Форма реальности. Скрытая геометрия стратегии, информации, общества, биологии и всего остального

Глава 2. Сколько отверстий в соломинке?

Всем, кто профессионально занимается математикой, всегда приятно, когда весь интернет день или два решает какую-нибудь математическую задачку. Мы наблюдаем, как другие люди открывают для себя тот способ мышления, которым мы упиваемся всю жизнь (и наслаждаются им). Когда у вас красивый дом, вы ведь, как правило, радуетесь неожиданным визитам гостей.

Задачи, которые захватывают людей, обычно интересны, хотя на первый взгляд могут показаться пустячными. Привлекает и удерживает внимание именно ощущение встречи с реальной математической проблемой.

Например: сколько отверстий в соломинке?

Большинство из тех, кому я задавал этот вопрос, считают ответ очевидным. И бывают крайне удивлены, а иногда даже расстроены, когда узнают, что есть люди, чей очевидный ответ отличается от их собственного.

Насколько я могу судить, впервые вопрос об отверстиях в соломинке появился в статье[69] супругов Стефани и Дэвид Льюис, вышедшей в 1970 году в журнале Australasian Journal of Philosophy: обсуждаемым трубчатым объектом был рулон бумажных полотенец. Затем этот вопрос всплыл[70] в 2014 году в виде опроса на каком-то форуме бодибилдеров. Аргументы на форуме отличались по тону от аргументов из философского журнала, но общие контуры полемики оказались довольно сходными: все ответы «ноль отверстий», «одно отверстие» и «два отверстия» имели определенное обоснование.

Затем появился ролик[71], где два приятеля из колледжа распалялись все сильнее, споря, два отверстия или одно; в итоге он стал вирусным и набрал свыше полутора миллионов просмотров. Задача о соломинке появилась на Reddit, в Twitter и в газете The New York Times. Группа молодых, привлекательных и крайне сбитых с толку сотрудников новостной компании BuzzFeed сняла видео, которое тоже набрало сотни тысяч просмотров[72].

Вероятно, вы уже начали в уме формулировать основные аргументы. Давайте перечислим их здесь.

Ноль отверстий. Ваша соломинка – это пластиковый прямоугольник, который свернули в трубочку и склеили. В прямоугольнике никаких отверстий не было, и вы не делали в нем никаких отверстий, когда сворачивали трубку, поэтому в нем их нет.

Одно отверстие. Отверстие – это пустое пространство в центре соломинки. Оно занимает все место от верха до низа.

Два отверстия. Да просто посмотрите на нее! Одно отверстие вверху, а другое – внизу.

Моя первая цель – убедить вас, что вы заблуждаетесь насчет отверстий, даже если так не думаете. У каждого из этих вариантов есть серьезные проблемы.

Сначала разберемся с нулем. Предмет может иметь отверстие, даже если из него ничего не убирали. Вы же не делаете бублик, выпекая сначала булочку, а потом пробивая ее центр. Нет, вы раскатываете змейку из теста[73], а затем соединяете ее концы и получаете бублик. Если вы станете утверждать, что в бублике нет дырки, вас засмеют в любом уважающем себя магазине по всему миру. Считаю, что этот вопрос решен окончательно.

А как насчет теории с двумя отверстиями? Тут возникает такой вопрос: если в соломинке две дырки, то где начинается одна и заканчивается другая? Если это вас не беспокоит, подумайте о кусочке швейцарского сыра. Будете ли вы считать дырки в нем по отдельности сверху и снизу?

Или такой аргумент: заполним чем-нибудь низ соломинки. Иными словами, уберем то, что вы, двухдырочники, считаете нижним отверстием. Теперь соломинка – фактически высокий узкий стакан. Есть ли в стакане отверстие? Да, скажете вы: наверху как раз и есть отверстие. Хорошо, тогда давайте уменьшать высоту стакана, пока он не станет пепельницей. Вы однозначно не будете утверждать, что верх пепельницы представляет собой отверстие. Но если при переходе от стакана к пепельнице дырка пропала, то когда именно?

