Материал:

Следует отметить, что если существуют различные теоретические подходы к изучению какого-то явления, то характер идеализации может быть очень разным. В качестве примера можно рассмотреть три разных понятия "идеального газа", сформировавшиеся под влиянием различных теоретико - физических представлений Максвелла-Больцмана, Бозе-Эйнштейна и Ферми-Дирака. Все три варианта идеализации, полученные при этом, оказались плодотворными в процессе изучения газовых состояний различной природы. Идеальный газ Максвелла-Больцмана стал основой для исследований обычных молекулярных разреженных газов, находящихся при достаточно высоких температурах; идеальный газ Бозе-Эйнштейна нашел применение при изучении фотонного газа, а идеальный газ Ферми-Дирака помог решить ряд проблем электронного газа.

Как разновидность абстрагирования, идеализация предполагает элемент чувственной наглядности (обычный процесс абстрагирования приводит к образованию мысленных абстракций, которые практически лишены всякой наглядности). Эта особенность идеализации очень важна для реализации такого специфического метода теоретического познания, которым является мысленный эксперимент (его еще называют мыслимым, субъективным, идеализированным).

Мысленный эксперимент предполагает оперирование идеализированным объектом (замещающего в абстракции объект реальный) оперирования состоит в мысленном создании того или иного состояния, различных ситуаций, позволяет выявить какие-то важные особенности исследуемого объекта. В этом проявляется определенное сходство между воображаемым (идеализированным) и реальным экспериментами. Более того, любой реальный эксперимент, прежде чем он будет осуществлен на практике, исследователь сначала "прокручивает" в воображении - в процессе обдумывания, планирования. В этом случае мысленный эксперимент выступает в роли предварительного идеального плана реального эксперимента.

Вместе с тем, мысленный эксперимент играет и определенную самостоятельную роль в науке. При этом, сохраняя сходство с реальным экспериментом, он в то же время существенно отличается от него. Назовем эти различия.

Реальный эксперимент - это метод, связанный с практическим, предметно-манипулятивным, "орудийную" познанием окружающего мира. В мысленном же эксперименте исследователь оперирует не материальными объектами, а их идеализированными образами само же оперирования происходит в его сознании, то есть чисто мысленно.

Возможность проведения реального эксперимента зависит от наличия соответствующего материально-технического (а иногда и финансового) обеспечения. Мысленный эксперимент такого обеспечения не требует.

В реальном эксперименте приходится учитывать реальные физические и другие ограничения для его проведения, невозможность в ряде случаев устранить негативное влияние внешних факторов в ходе проведения эксперимента, искажение полученных результатов по указанным причинам. В этом плане мысленный эксперимент имеет явные преимущества над экспериментом реальным. В мысленном эксперименте можно абстрагироваться от действия нежелательных факторов, проведя его в идеализированном, «чистом» виде.

В научном познании бывают случаи, когда, исследуя некоторые явления, ситуации, провести реальные эксперименты вообще невозможно. Этот пробел в познании может восполнить только мысленный эксперимент.

Научная деятельность Галилея, Ньютона, Максвелла, Карно, Эйнштейна и других ученых, заложивших основы современного естествознания, свидетельствует о существенной роли мысленного эксперимента в формировании теоретических идей. История развития физики богата фактами использования мысленных экспериментов. Примером могут быть мысленные эксперименты Галилея, которые помогли открыть закон инерции.

Реальные эксперименты, в которых было устранить фактор трения, казалось бы, подтверждали концепцию Аристотеля, царившей на протяжении тысячелетий. Она утверждала, что движущееся тело останавливается, если сила, толкающая его, прекращает свое действие. Такое утверждение основывалось на простой констатации фактов, которые можно наблюдать в реальных экспериментах (шар или тележка, получив силовое воздействие, катятся уже без него по горизонтальной поверхности, а затем неизбежно замедляют свое движение и, в конце концов, останавливаются). В этих экспериментах не удавалось наблюдать равномерное-непрерывное движение по инерции.

