Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Философия математики и технических наук. Учебное пособие для вузов

.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
08.09.2026
Размер:
2 Мб
Скачать
☆
Глава 4. Философские проблемы теории вероятностей
классической концепции вероятности к оценке истин ности гипотез о любых событиях, даже единичных и уникальных (например, исторических или социальных), считалась одним из главных ее достоинств.
Основные трудности в применении и обосновании классической концепции вероятности связаны с вопро сом определения (критерием) равновозможности реаль ных случаев. Обычно (например, у Лапласа) равновоз можности определяются с помощью так называемого «принципа индифферентности» или принципа недоста точного основания (бинарную оппозицию одного из главных принципов дедуктивной логики — принципа достаточного основания). Согласно этому принципу, два или больше случая являются равновозможными, если мы не располагаем информацией (если у нас нет рацио нальных оснований) для предпочтения наступления одного случая скорее, чем другого. Или, как говорили в XVIII в., если наше невежество относительно рассмат риваемых случаев распределено поровну.
Однако в такой сильной форме принцип индиф ферентности может приводить к логическим проти воречиям. Так, допустим, нам известно, что наша иг ральная кость «нечестная» (со смещенным центром тяжести относительно ее сторон), но мы не знаем, в какую сторону смещен этот центр. Тогда в соответ ствии с принципом индифферентности мы вправе заключить, что в следующем броске наша игральная кость либо выпадет на 1, либо не выпадет, поскольку у нас нет рациональных оснований для предпочтения одной из данных гипотез. В таком случае вероятность выпадения кости на 1 мы должны оценить как рав ную 1/2. Но точно такое же рассуждение мы можем осуществлять и в отношении любой другой грани, на пример 2, ибо наша кость либо выпадет на 2 в следу ющем броске, либо не выпадет. Третьего не дано. И наше знание («незнание») распределено также по ровну в отношении обеих этих гипотез. Таким обра зом, и вероятность выпадения кости на 2 мы также должны оценить в соответствии с принципом индиф ферентности как равную 1/2. Но тогда в соответствии с правилом сложения вероятностей мы должны за
241
Часть I. Философские проблемы математики и информатики
ключить, что вероятность выпадения данной кости в следующем броске либо на 1, либо на 2 равна 1/2 + +1/2 =1. Это означает, что вероятность ее выпадения на оставшиеся грани равна 0. Но это будет противо речить применению того же самого принципа индиф ферентности к рассуждениям об оставшихся гранях, которое будет давать для них также положительное значение, а именно 1/2. Налицо противоречие.
Попытки избавиться от трудностей, связанных с использованием принципа индифферентности в каче стве критерия определения равновозможности случаев путем использования, например, критерия существова ния абсолютной физической симметрии для равновоз можных событий (например, путем утверждения абсо лютной симметрии сторон «честной» игральной кости по отношению к своему центру тяжести, либо возмож ности воспроизведения абсолютно одинаковых физиче ских условий для каждого ее подбрасывания) также не свободны от трудностей. Дело в том, что применение принципа идеальной физической симметрии к реаль ным событиям всегда может быть реализовано лишь приблизительно и требует дополнительной (вероятност ной) оценки степени этого приближения к идеальной симметрии. С другой стороны, очевидно, что, если счи тать, что понятие «вероятность» применимо только к рассуждениям о равновозможных случаях, тогда область применения теории вероятностей резко сужается по отношению к реальной действительности, ибо в подав ляющем числе реальных ситуаций мы имеем дело как раз с неравновозможными случаями.
Трудности, возникающие в связи с определением вероятности через принцип индифферентности, яви лись основанием резкой критики классической концеп ции вероятности. Первую систематическую критику классического определения вероятности можно найти уже в работах Дж. Венна, одного из создателей частот ной интерпретации вероятности. В адрес классической концепции вероятности Дж. Венн выдвинул три основ ных обвинения: 1) слишком узкая база применения;
2) наличие логического круга в самом определении;
242
3) априоризм и субъективизм этой концепции.