Вы можете заявить, что пепельница все равно имеет отверстие, поскольку в ней есть углубление – отрицательное пространство, где нет материала, который там мог бы быть. Вы настаиваете, что отверстие «не обязано проходить насквозь», ведь говорят же люди про отверстия в земле. Это справедливое возражение, но я думаю, что если мы станем воспринимать как дыру любую впадину или выемку, то понятие станет слишком широким, а потому бесполезным. Когда вы говорите, что ведро дырявое, то вовсе не имеете в виду какую-то вмятину в его дне, а указываете на то, что оно больше не удерживает воду. Если вы откусываете кусок от булочки, то она от этого не превращается в бублик.

Остается одно отверстие. Это самый популярный из трех вариантов, но я испорчу и его. Когда я задал вопрос о соломинке своей подруге Келли, она отвергла теорию одного отверстия очень просто: «Означает ли это, что рот и анус – одно и то же отверстие?» (Келли преподает йогу, поэтому склонна смотреть на вещи с анатомической точки зрения.) Это хороший вопрос.

Однако давайте предположим, что вы из тех смельчаков, которые рискнут принять равенство рот = анус. Проблемы все равно остаются. Вот сцена из ролика с теми парнями из колледжа (впрочем, если серьезно, лучше посмотрите его сами, я не смогу так точно передать красиво нарастающее разочарование с помощью реплик и сценических указаний). Первый парень – сторонник однодырочной теории, второй – двухдырочной.

Второй (держит вазу). Сколько в ней дырок? Одна, верно?

(Первый выражает согласие невербально.)

Второй (держит рулон бумажных полотенец). Сколько тут дырок?

Первый. Одна.

Второй. Как? (Снова держит вазу.) Неужели они выглядят одинаково?

Первый. Потому что если я сделаю дырку тут (показывает жестом на дно вазы), то все равно остается одна дырка!

Второй (раздраженно). Ты только что сказал: если я сделаю дырку тут (издает что-то вроде раздосадованного причитания).

Первый. Если я сделаю еще одну дырку тут, это будет…

Второй. Правильно – еще одна дырка, включая эту. Две! Точка!

Второй студент в этой сцене выражает весьма правдоподобный принцип: если вы делаете в предмете новую дырку, то число дырок должно увеличиться.

Давайте усложним ситуацию: сколько дырок в штанах? Большинство людей сказали бы, что три – одна на талии и две на концах штанин. Но если вы зашьете талию, то останется большая джинсовая соломинка с изгибом. Если вы начинали с трех отверстий и одно убрали, то должно остаться два, а не одно, не так ли?

Если вы сторонник варианта с одним отверстием в соломинке, то, возможно, скажете, что в штанах только два отверстия, так что после зашивания талии остается одно. Такой ответ я слышу часто, но он страдает тем же, что и теория с двумя дырками в соломинке: если в штанах два отверстия, то где заканчивается одно и начинается другое?

Или вы считаете, что в штанах всего одна дыра, поскольку под ней подразумеваете область отрицательного пространства внутри брюк? А если я порву свои джинсы на коленке и сделаю новую дырку? Она не считается? Вы настаиваете, что это всего лишь новое отверстие, ведущее в ту же самую дыру? И когда вы зашиваете низ штанов или затыкаете низ соломинки, вы не убираете дыру, а просто закрываете один вход (или выход) в нее.

Но это возвращает нас к вопросу, есть ли отверстие в пепельнице. Или еще хуже. Предположим, у меня есть надутый воздушный шарик. Согласно вашему мнению, в шарике есть дыра – пустое пространство внутри. Я беру иголку и прокалываю шарик. Он лопается и превращается в круглый кусок резины (может, с завязанным узлом), который, очевидно, не имеет дыры. Итак, вы взяли предмет с дырой, проделали в нем дыру и получили то, в чем дыры нет.

Вот теперь вы запутались? Надеюсь, что да!

Математика не дает точного ответа на этот вопрос. Она не может вам сказать, что вы подразумеваете под словом «дыра» или «отверстие», – это ваше индивидуальное понимание. Но она может вам подсказать, что вы могли иметь в виду; а это хотя бы не даст вам споткнуться о собственные предположения.

Позвольте мне начать с раздражающе философского заключения: в соломинке два отверстия, но это одно и то же отверстие.