Галилей, проделав в воображении указанные эксперименты с поэтапной идеализацией поверхностей трения и доведением до полного изъятия трения по взаимодействию опроверг аристотелевской точку зрения и сделал единственно верный вывод. Этот вывод можно было получить только с помощью мысленного эксперимента. Таким образом был открыт фундаментальный закон механики движения. "... Закон инерции - писали А. Эйнштейн и Л. Инфельд, - нельзя вывести непосредственно из эксперимента, его можно вывести умозрительно - с помощью мышления, опирается на наблюдения. Этот эксперимент никогда нельзя выполнить в действительности, хотя он и приводит к глубокому пониманию действительных экспериментов ".

Результаты мысленных экспериментов иногда могут поставить перед наукой серьезные проблемы, решить которые непросто. Как интересный пример можно привести мысленный эксперимент Максвелла, вызвавший сенсацию в начале 70-х годов прошлого века. Этот мысленный эксперимент, описанный в его работе "Теория теплоты", ставил под сомнение второе начало термодинамики. В своем мысленном эксперименте Максвелл предположил существование особого существа - "демона", "... возможности которого столь чрезвычайные, что он может не только следить за каждой молекулой на ее пути, но и делать то, что в настоящее время для нас невозможно" . "Допустим, - писал Максвелл, - что имеем резервуар, разделенный на две части А и В перегородкой с небольшим отверстием, и существо, которое может видеть отдельные молекулы, открывает и закрывает это отверстие так, чтобы дать возможность только более быстрым молекулам перейти из А в В и только более медленным перейти из В в А. Это существо, таким образом, без выполнения работы повысит температуру в В и снизит в А вопреки второму началу термодинамики ".

Бой с «демоном» Максвелла продолжался в течение длительного времени. Только в 20 веке американские физики Сцилард, Димерс и Гэйбори доказали, что второе начало термодинамики является верным и никакого "вечного двигателя", даже с помощью "демона", построить нельзя. Они спроектировали и рассчитали машину-демона и убедились, что такая машина работать будет, но требует питания за счет внешней энергии. Причем затраты энергии на работу такой машины окажутся большими, чем выход энергии в результате ее деятельности. Поиск ответа на вопрос, поставленный мысленным экспериментом Максвелла, был, несомненно, полезным и способствовал накоплению научных знаний.

Мысленный эксперимент может иметь большую эвристическую ценность, помогая интерпретировать новое знание, полученное исключительно математическим путем. Это подтверждается многими примерами из истории науки. Одним из таких примеров бы мысленный эксперимент В. Гейзенберга, который имел целью объяснить соотношение неопределенности. "В этом мысленном эксперименте соотношение неопределенности было установлено благодаря абстрагированию, что разделило целостную структуру электрона на две противоположности - волну и корпускулу. Тем самым совпадение результата мысленного эксперимента с результатом, достигнутым математическим путем, стал доказательством объективно существующей противоречия, присущей электронный как целостном материальном образованию, и дал возможность понять это классически ".

Однако незнание материалистической диалектики создало для некоторых ученых трудности в правильном понимании этого вывода. В результате возникли многочисленные дискуссии по данному вопросу, особенно бурно они развернулись на Сольвеевских конгрессах в 1927 и 1930 pp. В этих дискуссиях, по свидетельству их участников, огромную роль сыграли идеализированные мысленные эксперименты. В них, писал Гейзенберг, "подобные парадоксы (противоречия между волновыми и корпускулярными представлениями.) Оказывались особенно резко, и мы пытались разгадать, какой ответ на такие эксперименты, возможно, дала 6 природа". Эти мысленные эксперименты облегчали понимание новых научных положений, помогали обосновать причины отказа от старых представлений.