Глава 4. Философские проблемы теории вероятностей
Среди трех основных возражений классической тео рии вероятности, которые были выдвинуты Венном и другими частотниками, сегодня лишь первое признается имеющим известную силу. С точки зрения современной методологии науки очень важно различать теорию и ее интерпретацию, ее применение к действительности. С позицией этого методологического различения утверж дения самой классической теории вероятности, как и утверждения любой теории, непосредственно относятся не к реальным объектам (например, к реальным момен там, костям и т. д.), а к идеальным, т. е. к таким, которые теоретически предполагаются абсолютно симметричны ми и в отношении которых мы можем говорить о равно возможности. Какова же природа равновозможности и что считать равновозможным в действительности? Эти вопросы лежат уже за пределами теории вероятности как теории, хотя, безусловно, имеют первостепенное значе ние при ее применении. Ясно, что поскольку реальные эмпирические объекты могут лишь приблизительно со впадать с идеальными объектами классической теории вероятностей, постольку ее предсказания относительно их вероятности также могут реализовываться в опыте лишь приблизительно и будут тем точнее, чем больше ре альные объекты будут соответствовать идеальным объек там теории. Более того, как показало развитие теории вероятности, классическое определение вероятности может быть одинаково успешно истолковано и использо вано представителями самых различных интерпретаций вероятности: и как мера познания, и как частота, и как степень выводимости, и как степень разумной уверенно сти, и как мера физической возможности. В силу этого многие современные исследователи вообще склонны трактовать классическое определение вероятности не как определение в строгом смысле слова, а лишь как способ вычисления вероятности в некоторых весьма простых ситуациях. Как справедливо писал А. Реньи в «Письмах о вероятности», «на вопрос, что такое вероятность, оно не отвечает, а дает лишь метод вычисления в простей ших случаях»
159
.
159
Реньи А. Трилогия о математике. М., 1970. С. 81.
243
Часть I. Философские проблемы математики и информатики
Одной из наиболее распространенных на сегодня интерпретаций вероятности является частотная. Как и классическая концепция, она имеет некоторое основ ное ядро, которое в процессе эволюции частотной тео рии вероятности принимало у разных авторов различ ные модификации. Интерпретация вероятности как частоты имела место уже у Аристотеля, который назы вал вероятными событиями те, которые происходят в большинстве случаев. Однако только в конце XIX — начале XX в. (в связи с бурным развитием естество знания и все более широким использованием в нем раз личных статистических методов) частотная концепция вероятности получила в трудах Дж. Венна, Р. Фишера, С. Пуассона, Р. Мизеса и Г. Рейхенбаха свое система тическое развитие. Все эти авторы, несмотря на из вестные различия в предложенных ими вариантах по строения частотной теории вероятностей, были едины в одном: только частотная интерпретация вероятности является единственно правильной и отвечает потреб ностям и духу науки.
Согласно этой интерпретации, вероятность P (A,B) характеризует относительную частоту появления случа ев одного класса (А) среди случаев другого класса (В). Как находится это относительная частота? Если вели чина каждого из классов известна, тогда она находится просто: Р(А/В) = (А · В)/В. Например, если в какомто городе, насчитывающем 100 тысяч жителей, проживает 10 тысяч иностранцев, тогда вероятность жителю этого города быть иностранцем равна 10/100 = 1/10. Однако как в науке, так и в повседневной жизни мы редко встре чаемся с такими ситуациями. Обычно нам приходится иметь дело либо с конечными классами, величина кото рых неизвестна, либо с так называемыми «открытыми» классами, т. е. классами, число элементов которых мо жет меняться. К числу последних можно отнести, на пример, класс рождения мальчиков, девочек, подбрасы вание монеты, кости, появление публикаций на опреде ленную тему и т. д. Перед сторонниками частотной интерпретации вероятности встает вопрос: как в случа ях открытых классов определять частоту и соответствен но вероятность? Единственно возможным способом на
244
Глава 4. Философские проблемы теории вероятностей
хождения относительной частоты представляется здесь экстраполяция значения частоты, найденного для образ ца такого класса, на весь класс. Однако тогда частотная концепция вероятности начинает сталкиваться с изве стными трудностями. В самом деле, если величину от носительной частоты в какомлибо классе определять путем отождествления ее с частотой одного из его об разцов, тогда разные образцы будут, вообще говоря, при водить к разным значениям вероятности для одного и того же класса.
