Воображаемая модель не есть результат каких-либо специфических операций, отличных от тех, которые применяются при выработке воображаемых представлений. Как воображаемая модель, так и воображаемое представление - продукт одних и тех же форм деятельности. Особенность наглядных представлений выступать в модельной функции зависит от специфики его отношения к какому-то кругу явлений. Будучи сформировано как результат отражения объекта, наглядное представление может быть сопоставлено с такими явлениями, которые прямо объектом данного представления не выступают, хотя и обладают определенным сходством с ним. Представление выступает в качестве воображаемой модели лишь при условии реализации им функции замещения, репрезентации, то есть функции, которая является абсолютно необходимой для всякой модели. Оно (представление) формируется субъектом для решения познавательной задачи для опосредованного изучения объектов, когда их непосредственное исследование затруднено или невозможно. Такого рода функция может возникнуть лишь при условии мысленных сопоставлений представлений с объективными явлениями. В представлении, взятом само по себе, нет модельной соотнесенности; она возникает из того употребления, которое приобретает представление в ходе умственной деятельности субъекта.
Реализация модельной функции наглядных представлений обязательно требует их внешнего выражения в каких-то материальных средствах (схема, чертежах, изображениях), благодаря чему они становятся общедоступными и коммуникабельными. Если в функции модели выступает наглядное представление, то оно должно быть доступно другим людям и доступно в той форме, в какой оно существует для индивида. В том случае, когда для выражения наглядной модели используются языковые средства, они должны не просто передать какое-то мысленное содержание, но и обязательно выразить наглядную форму модельного представления через описание.
Модельность наглядного представления, его репрезентативность связана с его гипотетичностью и зависит от того, насколько посредством мышления субъект соотносит данное представление с некоторым явлением.
Наглядность не сводится ни непосредственно к наблюдаемости, ни к воспроизведению результатов наблюдения. Воспроизводить можно лишь то, что было наблюдаемо. Наглядность неразрывно связана и с конструированием воображаемых моделей из данных чувственного опыта, из чувственных элементов при ведущей роли мышления. Она (наглядность) выступает необходимым компонентом отображения внутренних структур, которые принципиально недоступны органам чувств. По отношению к этим сторонам объекта конструируемые наглядные представления являются моделями, так как создаваемый образ воспроизводит черты явления в иной форме, чем та, которая есть у самого объекта. Наглядное представление несет функцию замещения, репрезентации. Специфическая особенность воображаемых моделей при отражении наблюдаемых структур состоит в том, чтобы выделить в объекте некоторые элементы и с их помощью воссоздать характер внутреннего строения объекта.
Примером воображаемых моделей могут быть модели элементарных частиц, в частности модели атома и составляющих его компонентов. Известно, что элементарные частицы обладают особой природой. Эта особенность заключается в том, что данные частицы одновременно обладают и корпускулярными и волновыми свойствами. При этом согласно принципу неопределенности Гейзенберга, чем более определенным является импульс частицы, ее энергетические свойства, тем менее определенным является ее координата, то есть положение в пространстве. И наоборот, большая определенность координаты связана с меньшей определенностью импульса. Противоречивая природа элементарных частиц поставила перед исследователями проблему их наглядного моделирования. Некоторые физики видели выход в том, чтобы отказаться от принципа наглядности. Однако принцип наглядности остается необходимым в познании. Он определяется рядом обстоятельств.
Наглядная (воображаемая) модель является средством соотнесения логического знания с объектом. В современной физике значительно увеличилась доля математических средств, особенно при исследовании квантово-механических явлений. Поскольку объект предстает здесь в форме математических уравнений и возможности его наблюдения сильно ограничены, порождается тенденция к отрицанию объективной реальности микроявлений. Наглядная модель и выступает как заместитель реального объекта, и служит средством сопоставления математических формул с объективной действительностью.
Наглядные (воображаемые) модели служат фактором развития теории. Моделируя область каких-то новых явлений, наблюдаемых нами, мы как бы “перекидываем мостик” от существующей теории к новой, то есть воображение функционирует как средство переноса знания из одной области на другую.
