n; если я ограничен 2n, то она равна (2n - m) : 2n и так далее. То есть, какими бы большими ни были n и m, выражение всегда понятно; но, поскольку m выбрано первым, n может быть сделано настолько больше m, насколько мы пожелаем: т. е. вероятность может быть сделана приближающейся к единице настолько, насколько мы пожелаем.
Я не могу не думать, что существует аналогичная ошибка в удивительно наводящей на размышления статье Де Моргана о бесконечности (Camb. Phil. Trans., том 11), когда он обсуждает «задачу о трех точках», т. е. даны три точки, взятые наугад, найти вероятность того, что они образуют остроугольный треугольник. Все, что он показывает, это то, что если мы начнем с одной заданной стороны и рассмотрим последующие возможные положения противоположной вершины, то существует бесконечно много таких положений, которые образуют остроугольный треугольник, как и тупоугольный: но, как и прежде, это решение другой задачи.
§ 9. Наиболее близкий подход, который я могу сделать к истинной неопределенной случайности, или случайному выбору из истинной неопределенности, заключается в следующем. Предположим, есть круг с касательной линией, продолженной бесконечно в каждом направлении. Теперь из центра проведем радиусы наугад; другими словами, пусть полуокружность, которая лежит по направлению к касательной, будет в конечном счете равномерно пересекаться радиусами. Пусть эти радиусы затем будут продолжены так, чтобы пересечь касательную линию, и рассмотрим распределение этих точек пересечения. Мы получим в результате одну характеристику нашего случайного распределения; т. е. никакая часть этой касательной, как бы мала или как бы удалена она ни была, не окажется в конечном счете в положении любой малой части тротуара при нашем предполагаемом непрерывном дожде. То есть любой такой элементарный участок будет становиться все более и более густо усеянным точками пересечения. Но другая существенная характеристика, а именно характеристика окончательно равномерного распределения, будет отсутствовать. Будет существовать особая форма распределения — то, что фактически должно быть обсуждено в будущей главе под названием «закон ошибок» — в силу которой концентрация будет стремиться быть наибольшей в определенной точке (точке контакта с кругом) и будет редеть отсюда в каждом направлении согласно легко вычисляемой формуле. Существование такого положения вещей совершенно противоречит концепции истинной случайности.
§ 10. III. Помимо определений и того, что из них следует, пожалуй, самый важный вопрос, связанный с концепцией случайности, заключается в следующем: как в любом данном случае мы должны определить, следует ли считать наблюдаемое расположение случайным или нет? Этот вопрос должен быть более полно обсужден в будущей главе, но мы уже в состоянии увидеть путь решения некоторых трудностей, связанных с ним.
(1) Если предполагается, что рассматриваемые события или объекты продолжаются бесконечно, или если мы знаем достаточно о способе, которым они осуществляются, чтобы обнаружить их окончательную тенденцию — или даже, не доходя до этого, если они достаточно многочисленны, чтобы не поддаваться практическому подсчету, — то нет большой трудности. Мы просто сталкиваемся с вопросом факта, который должен быть решен, как и другие вопросы факта. В случае с каплями дождя наблюдайте за двумя равными квадратами тротуара или другими поверхностями и отметьте, становятся ли они все более густо, равномерно и ровно усеянными: если становятся, то расположение является тем, что мы называем случайным. Если я хочу знать, действительно ли курительная трубка ломается наугад, и поэтому послужила бы иллюстрацией задачи, предложенной несколько страниц назад, мне нужно только уронить достаточное их количество и посмотреть, одинаково ли представлены в долгосрочной перспективе куски всех возможных длин. Или я могу рассуждать дедуктивно, исходя из того, что я знаю о прочности материалов и молекулярном строении таких тел, относительно того, одинаково ли вероятно возникновение изломов малых и больших кусков.
§ 11. Внимание читателя должно быть тщательно направлено на источник путаницы здесь, возникающий из-за определенного перекрестного деления. То, что мы сейчас обсуждаем, — это вопрос факта, а именно природа определенного окончательного расположения; мы не обсуждаем конкретный способ, которым оно достигается. Другими словами, антитеза заключается в том, что является и что не является случайным: это не антитеза между тем, что случайно, и тем, что задумано. Как мы увидим через несколько мгновений, вполне возможно, что расположение, которое является результатом — если бы когда-либо что-то было таковым — «замысла», может тем не менее представлять безошибочный отпечаток случайности расположения.