Для того чтобы избежать этих трудностей, Р. Ми зес и Г. Рейхенбах предложили так называемое «пре дельночастотное» определение вероятности. Соглас но этому определению, вероятность есть предел по следовательности относительных частот, получаемых в образце, когда последний становится все больше и больше. Например, если имеется следующая последо вательность испытаний при подбрасывании монеты ОООРООРРРРРРООР… и нас интересует вероятность выпадения «орлов» в этой последовательности, тогда данная вероятность будет равна пределу последова тельности 1\1, 2\2, 3\3, 3\4, 4\5, 5\6, 5\7, 5\8 ... каждый член которой представляет собой относительную час тоту выпадения «орлов» в образце из одного, двух, трех, четырех, пяти и т. д. испытаний. Однако поскольку в математике понятие предела употребляется лишь в связи с бесконечными последовательностями, постоль ку на языке математики предельночастотное опреде ление вероятности записывается так:
lim
P(m/n),
=
n
→∞
где n стремится к бесконечности. Но тогда очевид но, что непосредственно оно относится не к реальным эмпирическим последовательностям, с которыми мы актуально имеем дело в опыте и которые всегда конеч ны, а к некоторым бесконечным последовательностям, являющихся идеализациями первых. Этот важный мо мент в трактовке вероятности недооценивал, в частности, Р. Мизес, считавший теорию вероятностей наукой, ут верждения которой непосредственно относятся к реаль
245
Часть I. Философские проблемы математики и информатики
ным эмпирическим объектам, так называемым «коллек тивам», представляющим собой специфические эмпи рические последовательности исходов определенного события
160
.
Предел и, соответственно, вероятность понимались им как некое эмпирическое свойство самой действи тельности, а именно как некоторая выявляемая в опы те граница, вокруг которой колеблются значения отно сительных частот в наблюдаемых образцах и к кото рой они все больше приближаются по мере увеличения размера образца. Введение же в математическую запись предельночастотного определения вероятнос ти понятия бесконечности рассматривалось Мизесом не более как удобный прием, имеющий чисто прагма тическое оправдание. Такая трактовка Мизесом веро ятности и ее природы была неизбежным следствием разделявшейся им эмпиристской концепции природы теоретического знания, согласно которой все теорети ческие понятия и утверждения должны быть в прин ципе сводимы к определенной совокупности эмпири ческих понятий и утверждений и представлять собой не что иное, как удобное сокращение (и обозначение) подобных совокупностей. Эта концепция о природе теоретического знания была, как известно, одной из основных догм логического эмпиризма 30х гг., идеи которого Мизес активно отстаивал и развивал. Глубо кую и аргументированную критику частотной теории вероятности Р. Мизеса дал известный отечественный математик А.Я. Хинчин
161
.
Предельночастотное определение вероятности не устранило, однако, а лишь более выпукло обнажило фундаментальную трудность частотной концепции вероятности: обоснование правомерности экстраполя ции значения относительной частоты, полученной для наблюдаемого образца бесконечного класса, на весь этот класс. Попытку Р. Мизеса дать такое обоснование путем введения дополнительного требования для веро
160
См.: Мизес Р. Вероятность и статистика. М., 1930.
161
См.: Хинчин А.Я. Частотная теория Р. Мизеса и современные
идеи теории вероятностей // Вопросы философии. 1961. № 1, 2.
