论时序
这篇文章写于 1935 年,1936 年 3 月在剑桥哲学学会宣读。它最早发表在该会会刊上。在别处人们把剑桥的道德科学看成哲学,为了避免混淆,值得我们注意的是,罗素是向这样一个组织宣讲这篇论文的:它不是一个通常意义上的哲学组织,而是一个科学组织。
撰写这篇文章时,罗素曾告诉我说,他觉得作下述说明或许在物理学上是很重要的:瞬一般被认为是数学的构造,但是,“人们很容易提出的这种假定并不能证明瞬是可以被建构的”。
这篇文章虽然与罗素 1936 年的另一篇叫做《决定论和物理学》的论文有紧密的联系,但它不同于他这一时期的其他著作。1934 年罗素发表《自由与组织——1814 年至 1914 年》,这本书虽然是他最好的著作之一,但最初却未能引起应有的反响。在《宗教和科学》(1935 年)一书里,极端怀疑论和那种过分狭隘的实证主义似乎削弱了罗素的论证,而《通向和平之路》(1936 年)则表明:他重新返回到社会哲学,去探究支配欧洲千百万人的思想的那种问题。这本书以及同一年出版的短篇《自我讣告》(1950 年重印于《不流行的论文集》)反映了那个时代的情绪。
1936 年,弗兰克林·D.罗斯福(F.D.Roosevelt)曾经告诉他的国民, 他们将有一场“命运攸关的结集”,随着欧洲政治向两年以后的慕尼黑九月的日子推移,那种结集的性质日益变得明晰了。
人们或许以为,罗素在 1936 年所做的最后一件工作是一篇关于数学问题的学术论文,但事实上,这是一篇重要却又鲜为人知的作品,与他多年的、最富成果的数学研究有极密切的关系。我要劝说那些总是说罗素在二十年代就放弃了数学哲学的人们,好好地读一读下面这篇论文。
论时序1936 年
通常人们都一致认为:瞬不是物理的实体而是数学的构造。因此,如果有瞬,它们必定是具有某些特性的事件的类。鉴于我在《我们关于外部世界的知识》(第 116—120 页)一书里所作的解释,瞬可以最自然地定义为具有下列两个特性的一组事件:
-
该组中任何两个分子在时间中重叠,即二者都不能完全先于另一者。
-
该组以外无一事件与所有这些事件相重叠。
于是我们规定:如果在一瞬有某个事件,它早于(即完全先于)在另一瞬的某个事件,那么,这个瞬就早于另外的那个瞬。(注意:当一个事件是作为一个瞬的类的一个分子时,这个事件就发生“在”这一瞬。)
N.维纳(N.Wiener)①已经说明了:为使瞬形成序列,需要什么条件。我也(在上面提到的那本书里)说明了:如果在 X 之后开始的每一事件完全是在 X 开始时就存在的某些事件之后才开始的,那么,每一事件 X 就具有第一个瞬。
① 《剑桥哲学学会会刊》,第 17 卷(1914 年),第 441—449 页。
本文进一步探究瞬的存在条件,以及瞬不存在时会发生什么情况,可以表明:瞬的存在需要一些假设,但没有理由认为这些假设是真的——这一事实在物理学上也许具有重要的意义。
关于对这一问题进行数理逻辑的处理,我们只需要一种基本的关系,即完全在先的关系,我们将此关系称作 P。如果两个事件都不是一个完全先于另一个,那么,两个事件就相互重叠,或者是同时发生的,或者(至少部分地)是同时存在的;我们称这一关系是 S。因此可提出:
P=完全在先
由此可推出:并非同时发生的任何两个事件中,其中一个完全先于另一个。我们得到
S|P⋯⋯之前开始, S|■⋯⋯之后结束, P|S⋯⋯之前结束,
- |S⋯⋯之后开始。
可以假定:P 和 S│P 是传递的,而且无一事件先于自身;即:
从 P■■可以推论出:对于所有 x 的值,xSx。并得到 S│P■■,因为xS|Px.⊃.(∃y).xSy.y.Px.⊃.(∃y).y.Px.~(yPx)。
同样可得,P|S■■。
从 xSx 可以推出 P■S│P 和 P■P│S。
从(S|P)2■S|P 和 S|P■■,我们得出(S│P)2■■。
这些序列并非互逆。第一个序列通过事件的开始排列它们,第二个序列通过事件的结束排列它们;但一个事件可以在另一个事件之前开始并且在其之后结束。
有 x 和 y 两个事件,使得■x=■y 恰好包括相同的一段时间;可将■x 这个类定义为 x 的“期间”(duration)。可以按照下列的时间表将期间排列在一个序列里:如果两个期间不同时开始,就将第一个早些开始;如果它们同时开始,就将第一个早些结束;
那么
NεSer.C' N = D'S,
即 N 是一个序列,它的项是所有期间。
现在,我们该讨论瞬和瞬序列的定义。请看
定义。①
第一个定义说,一个瞬是事件的类,这个类等于它所有分子的共有的同时发生物。第二个定义说:如果一瞬的一分子完全先于另一瞬的一分子这个
① In 意为瞬,下同——译者。
