между объектами осуществляется в результате их сравнения. Таким образом, сравнение лежит в основе метода аналогии.
Если делается логический вывод о наличии какого-либо свойства, признака, отношения у изучаемого объекта на основании установления его сходства с другими объектами, то этот вывод называют умозаключением по аналогии. Ход такого умозаключения можно представить следующим образом. Пусть имеется, например, два объекта: А и В. Известно, что объекту А присущи свойства Р1, Р2…, Рn, Pn+1. Изучение объекта В показало, что ему присущи свойства Р1, Р2…, Рn, совпадающие соответственно со свойствами объекта А. На основании сходства ряда свойств (Р1, Р2…, Рn) у обоих объектов может быть сделано предположение о наличии свойства Pn+1 у объекта В.
Степень вероятности получения правильного умозаключения по аналогии будет тем выше: 1) чем больше известно общих свойств у сравниваемых объектов; 2) чем существеннее обнаруженные у них общие свойства и 3) чем глубже познана взаимная закономерная связь этих сходных свойств. При этом нужно иметь в виду, что если объект, в отношении которого делается умозаключение по аналогии с другим объектом, обладает каким-нибудь свойством, не совместимым с тем свойством, о существовании которого должен быть сделан вывод, то общее сходство этих объектов утрачивает всякое значение.
Указанные соображения об умозаключении по аналогии можно дополнить также и следующими правилами: 1) общие свойства должны быть любыми свойствами сравниваемых объектов, т.е. подбираться «без предубеждения» против свойств какого-либо типа; 2) свойство РП+1 должно быть того же типа, что и общие свойства Р1, Р2…, Рn; 3) общие свойства Р1, Р2…, Рn должны быть возможно более специфичными для сравниваемых
объектов, т.е. принадлежать возможно меньшему кругу объектов; 4) свойство Рn=1, наоборот, должно быть наименее специфичным, т.е. принадлежать возможно большему кругу объектов.
Метод аналогии применяется в самых различных областях науки : в математике, физике, химии, кибернетике, в гуманитарных дисциплинах и т.д. О познавательной ценности метода аналогии хорошо сказал известный ученый-энергетик В.А.Веников; «Иногда говорят: «Аналогия — не доказательство»… Но ведь если разобраться, можно легко понять, что ученые и не стремятся только таким путем доказать что-нибудь. Разве мало того, что верно увиденное сходство дает могучий импульс творчеству?.. Аналогия способна скачком выводить мысль на новые, неизведанные орбиты, и, безусловно, правильно положение о том, что аналогия, если обращаться с ней с должной осторожностью, — наиболее простой и понятный путь от старого к новому».
Существуют различные типы выводов по аналогии. Но общим для них является то, что во всех случаях непосредственному исследованию подвергается один объект, а вывод делается о другом объекте. Поэтому вывод по аналогии в самом общем смысле можно определить как перенос информации с одного объекта на другой. При этом первый объект, который собственно и подвергается исследованию, именуется моделью, а другой объект, на который переносится информация, полученная в результате исследования первого объекта (модели), называется оригиналом (иногда — прототипом, образцом и т.д.). Таким образом, модель всегда выступает как аналогия, т.е. модель и отображаемый с ее помощью объект (оригинал) находятся в определенном сходстве (подобии).
«… Под моделированием понимается изучение моделируемого объекта (оригинала), базирующееся на взаимооднозначном соответствии определенной части свойств оригинала и замещающего его при исследовании объекта (модели) и включающее в себя построение модели, изучение ее и перенос полученных сведений на моделируемый объект — оригинал».
В зависимости от характера используемых в научном исследовании моделей различают несколько видов моделирования.
1. Мысленное (идеальное) моделирование. К этому виду моделирования относятся различные мысленные представления в форме тех или иных воображаемых моделей. Например, в идеальной модели электромагнитного поля, созданной Дж.Максвеллом, силовые линии представлялись в виде трубок различного сечения, по которым течет воображаемая жидкость, не обладающая инерцией и сжимаемостью. Модель атома, предложенная Э.Резерфордом, напоминала Солнечную систему: вокруг ядра («Солнца») обращались электроны («планеты»). Следует заметить, что мысленные (идеальные) модели нередко могут быть реализованы материально в виде чувственно воспринимаемых физических моделей.