Рассмотрим случай, который много обсуждался и к которому мы еще вернемся: расположение звезд. Вопрос здесь несколько усложняется тем фактом, что мы ничего не знаем о фактическом взаимном положении звезд, все, что мы можем принять к сведению, — это их кажущиеся или видимые места, спроецированные на поверхность предполагаемой сферы. Апеллируя к тому, что мы можем таким образом наблюдать, очевидно, что расположение в целом не является случайным. Млечный Путь и другие разрешимые туманности, какими они предстают перед нами, являются таким же очевидным нарушением такого расположения, каким было бы появление здесь и там участков земли во время дождя, которые получили гораздо больше капель, чем окружающие их пространства. Если мы оставим эти исключительные области вне вопроса и рассмотрим только те звезды, которые видны невооруженным глазом или при небольшом телескопическом увеличении, кажется столь же несомненным, что расположение является, по большей части, довольно репрезентативным случайным. Под этим мы не подразумеваем ничего, кроме того факта, что когда мы отмечаем любое количество равных областей на видимой сфере, они содержат приблизительно одинаковое количество звезд.
Фактическое расположение звезд в пространстве также может быть того же характера: то есть кажущаяся более плотная агрегация может быть только кажущейся, возникающей из-за того, что мы смотрим через области, которые не более густо заселены, а просто более обширны. Альтернатива перед нами, фактически, такова. Если весь объем, так сказать, звездного неба довольно правилен по форме, то расположение звезд не является случайным; если этот объем очень неправилен по форме, возможно, что расположение внутри него может быть повсюду такого порядка.
§ 12. (2) Когда рассматриваемое расположение включает лишь сравнительно небольшое количество событий или объектов, становится гораздо труднее определить, следует ли его называть случайным. Фактически мы должны изменить нашу позицию и решать не на основе того, что было фактически наблюдаемо, а на основе того, что, как мы имеем основания заключить, наблюдалось бы, если бы мы могли продолжать наше наблюдение гораздо дольше. Это вводит то, что называется «обратной вероятностью», т. е. определение природы причины по природе наблюдаемого следствия; вопрос, который будет полностью обсужден в будущей главе. Но некоторые вводные замечания могут быть удобно сделаны здесь.
Каждая задача вероятности, как этот предмет понимается здесь, вводит концепцию окончательного предела и, следовательно, предполагает неопределенную возможность повторения. Когда перед нами только конечное число случаев, прямое доказательство характера их расположения подводит нас, и мы должны вернуться к природе агентства, которое их производит. И по мере того, как число становится меньше, уверенность, с которой мы можем оценить природу агентства, постепенно уменьшается.
Начнем с промежуточного случая. Есть небольшая лужайка, усеянная маргаритками: является ли это случайным расположением? Мы чувствуем некоторую уверенность в том, что это так, при простом осмотре; подразумевая под этим, что (отрицательно) не прослеживается никаких следов какого-либо регулярного узора и (положительно), что если мы возьмем любую умеренно малую область, скажем, квадратный ярд, мы обнаружим примерно одинаковое количество растений, включенных в нее. Но мы можем помочь себе, апеллируя к известному агентству распределения здесь. Мы знаем, что маргаритка распространяется семенами, и, учитывая влияние ветра и постоянное подметание и стрижку лужайки, мы можем обнаружить действующие причины, которые аналогичны тем, которыми регулируется раздача карт и подбрасывание игральных костей.
В вышеприведенном случае апелляция к процессу производства была вспомогательной, но когда мы переходим к рассмотрению природы очень небольшой последовательности или группы, эта апелляция становится гораздо более важной. Пусть нам расскажут о некоторой последовательности «орлов» и «решек» в количестве десяти. Диапазон здесь слишком мал для решения, и если нам не скажут, подбрасывал ли агент, который их получил, или задумывал, мы совершенно не в состоянии сказать, следует ли применять обозначение «случайный» к полученному результату. Никогда нельзя забывать истину, что хотя «замысел» обязательно потерпит неудачу в долгосрочной перспективе, если он попытается непосредственно создать подобие случайности, все же на короткий срок он может имитировать ее идеально. Любая короткая последовательность, скажем, орлов и решек, могла быть с равным успехом получена как подбрасыванием, так и преднамеренным выбором.
§ 13. Читатель заметит, что этот вопрос о случайности здесь рассматривается просто как вопрос окончательного статистического факта. Я полностью признал, что это не примитивная концепция и не популярная интерпретация, но принятие ее кажется единственным курсом, открытым для нас, если мы хотим делать выводы, подобные тем, что рассматриваются в вероятности. Когда мы смотрим на производящее агентство окончательного расположения, мы можем обнаружить, что оно очень различно. Оно может оказаться (несколько этапов назад) результатом сознательной преднамеренной цели, как при вытягивании карты или подбрасывании кости: оно может быть результатом чрезвычайно сложного взаимодействия многих естественных причин, как при расположении цветов, разбросанных по лужайке или лугу: оно может быть такого рода, о котором мы буквально ничего не знаем, как в случае с фактическим расположением звезд относительно друг друга.