246
Глава 4. Философские проблемы теории вероятностей
ятностных последовательностей – иррегулярности, под которой он понимал полное отсутствие какоголибо порядка в следовании членов данной последователь ности, вряд ли можно признать успешной. Как показал А.Я. Хинчин, с чисто математической точки зрения тре бование иррегулярности логически несовместимо с другим (необходимым с точки зрения частотников) свойством вероятностных последовательностей — су ществованием у них предела.
Иное, чем Р. Мизес, обоснование правомерности такой экстраполяции эмпирической частоты дал Г. Рей хенбах. Прежде всего, он открыто признал в качестве важнейшей черты любых вероятностных суждений их предсказывающий характер, ибо утверждение о «длин ном ряде» относительных частот всегда основано на «коротком ряде» относительных частот, который наблю дался. Поэтому, по мнению Рейхенбаха, при нахожде нии вероятности мы всегда опираемся на некоторое ин дуктивное правило. Рейхенбах формулирует его следу ющим образом: «Если начальная часть n элементов последовательности χ
n
f
и если ничего не известно о вероятности второго уровня появления определенного предела Р, полагай, что частота f
i
(i>n) будет достигать предела Р внутри fn(i%δ),
когда последовательность увеличивается»
дана и результируется в частоте
i
162
.
Он утверждал, что это правило приведет к успе ху, если успех возможен. Однако, как отмечают мно гие авторы, такое обоснование не дает гарантии, что после конкретного числа наблюдений наша оценка от носительной частоты в длинном ряду будет в преде лах некоторой степени точности. Кроме того, возни кает проблема обоснования самого этого индуктивно го правила, которое отнюдь не представляет собой аналитической истины. Очевидно, что попытка его ве роятностного (статистического) оправдания грозит регрессом в бесконечность.
Таким образом, предложенные Мизесом и Рейхен бахом способы обоснования предельночастотного определения вероятности нельзя признать достаточно
162
Reichenbach H. The Theory of Probability. Berkley, 1949. P. 446.
247
Часть I. Философские проблемы математики и информатики
убедительными. На сегодня многие авторы попрежне му считают проблему обоснования частотной концеп ции вероятности открытой. Основной методологиче ский недостаток предельночастотной интерпретации вероятности они видят в том, что при такой интерпре тации вероятностные утверждения не могут быть окон чательно ни верифицированы, ни фальсифицирова ны, ибо серии наблюдений, на основе которых вычис ляется частота в бесконечной последовательности испытаний, всегда теоретически могут быть рассмот рены как флуктуации. В силу этого одной и той же ве роятностной последовательности можно приписать разные оценки вероятности и ни одну из них нельзя будет строго логически ни доказать, ни опроверг
163
нуть
.
Оценка приемлемости предельночастотной интер претации вероятности (впрочем, это в полной мере относится и к другим интерпретациям вероятности) поднимает две группы вопросов. Первая группа во просов, которая была рассмотрена выше, связана с выяснением ее методологической обоснованности. Вто рая группа вопросов относится к оценке ее универсаль ности, т. е. к вопросу о том, насколько частотная ин терпретация может ассимилировать все те контексты употребления понятия вероятности, которые имеют место в науке и повседневной жизни.
В оценке степени универсальности предельноча стотной интерпретации вероятности существует два крайних подхода. Одни авторы считают, что в подавля ющем большинстве случаев употребления понятия вероятности на практике никто не говорит о пределе относительной частоты в бесконечных сериях испыта ний (Ст. Тулмин).