. 2. Физическое моделирование. Оно характеризуется физическим подобием между моделью и оригиналом и имеет целью воспроизведение в модели процессов, свойственных оригиналу. По результатам исследования тех или иных физических свойств модели судят о явлениях, происходящих (или могущих произойти) в так называемых «натуральных условиях». Пренебрежение результатами таких модельных исследований может иметь тяжелые последствия. Поучительным примером этого является вошедшая в историю гибель английского корабля-броненосца «Кэптэн», построенного в 1870 г. Исследования известного ученого-кораблестроителя В.Рида, проведенные на модели корабля, выявили серьезные дефекты в его конструкции. Но заявление ученого, обоснованное опытом с «игрушечной моделью», не было принято во внимание английским Адмиралтейством. В результате при выходе в море «Кэптэн» перевернулся, что повлекло за собой гибель более 500 моряков.
В настоящее время физическое моделирование широко используется для разработки и экспериментального изучения различных сооружений (плотин электростанций, оросительных систем и т.п.), машин (аэродинамические качества самолетов, например, исследуются на их моделях, обдуваемых воздушным потоком в аэродинамической трубе), для лучшего понимания каких-то природных явлений, для изучения эффективных и безопасных способов ведения горных работ и т.д.
3.Символическое (знаковое) моделирование. Оно связано с условно-знаковым представлением каких-то свойств, отношений объекта-оригина-ла. К символическим (знаковым) моделям относятся разнообразные топологические и графовые представления (в виде графиков, номограмм, схем и т.п.) исследуемых объектов или, например, модели, представленные в виде химической символики и отражающие состояние или соотношение элементов во время химических реакций.
Особой и очень важной разновидностью символического (знакового) моделирования является математическое моделирование. Символический язык математики позволяет выражать свойства, стороны, отношения объектов и явлений самой различной природы. Взаимосвязи между различными величинами, описывающими функционирование такого объекта или явления, могут быть представлены соответствующими уравнениями (дифференциальными, интегральными, интегро-дифференциальными, алгебраическими) и их системами. «Получившаяся система уравнений вместе с известными данными, необходимыми для ее решения (начальные условия, граничные условия, значения коэффициентов уравнений и т.п.), называется математической моделью явления».
Математическое моделирование может применяться в особом сочетании с физическим моделированием. Такое сочетание, именуемое вещественно-математическим (или предметно-математическим) моделированием, позволяет исследовать какие-то процессы в объекте-оригинале, заменяя их изучением процессов совсем иной природы (протекающих в модели), которые, однако, описываются теми же математическими соотношениями, что и исходные процессы. Так, механические колебания могут моделироваться электрическими колебаниями на основе полной идентичности описывающих их дифференциальных уравнений.
В настоящее время вещественно-математическое моделирование нередко реализуется с помощью электронных аналоговых устройств, которые позволяют создавать математическую аналогию между процессами, протекающими в объекте-оригинале и в специально организованной электронной схеме. Последняя и обеспечивает получение новой информации о процессах в исследуемом объекте.
3. Численное моделирование на компьютере. Эта разновидность моделирования основывается на ранее созданной математической модели изучаемого объекта или явления и применяется в случаях больших объемов вычислений, необходимых для исследования данной модели. При этом для решения содержащихся в ней систем уравнений с помощью компьютера необходимо предварительное составление соответствующей программы. В данном случае компьютер вместе с введенной в нее программой представляет собой материальную систему, реализующую численное моделирование исследуемого объекта или явления.
Численное моделирование особенно важно там, где не совсем ясна физическая картина изучаемого явления, не познан внутренний механизм взаимодействия. Путем расчетов на компьютере различных вариантов ведется накопление фактов, что дает возможность, в конечном счете, произвести отбор наиболее реальных и вероятных ситуаций. Активное использование методов численного моделирования позволяет резко сократить сроки научных и конструкторских разработок.