Воображаемые модели и символы
Следует отметить, что наглядные модели элементарных частиц являются моделями, в которых присутствует элемент символичности. Ни волновые, ни корпускулярные свойства элементарных частиц не подобны таковым у макротел. Поэтому в качестве строительного материала при создании моделей использовали условные элементы. Наиболее удобными здесь оказались корпускулярные характеристики, которые и принимаются при построении моделей атомов и элементарных частиц. Модель такого вида является символом. Поскольку символ выступает формой организации воображения, его многозначность делает воображение незаменимым компонентом творчества, представляя свободу ассоциации, поисковому “разбросу”, развертыванию смысловой перспективы и так далее. Но по мере отбора идей и гипотез функция воображения отступает. Поскольку отбор продуктов воображения происходит по принципу адекватности их объективной реальности, эти выделенные образы теряют свой модельно условно-символический характер.
Воображаемые модели и идеализация
Существует группа воображаемых моделей, выступающих результатом отвлечения от целого тех частей предмета, которые вызывают интерес в практической и познавательной деятельности. Это модели, создаваемые в процессе формирования абстрактных и идеальных объектов. Процесс абстрагирования при построении моделей, называемый идеализацией, состоит в мысленном конструировании объектов (из наглядных элементов), не существующих в действительности, но имеющих свой прообраз в объективной реальности (идеальный газ, абсолютно твердое тело, абсолютно черное тело и так далее). Процесс построения идеализированных объектов складывается из мысленного выделения какого-либо условия существования или свойства изучаемого объекта и из изменения и постепенного сведения к минимуму или максимуму действия данного условия или свойства. Будучи разновидностью моделей, такие построения отличаются от других моделей тем, что они не возможны в действительности в той форме, которая предусматривает выполнение условий идеализации.
Доведение до конца процесса идеализации не означает завершение познания, а лишь закрепление результата идеализации в виде определенной модели, подлежащей дальнейшему исследованию, экспериментальной проверке и так далее. Воображаемая модель выступает здесь в качестве важного средства движения познания от конкретной действительности к ее абстрактному отражению и от абстракции к более конкретному, всестороннему знанию, воспроизведению действительности в сознании человека.
Воображаемые модели как форма научного познания
Особенность воображаемой модели как формы научного познания - в сочетании двух взаимосвязанных функций: изображения и обозначения, символизации, что позволяет ей быть своеобразным носителем обобщенного содержания мысли. Это возможно потому, что наглядное содержание способно служить средством выражения отвлеченной мысли. Использование модели в процессе познания заключается в том, чтобы вскрыть ее внутренний смысл, который можно перенести на объект исследования. Подобно тому как знаковая форма языка важна не сама по себе, а в качестве носителя определенной информации, так и чувственно-наглядные элементы модели имеют значение, прежде всего как носители информации, обобщенного знания, выходящего за рамки наглядных характеристик самого образа.
По своей внутренней структуре воображаемая модель является системой знаний, в которой чувственно-наглядные компоненты играют роль элементов, а рационально-логические - роль программы, определяющей порядок связи и синтеза этих элементов. Наполняя чувственный образ определенным смыслом и значением, которые соответствуют экспериментально установленным фактам и измерениям, исследователь вносит в него некоторое количество добавочной информации, которая затем экстраполируется на предмет исследования.
Помимо эвристической роли, которую успешно выполняют многие удачно подобранные или сконструированные мысленные модели, они удовлетворяют еще и внутренней психологической потребности человека в том, чтобы наглядная картина объекта познания постоянно находилась пред его мысленным взором. Наглядные модели расширяют и обогащают отвлеченную мысль, придавая ей силу конкретности, связывая ее с эмпирическим фундаментом знаний. Воображаемая модель - важная форма научно-исследовательского творческого мышления и эффективное средство получения новых знаний о мире. Вместе с другими формами мышления она обеспечивает наиболее адекватное отражение действительности.