瞬就早于另一个瞬。
我们首先讨论瞬的特性和瞬序列。这里没有提出瞬的存在问题。
进而得出
假定α,β∈In。因此因而
又,
因此 T 是一个序列,其域是所有的瞬。
现在该讨论:如果瞬序列是紧致的(即如果两瞬之间有另一个瞬,即如果 T■T2),所要求的条件是什么。这要求
对此,其必要(但不充分)的条件是:
因为,在上面的式子中 xSα.αPy.ySy’.y’Pc.cSz 和 xPz。现在,我们一般有xS|P|Sx;这一点只在下列情形中不成立:
即是说,如果没有 x 的同时出现物在 x 结束之前就结束,或者在 x 开始之后就开始。这样就有S' ‘x∈In,即是说,x 只持续一个瞬间。如果假定没有一个事件只持续一瞬间,我们总有 xS│P│Sx。所以
P\S■S\P\S\P\S。
所以上述条件可归约为
P■P\S
这一点总真。根据上述,对于 T■T2 所要求的更进一步的唯一条件是:
ySy’.⊃.(∋β).β∈In.y.y’∈β。
因此,如果(a)无一事件只持续一瞬间,(b)任何两个重叠的事件至少有一个共同的瞬,那么,瞬的序列就是紧致序列。这些条件是充分的;而作为必要的条件稍欠严密。
根据不同的假定可以证明瞬的存在。其中一个假定是:事件可以良序。其他的假定列在下面。然而,没有理由(不管是逻辑的还是经验的)设想这些假定是真的。如果它们不真,瞬只是逻辑的理想,正像我们将要看到的那样,只能不确定地接近,而不能得到这种理想。
给出任何事件 x,它的期间的第一瞬(如果存在)必定是在 x 一开始就存在的事件类,即μ,其中
我们得出
如果μ是一个瞬,我们还需要现在,
既然又
所以,
所以,如果μ∈In,我们需要既,既然μ ⊂ S' x,
对于μ要具有第一瞬而言,上述是必要和充分的条件。这说明,如果一事件在 x 开始之后才开始,那么它就完全是在 x 开始时就存在的某一事件之后的事件;即是说,如果 y 在 x 开始之后才开始,那么 x 开始时就存在的某一事件停止在 x 的开始和 y 的开始之间的区间之中。
我们可以用下列两个定义把这个条件简单地表达出来:
一事件 x 的初始同时发生物是那些当 x 开始时就存在的事件,即
S' x − P"S' x.
一事件的随后同时发生物是那些与 x 重叠但比 x 迟些开始的事件,即
S'→ x ∩ P" S'→ x
这样,x 的第一瞬存在的条件就是:
x 的每一随后同时发生物在 x 的某一初始同时发生物的结束之后开始。为了简化这一条件的形式陈述,今
因此,当 x 开始时,yMx.=.y 存在,且因此,x 具有第一瞬的条件是:
而所有具有第一瞬的事件的条件是:
同佯,令 N=S-P│S,所有具有最后一瞬的事件的条件是:
关于瞬的存在,我们将会看到其他各种条件。但是,首先我们来讨论, 如果 X 没有第一瞬会出现什么情况。为此,若将注意力尽可能地限于 x 的同时发生物(即S‘x)是很方便的。所以我们给出:
就是说,x 是限于 x 的同时发生物的关系 P,那么, 假如这一条件不能实现,我们得出:
给出: 那么,
这就是说,β的每一分子具有一些是β的前趋,因此在β中有无限下降的序列。这些序列都包含在 x 的开始和当 x 开始时就存在的事件的第一停止点之间。所以,必定没有对它们的期间的下限。它们都是整个μ的同时发生物, 即
事实上。
进一步又可得出:
因此,μ是一个过分小的类,以至不能形成一个瞬,而μ∪β又过分大。因为,如果我们有α⊂p‘ S→ “α,但这二者不相等,那么我们就需要扩大 a因而减少(或者至少不增加)p│ S→ “β,以便取得α=p‘ S→ “α;但是,如果 p‘ S→“α和这两者不相等,那么我们就需要减少 a 因而增加(或者至少不减少)p‘ S→ “α,以便保证这一相等性。这些讨论可以通过对类λ的考察而得到说明,这里
我们有: 又,
因此,如果现在,
所以,如果λ∈In,我们要求即
即
这是与先前的条件完全类似的条件(P 代换■的情形例外),即完全相似的讨论也适用于它。如果给出
且如果γ不是空的,它含有无限上升的事件序列,这些事件都包含在 P“(β
-P”β)的结束和 P“β的结束之间的一段时间之中。
作几个一般的考察或许有助于使这些可能性更明确。假如用 XX’表示 X 的期间,那么
X B A X’
β的存在就蕴涵一段延续时间 XA 的存在,这样在 X 上存在的事件就无一在 A 之前停止,但给定任何一个停止在 XA 之内的事件,它不仅在 XA 之内开始, 而且具有在 XA 内开始和结束的前趋,而这些前趋又有其他的前趋,以此类推,以至无穷。β这个类是由那些在 XA 中开始的事件(不管它们在何处停止) 所组成的。
