Парадигма развития науки. Методологическое обеспечение (стр. 9 )

Быстро получить обобщенный опытный материал возможно, если правильно поставить опыты и обработать их результаты, что опять-таки обеспечивается с помощью теории подобия и моделирования. При определении, формулировании и проверке правильности гипо­тез большое значение в качестве метода суждения имеет аналогия.

Аналогией вообще в логическом смысле называют суждение о каком-либо частичном сходстве двух объектов, позволяющее на основании сходства рассматриваемых объектов в каком-либо отно­шении сделать вывод об их сходстве в других отношениях. В прак­тике научных и тем более научно-технических исследований следу­ет рассматривать аналогию в качестве разновидности подобия, а реализацию аналогии — в качестве метода моделирования. В соот­ветствии с этим мы будем говорить об аналоговом по­добии и аналоговом моделировании и о методике применения их в научном и практическом исследованиях. Теорети­ческое научно-познавательное значение аналогии заключается в ее связи с какой-либо гипотезой, выдвигаемой для объяснения изучае­мых явлений. Основой этой связи всегда служит практика, опыт, так как гипотетические суждения нельзя продуктивно получить только на основе абстрактных философских принципов. Современ­ная научная гипотеза создается, как правило, именно по аналогии с проверенными на практике научными положениями. Аналогия, таким образом, связывает гипотезу с экспериментальными данны­ми и фактами, придающими ей жизненность. Физические гипотезы и аналогии, отражающие реальный, объективно существующий мир, должны или иметь непосредственную наглядность, или сво­диться к некоторым удобным для исследования структурам и схе­мам. Эти установки, структуры, схемы, облегчающие рассуждения и логические построения или позволяющие проводить эксперимен­ты, которые уточняют природу явлений, называются моделями. Под экспериментом в широком смысле понимается специально органи­зованная процедура постановки и обработки наблюдений, проводи­мых в лаборатории в условиях натуры или производства. Различа­ют пассивный эксперимент, сводящийся только к наблюдению за протеканием явления, и активный, допускающий некоторое вмешательство в ход процессов и соответственно организующий наблюдения. Разновидностью эксперимента являются мысленно

воспроизводимые опыты, называемые мысленным экспериментом. Под моделью при мысленном эксперименте понимают некоторые логические построения, наборы формул, алгоритмы для расчетов на ЭВМ и просто рассуждения, оперирующие предполагаемыми, даже и не обязательно осуществимыми зависимостями и соотноше­ниями. Мысленный эксперимент, являющийся технически неосущест­вленной или даже вообще неосуществимой процедурой, является логической аналогией реального опыта. Примером могут служить мысленные эксперименты В. Гайзенберга, обосновывающие невоз­можность одновременного точного определения координат микро­частицы и т. д. Такие эксперименты, представляя собой только логические операции, не могут являться тем «критерием истины», каким является специально поставленный физический эксперимент или обработанные результаты натурных наблюдений. Поэтому раз­витие мысленного эксперимента, связанное с глубоким проникно­вением в физику явлений, в той или иной мере основывается на ра­нее осуществленных физических опытах. Однако научные теории и методы становятся все менее наглядными в непосредственном, чув­ственном понимании наглядности. Мысленный эксперимент и мыс­ленные модели применяют абстрактные понятия математики, такие, как многомерные пространства, построенные по аналогии с мате­риальным трехмерным пространством, и т. д. В этих условиях по­явились соображения о том, что время, когда познание мира и исследование происходящих в нем явлений нуждались в реальном эксперименте, моделировании, обработке данных на основе теории подобия с учетом математики для описания объективно сущест­вующей действительности, теперь прошло. Это было якобы время «детского возраста» науки. Физические и даже технические иссле­дования в их принципиальных построениях, по мнению этих теоре­тиков, теперь могут быть сведены только к математическим иссле­дованиям, которые, являясь свободным продуктом человеческого разума, не нуждаются ни в модельных, ни в натурных эксперимен­тах, ни в каких-либо аналогиях.

Крупнейший английский физик Дирак утверждал, что достоинства той или иной математической теории определяются в первую очередь ее «изяществом» и «красотой». Физика при таком подходе представляется как свод неких отвле­ченных представлений, которые, так же как, например, игра в шахматы, должны удовлетворять определенным правилам. Упрощенно связывая понятия моделей и моделирования только с наглядностью и отмечая ненаглядность современных физических теорий, иногда считают закономерным отказ от моделей, не понимая того, что понятия моделей и наглядности изменяются и развиваются. Так, на­пример, общеизвестно, что если в XIX в. наглядность связывалась только с ме­ханическими представлениями, то теперь часто механические явления объясня­ются через электрические и т. д.

Немецкий физик Вейцзеккер и некоторые другие неоднократно высказывали мысль, что мир можно познать исключительно аналитически, не прибегая к опы­там, на основе некой системы аксиом. Английский физик А. Эддингтон утверждал, что, хотя выводы физики и астрономии действительно вытекают из обобщения опытно полученных данных, подлинная наука начинается тогда, когда разум предписывает законы природе, а не заимствует их у нее. Он считал, что фунда­ментальные законы и константы физики могут быть установлены из чисто тео­ретико-познавательных соображений, совершенно независимо от опыта, и что человек только «отвоевал у природы то, что он в нее вложил». Весьма похожие соображения высказывались астрономом Э. Милном, также считавшим законы природы субъективными построениями. Известный ученый Карнап утверждал что в логическом анализе должна рассматриваться система научных понятий, сводящихся к системе протокольных предложений, которые отнюдь не основаны на свойствах природы, не нуждаются в каком-либо опытном обосновании и не должны соответствовать реальному миру. Они должны сравниваться только с другими предположениями такого же рода, а не «с опытом», «миром» или чем-либо подобным. Таким образом, формализация и математизация физики — яв­ление само по себе прогрессивное и положительное — может приводить к идеа­листическому преувеличению значения отвлеченных логических построений и гиперболизации роли математики. Соображения о ненужности моделирования и вообще снижении роли эксперимента в технических исследованиях высказывают и некоторые инженеры, противопоставляющие роль вычислительной техники и формализованного анализа эксперименту.

