ТЕМА №2. ЕСТЕСТВЕННЫЙ ЯЗЫК И ЯЗЫК МАТЕМАТИКИ.
НЕЧЕТКОСТЬ ЯЗЫКА И ЕГО ЭЛЕМЕНТОВ
Математика подобно любой науке многомерна. На когнитивном уровне она выступает как мышление, на перцептуальном – как чувствование, на лингвистическом – как язык. Лингвистическое измерение математики заслуживает особого рассмотрения. Дело в том, что лишь благодаря ему математике придается интерсубъективный, общезначимый для всех людей характер. Мышление и чувствование всегда индивидуально. Язык же является достоянием всех.
Как известно, язык – это система условных знаков, принятых в некотором сообществе и обеспечивающая коммуникацию его членов. Язык математики удовлетворяет этому определению. Подобно любому языку он состоит из совокупности высказываний (предложений). Особенность математического языка заключается в том, что в нем широко используются математические символы, объединяемые формулой. Учитывая это, часто говорят, что математика – это язык символов и формул. Впрочем, язык математики не сводится к символьным записям и утверждениям. В любом математическом труде используются такие слова и обороты , заимствованные из естественных языков: «предположим, что…», «и будем исходить из следующих аксиом» и т.п. Но в контексте математики этим словам и оборотам речи придается специфическое значение, которое сопрягается со смыслом формализованных утверждений.
Язык математики – это язык людей, имеющих дело с математическими структурами. В одних случаях речь идет непосредственно об этих структурах, в других на их основе разрешаются те или иные конкретные ситуации.
Язык математики часто сравнивают с естественным языком. При этом, как правило, дается восторженная характеристика одного из них. Следует учитывать, что речь идет о различных языках. В случае математических структур для их описания необходим язык математики; на его фоне естественный язык громоздок и двусмыслен. В житейских ситуациях естественный язык имеет преимущества перед математическим языком и ясно, почему: здесь можно обойтись без детальных знаний о математических структурах. Естественный язык не нуждается в замене математическим языком. Существует другое – не усвоивший язык математики не воспользовался благоприятнейшими возможностями своего личного развития. Самое интересное состоит в том, что в общении друг с другом людям то и дело приходится переходить с естественного языка на язык математики и обратно. С различными переходами связаны также междисциплинарные функции математики.
До тех пор пока исследователь находится в пределах чистой математики, он обходится математическим языком. При этом ему нет нужды обращаться к каким – либо другим языкам. Ситуация редко изменяется, когда строятся так называемые математические модели тех или иных (физических, биологических, социальных и т.п.) явлений. Математические модели строятся из терминов, интерпретированных в конкретную объектную область, являющуюся предметом той или иной конкретной науки. Использование математических моделей переводит чистую математику в прикладную.
Итак, в математике как таковой используется математический язык. В конкретной науке используется язык данной науки (в лингвистике – язык лингвистики, в экономике – язык экономики). В прикладной математике, т.е. в случае математических моделей, используются два языка: математический язык плюс язык конкретной науки.
Как же устроен математический язык? Прежде всего это язык абстрактный, в противоположность нашим конкретным языкам, где каждое слово имеет конкретное значение. Язык математических формул и знаков обладает большей универсальностью и используется во всех сферах человеческой деятельности. Система математических знаков является достоянием всего человечества, она вырабатывалась на протяжении тысячелетий. Математический язык – это результат совершенствования естественного языка по различным направлениям: устранение громоздкости и двусмысленности естественного языка, расширение его выразительных возможностей. Он употребляется как средство выражения математической мысли. Язык в широком смысле – это словарь, грамматика, рассказы, повести, пьесы и романы, написанные на этом языке. Что же в математическом языке является аналогом слов и грамматики, а что – рассказов и повестей? Аналог слов и грамматики – математическая операционная система, а рассказов и прочего – математические модели.
Овладение математическим языком предполагает сознательное усвоение содержания математических понятий, отношений между ними (аксиом, теорем) и умение рационально и грамотно выразить математическую мысль в устной и письменной форме с помощью средств математического языка, а также свободное оперирование математическими знаниями, умениями, навыками на практике.
Овладение математическим языком формирует навыки рационального выражения мысли: последовательность, точность, ясность, лаконичность, выразительность, экономность, информированность. Сознательное и свободное владение математическим языком является условием и средством овладения математической культурой. Преимущества математического языка заключаются в следующем: во-первых, по сравнению с естественным языком он обладает большей точностью, во-вторых, благодаря использованию специальных терминов и формул его способ выражения более краток и более нагляден, чем способ выражения естественного языка.