Другие авторы, в частности Рейхенбах, пытались доказать, что все разумные контексты, в которых ис пользуется понятие вероятности, могут быть успешно интерпретированы именно частотным образом. В от
163
См.: Амстердамский Ст. Об объективных интерпретациях
понятия вероятности // Закон, необходимость, вероятность. М.,
1967. C. 53–57.
248
Глава 4. Философские проблемы теории вероятностей
личие от Дж. Венна и Р. Мизеса, Г. Рейхенбах считал, что частотной интерпретации поддаются даже утверж дения о вероятности единичных событий, например высказывание «Вероятно, завтра будет дождь», а так же такие контексты, где говорится о вероятности определенных гипотез и теорий быть истинными, на пример, «Вероятно, «Гамлет» был написан Шекспи ром», или «В свете имеющихся данных теория относи тельности высоко вероятна» или «Теория А более ве роятна, чем теория В» и т. д.
Однако здесь «частотники» также сталкиваются с большими трудностями. Например, стремление применить частотную интерпретацию к предсказа нию вероятности осуществления отдельного события поднимает проблему выбора наилучшего классаре ферента, ибо предсказание одного и того же собы тия по отношению к различным классамреферен там будет иметь различную вероятность. Например, если нас интересует вероятность определенного че ловека (мужчины, курящего, спортсмена, 30 лет, женатого, блондина) дожить до 70 лет, то относитель но какого класса мы должны подсчитывать эту веро ятность? Частотник обычно отвечает, что надо выби рать класс, который содержит наибольшую инфор мацию об этом единичном событии. Но не означает ли это, что наилучшие предсказания о конкретном единичном событии будут существенно зависеть от состояния наших знаний?
Далее. Частотник, считающий частотную концеп цию вероятности универсальной и единственно закон ной, должен интерпретировать вероятностные утверж дения, подобные высказыванию «В свете имеющихся данных теория относительности высоко вероятна» как утверждение о частоте, с которой подобного ро да (?) теории на основе подобного рода (?) данных яв ляются истинными. Однако, как справедливо замечает Дж. Ленц: «Как мы выделим класс подобного рода теорий и где мы найдем пригодную статистику, на ос новании которой мы могли бы установить истинно стную частоту таких теорий. Здесь попытка частотни ков ассимилировать предложения, утверждающие сте
249
Часть I. Философские проблемы математики и информатики
пень подтверждения, кажутся не чем иным, как аd hoc гипотезой с фальшивым правдоподобием»
164
.
Неприемлемыми представляются и частотные ме тоды определения вероятности истинности теорий, ко торые были предложены Рейхенбахом исходя из его позитивистских установок в трактовке природы теоре тического знания. Согласно одному из этих методов, вероятность истинности теории предлагалось опреде лять как отношение числа тех следствий теории, кото рые оказались истинными при проверке теории, к об щему числу всех следствий данной теории. При нахож дении же вероятности теории вторым методом предлагалось рассматривать отношение m/n, где n — число известных фактов определенной области явлений, a m — число тех из них, которые выводимы из данной теории. Одним из основных возражений предложенно му Рейхенбахом методу определения вероятности тео рии является то, что при таком подходе теория может считаться вероятной в высокой степени, даже если она опровергается фактами. Конечно, при условии, что зна чительное число фактов она объясняет и предсказыва ет. Кроме того, если следовать предложенным Рейхен бахом методам, то максимально вероятной (имеющей вероятность, равную 1) необходимо признать ту теорию, которая является простым описанием имеющихся фак тов и, по существу, теорией не является. Более подроб но о несостоятельности попыток Рейхенбаха определить частотным способом степень приемлемости научных теорий можно прочесть в нашей работе
165
.
Таким образом, необходимо признать, что как и в случае с классической концепцией вероятности час тотная интерпретация вероятности: а) имеет опреде ленные трудности в плане своего логикометодологи ческого обоснования (при этом ничуть не меньшие, чем классическая теория вероятности, хотя, конечно, дру гие); б) не является универсальной; в)весьма эффек
164
Lenz J. The Frequency Theory of Probability // The Structure of
Scientific Thought (ed. E. Maddeu). Boston, 1960. P. 268.
165
См.: Лебедев С.А. Индукция как метод научного познания.
М., 1980. С. 111–115.
250
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]