Метод идеализации, который в целом очень плодотворным, имеет в то же время определенные ограничения. Развитие научного познания заставляет иногда отказываться от принятых ранее идеализированных представлений. Так произошло, например, когда Эйнштейн создал специальную теорию относительности, из которой были исключены ньютоновские идеализации "абсолютного пространства" и "абсолютного времени". Кроме того, любая идеализация ограничена конкретной областью явлений и пригодна для решения только ограниченного круга проблем. Это хорошо иллюстрирует пример описанной выше идеализации "абсолютно черного тела".

Сама по себе идеализация, хотя и может быть плодотворной, а также способна побудить к научному открытию, не является еще достаточным основанием для того, чтобы сделать это открытие. В указанном случае определяющую роль играют теоретические установки, которыми руководствуется исследователь. Рассмотренная выше идеализация паровой машины, удачно осуществлена Сади Карно, привела его к открытию механического эквивалента теплоты, которого, однако, "... он не мог открыть и увидеть лишь потому, - отмечал Ф. Энгельс, - что верил в теплород. Этот пример также доказательством вредности ложных теорий ".

Основное положительное значение идеализации как метода научного познания заключается в том, что полученные благодаря идеализации теоретические предположения дают возможность эффективно исследовать реальные объекты и явления. Упрощение как результат идеализации облегчает создание теории, помогает раскрыть законы исследуемой области явлений материального мира. Если теория в целом правильно описывает реальные явления, то идеализация, что лежит в ее основе, является правомочной.

Формализация. Язык науки

Под формализацией следует понимать особый подход в научном познании, который заключается в использовании специальной символики. Это позволяет абстрагироваться от изучения реальных объектов, содержания теоретических положений, которые описывают, и оперировать вместо этого определенной множеством символов (знаков).

Ярким примером формализации являются распространенные в науке математические описания различных объектов, явлений, основанные на соответствующих содержательных теориях. При этом использование математической символики не только помогает закрепить уже существующие знания об исследуемых объектах, явлениях, но и выступает своеобразным инструментом в процессе дальнейшего их познания.

Для построения любой формальной системы необходимо:

а) задания алфавита, то есть определенного набора знаков;

б) задания правил, согласно которым из исходных знаков этого алфавита можно получить "слова", "формулы";

в) задания правил, которые дают возможность переходить от одних слов, формул данной
системы к другим словам и формул (так называемое правило вывода).

В результате возникает формальная знаковая система в виде своеобразной искусственного языка. Важным преимуществом этой системы является возможность проведения в ее рамках исследования любого объекта исключительно формальным путем (оперирование знаками) без прямого участия самого объекта.

Еще одно преимущество формализации заключается в краткости и четкости записи научной информации, создает большие возможности для оперирования ею. Вряд ли удалось бы успешно воспользоваться, например, теоретическими выводами Максвелла, если бы они не были компактно выражены в виде математических уравнений, а описывались бы с помощью обычной, повседневной речи.

Разумеется, формализованные искусственные языки по гибкости и богатства уступают обычным языком. Зато они лишены многозначности терминов (полисемии), присущей живым языкам. Искусственные языки имеют четко построен синтаксис (строгие правила связи между знаками независимо от их содержания) и однозначную семантику (семантические правила формализованного языка вполне однозначно определяют соотнесенность знаковой системы с определенной предметной областью). Таким образом, формализованный язык имеет свойство моносемией.

Формулировка тех или иных теоретических положений науки в виде формализованной знаковой системы имеет большое значение для познания. Но при этом не следует забывать, что формализация той или иной теории возможна только при условии учета особенностей его содержания. Только в этом случае применение тех или иных формализмов иметь смысл.

Источник: https://studbooks.net/7244/estestvoznanie/kontseptsii_sovremennogo_estestvoznaniya

Смотрите также:








ЦЕНОВАЯ ПОЛИТИКА ПРЕДПРИЯТИЯ НА ПРИМЕРЕ ООО «ДНС РИТЕЙЛ»
_archivetempпротивовоспалительные
_Роджерс Карл, Брак и его альтернативы