3. Воображение и мысленный эксперимент
История развития науки свидетельствует о блестящих результатах применения мысленного эксперимента, а современные тенденции развития знания превращают его в одну из важнейших процедур познания. Мысленных эксперимент использовали Галилей и Ньютон, к нему постоянно обращались А.Эйнштейн, Н.Бор, Г.Гейзенберг. Однако отсутствует единая терминология мысленного эксперимента. Его называют умственным идеализированным, воображаемым, теоретическим.
Мысленный эксперимент и творческое воображение
Мысленный эксперимент - это познавательная деятельность, где важное место занимает научное воображение. Д.П.Горский называет мысленным экспериментом метод, “позволяющий прибегнуть к отвлечениям, в результате которых создается идеализированный объект (абстракция, идеализация)”. [5] Мысленный эксперимент определяется здесь как одна из форм умственной деятельности познающего субъекта. С другой стороны мысленный (воображаемый) эксперимент характеризуется как умственный процесс, строящийся по типу реального эксперимента и принимающий его структуру. Это вид теоретического рассуждения, реализующий одну из основных присущих человеку функций - поиск новых знаний. Мысленный эксперимент является такой формой умственной деятельности человека, которая имеет широкое распространение в науке как эвристическое средство исследования.
Эксперимент, осуществляемый практически, есть вид материальной деятельности, имеющий своей целью исследование объекта, проверку полученных знаний и так далее. Всякий материальный эксперимент предполагает выбор определенного объекта исследования и определенного способа воздействия на него. Воздействие осуществляется в строго воспроизводимых условиях, что обеспечивает воспроизводимость результата эксперимента.
Мысленный эксперимент, в свою очередь, развивается из материального эксперимента. На каких-то этапах развития эксперимента субъект не отделяет осмысление его течения от объективного хода экспериментального процесса. Позднее появляется способность проделывать эксперимент как бы про себя, в уме, не воздействуя материально на сам ход эксперимента. Характерной особенностью сознательной человеческой жизнедеятельности является то, что прежде чем производить непосредственно, субъект мысленно решает различные практические и теоретические задачи, совершает сложные и разнообразные мысленные операции, предвосхищающие непосредственное действие.
Особенность мысленного эксперимента связана с тем, что это есть вид познавательной деятельности, в которой структура реального эксперимента воспроизводится в воображении. Это означает, что между мысленным и материальным экспериментом имеется определенная аналогия. Такая аналогия - существенная черта умственного эксперимента. “Мы не только можем создавать образы более или менее произвольно, мы их можем также видоизменять и затем выяснять, какие изменения могут вытекать в качестве результата тех или других особенностей. Мы можем осуществлять воображаемый эксперимент, вводя превращения в образы и затем, отмечая, какое дальнейшее содержание может получить образ с точки зрения этих изменений. Эта процедура во многом аналогична физическому эксперименту; образы поддаются манипулирования так же, как и физические объекты”. [19] “Человек в уме оперирует пространственными образами, мысленно ставит тот или иной объект в различные положения и мысленно подбирает такие “экспериментальные” ситуации, - пишет А.П.Чернов, - в которых, как и в обычном опыте, должны появиться более важные или почему-либо интересные особенности данного объекта”. [12] Исследователь мысленно вводит изучаемый объект во все новые и новые взаимодействия, ставит его в разнообразные условия, постоянно учитывая возникающие причинно-следственные отношения, пространственно-временные и другие изменения, которые должны при этом совершаться в объекте, и соотнося их с первоначальными условиями и связями. Изучаемое явление многократно повторяется в различном составе и порядке. При этом в нем обнаруживаются новые, ранее неизвестные свойства и стороны.
Творческое воображение дает возможность предварять многие действия. Мысленно человек может создавать разнообразные связи и тут же их тормозить, если они не дают необходимого эффекта. Он мысленно проверяет многие варианты предварительных гипотез, прежде чем положить их в основу эксперимента. В зависимости от успеха или неудачи тех или иных пробных действий появляется возможность исключать некоторые области поиска, значительно ограничивать его вероятный район.