В действительности же эксперимент для инженера или физика не только облегчает подход к изучению той или иной проблемы, но и является средством непосредственного решения технических за­дач. Его роль значительнее, так как он часто еще и помогает найти наилучший подход к аналитическому решению. Недооценка роли экспериментальных данных в синтезе знаний приводит к частым ошибкам в оценке новых фактических данных и к задержке внедре­ния новых разработок.

Именно эксперименты подсказывают ход аналитических реше­ний в развитии теории и путей внедрения новых разработок. Все математические понятия, даже, казалось бы, совершенно абстракт­ные, в конечном счете отражают количественные и пространствен­но-временные соотношения реального мира. Как бы ни были инте­ресны и «красивы» отвлеченные математические построения, для фактического решения практических вопросов всегда требуется эксперимент, хотя иногда необходимость в нем не проявляется явно.

Итак, физическое экспериментирование, практическое воспроиз­ведение исследуемых явлений на моделях представляет собой ре­альную основу научного и тем более инженерно-научного творче­ства. В общих чертах соотношение между экспериментом и теори­ей, рассмотренное применительно к физике и технике, присуще любому научному исследованию.

В некоторых случаях при соблюдении специальных условий, обе­спечивающих «чистый» ход процесса, эксперимент может быть так­же непосредственным критерием истинности для теоретического познания. Сила эксперимента — в реальной действительности, в объективном значении его конечных результатов. Надо подчеркнуть, что эксперимент может иметь существенное значение в той или иной области науки только при специальной его обработке и обобщении. Единичный экспери­мент никогда не может быть решающим для подтверждения гипо­тезы, проверки теории. Поэтому нельзя согласиться и с переоценкой роли физического эксперимента для естествознания, которую допу­скает так называемая неопозитивистская философия, по существу отрицающая теорию и сводящая всю науку к некоторому набору экспериментальных фактов. Борьба за правильную оценку экспери­мента составляет часть той борьбы, которая ведется в физике и теории познания между материализмом и идеализмом во всех его разновидностях. Эта идеологическая борьба получает определенные отголоски и в постановке научно-технических исследований, влияя на практические выводы. Поэтому и инженер-исследователь, и ин­женер-практик должны быть знакомы с элементами современной методологии теории познания и, в частности, не должны забывать основного положения материалистической философии: именно экспериментальное исследование, опыт, практика являются крите­риями истины. Из сказанного должно быть ясно, почему вопросам правильной постановки опытов и их обработке следует уделять до­статочно много внимания в образовании специалиста, который должен владеть современной методологией познания и созидания.

1.5.3.  Виды моделей и их познавательная роль.

В процессе познания используется, как мы уже говорили, такой прием, как аналогия - умозаключение о сходстве объектов в определенном отношении на основе их сходства в ряде иных отношений. С этим приемом связан метод моделирования, получивший особое распространение в современных условиях. Этот метод основан на принципе подобия. Его сущность состоит в том, что непосредственно исследуется не сам объект, а его аналог, его заместитель, его модель, а затем полученные при изучении модели результаты по особым правилам переносятся на сам объект.
Моделирование используется в тех случаях, когда сам объект либо труднодоступен, либо его прямое изучение экономически невыгодно и т. д. Различают ряд видов моделирования:
1. Предметное моделирование, при котором модель воспроизводит геометрические, физические, динамические или функциональные характеристики объекта. Например, модель моста, плотины, модель крыла самолета и т. д.
2. Аналоговое моделирование, при котором модель и оригинал описываются единым математическим соотношением. Примером могут служить электрические модели, используемые для изучения механических, гидродинамических и акустических явлений.
3. Знаковое моделирование, при котором в роли моделей выступают схемы, чертежи, формулы. Роль знаковых моделей особенно возросла с расширением масштабов применения ЭВМ при построении знаковых моделей.
4. Со знаковым тесно связано мысленное моделирование, при котором модели приобретают мысленно наглядный характер. Примером может в данном случае служить модель атома, предложенная в свое время Бором.
5. Наконец, особым видом моделирования является включение в эксперимент не самого объекта, а его модели, в силу чего последний приобретает характер модельного эксперимента. Этот вид моделирования свидетельствует о том, что нет жесткой грани между методами эмпирического и теоретического познания.
С моделированием органически связана идеализация - мысленное конструирование понятий, теорий об объектах, не существующих и не осуществимых в действительности, но таких, для которых существует близкий прообраз или аналог в реальном мире. Примерами построенных этим методом идеальных объектов являются геометрические понятия точки, линии, плоскости и т. д. С подобного рода идеальными объектами оперируют все науки - идеальный газ, абсолютно черное тело, общественно-экономическая формация, государство и т. д.