Метод моделирования непрерывно развивается: на смену одним типам моделей по мере прогресса науки приходят другие. В то же время неизменным остается одно: важность, актуальность, а иногда и незаменимость моделирования как метода научного познания.
IX. НАУКА, ТЕХНИКА, ТЕХНОЛОГИЯ
IX.1. ЧТО ТАКОЕ НАУКА?
«Наука» в переводе с латинского означает «знание». Поэтому, на первый взгляд, ответить на вопрос, что такое наука, не сложно: это физика, химия, биология, математика и другие дисциплины, которые изучаются в школе и вузе. Сложнее дать общее определение науки. Автор фундаментального труда «Наука в истории общества» английский ученый Д.Бернал пишет: «Наука так стара, на протяжении своей истории она претерпела столько изменений… что любая попытка дать определение науки, а таких имеется немало, может выразить более или менее точно лишь один из ее аспектов, и часто второстепенный, существовавший в какой-то период ее развития».
Откроем сочинения крупнейшего философа и ученого античности – Аристотеля. Науки он делит на три основные вида. Есть науки «умозрительные», те, которые познают свой предмет с помощью одного только разума. Это высшие науки, постигают самое главное в мире, первые причины бытия. К ним относятся первая философия – учение о божественном, физика – наука о «природе» и математика. Следующая группа наук – «практические»: политика, этика, экономика. Они исследуют наилучшее государственное устройство, поведение человека, лучшие способы ведения хозяйства и т.д. Третья группа наук – науки «творческие», куда включаются все ремесленные искусства: от врачевания, строительства, военного дела и вплоть до поварского искусства. Эти науки низшие, по сравнению с другими.
Виды де-
ятельно-сти Науки Предмет исследования Устройство мира (космоса)
Философы
Умозритель- ные науки Первая философия Первые начала (бог) Бог– перводвигатель
Физика Начала природных вещей Природа: естественные тела
Математика Числа
Политики Практические науки Политика
Экономика Начала государства Государство- полис
«Творцы» Творческие науки Врачевание
Ткачество Начала искусственных вещей Искусственные вещи
Науки соответствуют определенным частям мира – космоса, который включает в себя бога-перводвигателя, главную причину всякого изменения, природу – естественные тела, государство и искусственные вещи, созданные человеком. Наглядно это можно представить в виде таблицы.
Такое представление о науке вызывает некоторое замешательство. Разве можно считать наукой учение о боге? И может ли наука быть умозрительной? А политики и ремесленники, они что, тоже наукой занимаются?
В отличие от нашего представления о науке как отдельной теоретической дисциплине, для Аристотеля «наука» — понятие более широкое. Это составная часть деятельности, направленной на достижение какой-то цели. Это как бы «теория» деятельности. «Наукой» владеет знаток своего дела, он знает, как надо делать и почему надо поступать таким образом, т.е. постигает общие причины. Мудрец, «теоретик», знаток в античности – это не столько чистый ученый, исследующий объективный природный процесс, сколько ученый и практик одновременно, знаток своего дела, учитель, наставник, способный научить определенному виду деятельности: врачеванию, домостроению, арифметике или политике.
Наука в собственном смысле, наука «теоретическая», по Аристотелю, — это наука умозрительная. Она постигает первые начала и причины, вечное, неизменное, божественное бытие. В практике она не применима. Это занятие свободного человека, который получает удовольствие от самого процесса мышления и созерцания истины.
Несколько отличное от нашего представление о науке существовало в XYII-XYIII веках. В этот период наука и философия рассматриваются как понятия тождественные. Философия – это знание, полученное с помощью разума. Оно противопоставляется знанию, содержащемуся в Святом Писании. Таким образом, понятие «философия» включало в себя все науки: математику, физику, механику, естественную историю, этику и т.д.
Творец «Великого Восстановления Наук» Ф. Бэкон (1561—1626) делит все науки на три больших раздела в зависимости от свойств человеческой «души»: памяти соответствует наука история, разуму—философская наука, воображению — поэзия. Философия делится у него на естественную