现在假设:有一段 BA 的延续时间,使得在 BA 中开始的每一事件也在 BA 中停止。所有这样的事件都包括在 P“β之中。β—P“β将是在 X 之后开始和在 A 上停止或在 A 之后停止的事件,根据假设,其中无一是在 BA 之中开始。因此,在 BA 之中开始的所有事件都是γ的分子。
关于 X 的假设是:没有一个在 X 存在的事件在 A 之前停止。关于 A 的假设是:没有一个在 A 存在的事件 B 之后开始。如果这两个假设都被证实,那么 XA 这个期间就没有开始的瞬或结束的瞬。
当然,通过引伸上述的程序,我们可以继续定义更小的区域;但是,没有理由假定它们接近了作为它们极限的一个点。
从上述看来是这样:如果有期间的最小值,即如果一个非重叠事件的无限序列必定最终达到任何给定的区域,那么就必定存在瞬;或者反过来说, 如果完全由一个给定事件的同时发生物组成的一个 P-序列必定是有限的,那么就必定存在瞬。这可以表述如下:
(R,x):R■P.C■ S‘x.⊃.∃! B ‘R。
这个假设保证:每一事件都有最初的瞬。如果用 B‘R 代入B‘R,那么就保证每一事件有一个最终的瞬。因此,如果在 x 的同时发生物中不存在非重叠事件的无限序列,x 就有最初的和最终的瞬。
这一要点可以表述如下:如果S ' x − P"S' x 是一个瞬(正像我们看到的), 我们要求
我们给出: 那么
所以
所以~(xS│■a)。因此∃!a-P“a 给出所需要的结果。如果~(xS│P2b), 此结果就会出现;如果~(xS│Pnb),此结果也会出现,其中 n 是任何有限整数。这导致与上述关于瞬的存在一样的假设。
如果有一个事件 a,当 x 开始时它刚好停止,那么 x 有一个最初的瞬。这会在下述条件下发生:
即是说,a 与 x 重叠,但是很快结束的东西决不会这样,倘若如此, 因为
所以
又,
但据假设
因此,关于瞬的存在的充分条件是
如果这个假设被满足,就存在两个事件 a、x,使得且 a 的最终瞬是 x 的最初瞬。
如果 S■S│P│S,那么,给出 Q=P│S 和 R=S│P, 其中 n 是任何有限整数,而且
S■S│Q”说的是:如果两个事件 a 和 b 重叠,就存在 n 个事件,其中第一个事件是 a 的同时发生物,第二个事件比第一个迟些结束,第三个事件比第二个迟些结束,以此类推,而 b 比第 n 个事件迟些结束。同样地 S■Rn│S 说的是:如果两个事件 a 和 b 重叠,就存在 n 个事件,其中第一个事件比 a 迟些开始,第二个事件比第一个迟些开始,以此类推,而第 n 个事件与 b 是同时发生的。如果上述两种情形都不出现,在 a 和 b 这两个事件中一个具有最初的瞬,而另一个具有最终的瞬。
上述的充分条件可以用下列形式说明:
注意:
因此
aS\P\Sx.=a 在 x 的结束之前开始, aS\■\Sx.=.a 在 x 的开始之后结束。
假设μ是瞬,对于此瞬,∃!μ—R“μ.∃!μ—Q“μ,其中 R=S│P.Q=P
│S。这就是说,有一个事件 a,它是μ的一个分子,不比μ的任何其他分子迟些开始;也有一个事件 b,它是μ的一个分子,不比其他分子早些结束。
b
a
因此我们的假设是
倘若如此,我们就得出~(aS\P\Sb).~(bS\P\Sa),即另一个开始时这一个停止。
或许有人认为:如果一事件存在时没有最初的瞬,那么,这事件不存在时也将有最终的瞬。但是,这两种情形下的条件是独立的。
与 x 重叠并在 x 之前开始的项是S' x∩ S" P' x
是a(aPx:aP\Sb.⊃ b.bPx), 即给出
。刚好在 x 之前结束的项
∃!R'x − RR'x. ⊃: R'x − PR'x ∈In.∨.S'x ∈In 。 ∃!R'x − R" R' x 这个条件是充分的,但是我们不没有表明这个条件是必要的;它意指:有一个项,它刚好在 x 之前开始。试想一种戴德金(Dedekind)的分割法,x 或许没有最初的时刻,但该项是在 x 之前的那段时间结束时开始的。
总起来说:当事件的全类可以良序时,而且当有一些方法能建构一定种类的良序的事件序列时,瞬的存在就能得到证明。但是,在没有这些可能性的情况下,如果在某一事件开始(或结束)时存在的所有事件都能在其他事件开始和停止的时期(或者先前在这样一个时期中存在过)继续存在,那么, 我不知道是否还有其他方法能证明瞬的存在。
关于瞬的存在的一个充分条件是
∃!S-S\P\S。
另一个条件是,给出 M=S-■\S,
S\P■M\P
这就保证每一事件都有一个最初的瞬;与此同时,给出 N=S-P\S,
S\■■N\■ 这个条件保证每一事件都有一个最终的瞬。