Из названных выше преимуществ вытекает самое важное: без помощи математического языка такие науки как физика и лингвистика не смогли бы достичь сегодняшнего уровня, потому что человек не в состоянии понять сложные связи этих наук на естественном или специально-научном не символическом языке. Уже перевод относительно простых формул на естественный язык создает иногда такие сложные образования, что они почти непонятны. Поясним это на примере из математики. Для области рациональных чисел действителен так называемых закон коммутативности сложения, выраженный в формуле а+ b=b+a. Словами это было бы выражено так: «Если любое число прибавить ко второму, то сумма будет равна сумме этих же чисел, если бы второе число прибавили к первому». Хотя речь идет об очень простом законе, становится ясно, что с помощью формулы его можно выразить короче, яснее и точнее.
Недостатками математического языка являются его специфичность и ограниченная возможность отображения.
Основные расхождения между естественными и математическим языками связаны с различным построением языкового знака и знака математического.
Во-первых, лингвистический знак (слово, словосочетание, предложение) обычно включает в себя четыре компонента – имя (материальный носитель информации), денотат (отражение предмета из внешнего мира), десигнат (понятие о предмете) и коннотат (комплекс чувственно-оценочных оттенков, связанных с предметом и понятием о нем); знак математического языка включает только имя и десигнат (математическое понятие).
Во-вторых, лингвистический знак многозначен, математический знак имеет, как правило, одно концептуальное значение.
В-третьих, лингвистический знак потенциально метафоричен, у знака математического метафоричность полностью отсутствует.
Все эти свойства лингвистического и математического знаков можно проследить. Сравните значение математического знака 3 и слова тройка. Если 3 имеет единственное десигнативное математическое значение – «3 любых объекта», то слово тройка имеет несколько значений: «цифра три», «оценка в три балла», «упряжка из трех лошадей», «группа из трех человек», «разновидность мужского костюма» ит.п. При этом в значении слова тройка содержатся не только указанные десигнативные понятия, оно может указывать на конкретный предмет, например, на вполне определенный костюм. Одновременно это слово несет дополнительные коннотативные метафорические оттенки, связанные с такими словосочетаниями как «Бог троицу любит», «дохлая тройка», «с третьей попытки» и др.
Из всего сказанного вытекает еще одно важное различие между десигнативными значениями математического и лингвистического знаков.
Значение каждого математического знака можно легко представить в виде множества элементов, причем такое множество имеет вполне четкие границы: значение знака 3 является множеством, охватывающим такие конкретные совокупности, которые включают только три (не пять, не восемь) предметов.
Иначе организовано десигнативное значение лингвистического знака – и оно также может рассматриваться как множество денотатов, однако это множество не всегда имеет четкие границы. Так, например. Не удается определить смысловые границы слов синий и зеленый. Разные люди в зависимости от особенностей своего хроматического зрения будут называть показываемые им конкретные синие оттенки то синим, то зеленым цветом. Также нельзя указать точную временную границу, разделяющую значения слов ночь и утро. Иными словами, значения лингвистических знаков представляют собой нечеткие множества с размытыми границами. Особенности построения лингвистического знака приводят к тому, что естественный язык представляет собой нежестко организованную диффузную систему, которая воспринимается и используется человеком в значительной мере интуитивно.
Основными недостатками естественного языка являются следующие:
1.Слова естественного языка со временем постепенно и почти незаметно меняют свое значение.
2.В естественном языке часто бывает, что одно слово одновременно имеет два или более различных значений и одновременно обозначает различные предметы, но бывает также, что различные слова имеют одно и то же значение, обозначают один и тот же предмет. Слово «церковь» обозначает, например, и здание церкви, и вид религии. Различные слова, например, «превосходство» и «перевес» или «катастрофа» и «катаклизм» имеют одно и то же значение.
3.Значение слов естественного языка часто бывает расплывчатым, неопределенным, т.е. не всегда можно сказать об определенном предмете, что слово обозначает именно его. Часто, например, нельзя сказать о человеке, здоров он или нет. В таком случае помогают себе неопределенной формулировкой: он не совсем здоров.
4. Наконец, употребляемые грамматические правила построения выражений естественного языка в логическом смысле также несовершенны, не в любом случае можно определить, имеет данное предложение смысл или нет.
Напротив, язык математики является хорошо организованной системой, существующей и функционирующей в виде логического построения, каждый элемент которого имеет осознанную значимость.
Конфронтация естественного языка и языка математики требует, чтобы каждому лингвистическому объекту был поставлен в соответствие некоторый математический объект. Лингвистический знак, например, словосочетание или слово и составляющие этот знак фигуры – фонемы, буквы, слоги - должны интерпретироваться с помощью знаков математических. Эта математическая интерпретация связана с расчленением лингвистического объекта и выделением в нем одного смыслового или сигнального компонента, который становится предметом дальнейшего исследования. Остальные сигнальные и смысловые элементы лингвистического объекта исключаются.