Мысленный эксперимент как самостоятельная форма познания
Выделение мысленного эксперимента в относительно самостоятельную форму познания выражает этап в развитии познания. “Представляется неправильным сведение мысленного эксперимента к обдумыванию планируемого результата эксперимента, - считает А.О.Вальт. - Мысленный эксперимент является относительно самостоятельной познавательной операцией. Если обдумывается и планируется реальный эксперимент, то исследователь строит свои калькуляции исходя из наличной ситуации, стараясь охватить ее наиболее полным образом. Результаты такого рассуждения проверяются проведением самого реального эксперимента. В случае же мысленного эксперимента как прибор, так и “экспериментальная” ситуация являются предметно “искаженными”, идеализированными и полученные выводы проверяются опосредованно в ходе восхождения к конкретному. Мысленный эксперимент отличается от дискурсивного, чисто логического умозаключения тем, что он не протекает в одних только понятиях. Тут в познавательном процессе участвует конкретный чувственный образ - модель, идеальный объект, абсолютно твердое тело, идеальные газы и жидкости, абсолютно черное тело и так далее”. [3]
Значение и ценность мысленного эксперимента заключается в том, что в нем в ряде случаев осуществляются познание и проверка истинности знаний, не прибегая каждый раз к реальному экспериментированию. Кроме того, умственный эксперимент позволяет исследовать ситуации, не осуществимые практически, хотя и возможные принципиально.
Как материальный, так и мысленный эксперимент, будучи особой формой деятельности человека, направлены непосредственно на обнаружение того, что интересует исследователя, на познание качественного своеобразия явления. Другими словами, в эксперименте можно функционально выделить ту или иную связь по отношению к целям познания и тем самым фиксировать ее в качестве предмета исследования. Но это не означает отвлечение от некоторых не существенных в данной ситуации связей и отношений. Не имея возможности охватить все богатство характеристик интересующего объекта, приходится “обеднять” и схематизировать его. В конечном счете (такова диалектика познания) использование научных абстракций ведет к углублению и обогащению знания об изучаемых объектах.
Материальный эксперимент, в ходе которого реализуется “активное освоение” объекта исследования, позволяет получать адекватные характеристики этого объекта. Субъект же в мысленном эксперименте приходит к знанию законов движения объекта исследования потому, что мысленно воспроизводит эту деятельность по “освоению” объекта. Мысленный эксперимент - это эксперимент по структуре, а не по “внешней форме”. Система связей и отношений объектов материальной действительности, которая приводится во взаимодействие в материальном эксперименте, в мысленном эксперименте оказывается представленной в “снятом” схематизированном виде.
Логическая структура мысленного эксперимента
Мысленный эксперимент строится на основе чувственно-наглядного материала, создания образных картин, но логическое обобщение предшествующего опыта субъекта включается в эксперимент в качестве организующего начала. С его помощью происходит упорядочение чувственного материала, его осмысление и необходимый отбор. Мысленный эксперимент дает соответствующим образом переработанный наглядный, чувственный материал.
Мысленный эксперимент является мыслительным процессом, в котором чувственные и рациональные элементы находятся в диалектическом единстве и взаимопроникновении. Именно единство чувственного и логического, наглядного образа и научной абстракции составляет то необходимое условие, благодаря которому на основе мысленного эксперимента нередко совершаются важные научные открытия.
Эвристическая ценность мысленного эксперимента заключается в том, что при анализе чувственно-наглядного образа объекта исследования можно вскрыть в нем такие стороны и свойства, такое содержание, которое еще не зафиксировано в понятийном аппарате науки. С помощью наглядных образов можно совершать в голове идеальные операции с предметами, не прибегая к действиям с самими предметами: делить их, соединять между собой, выделять отдельные свойства, включать их в новые связи и так далее.
Наглядные образы всегда неполно, приближенно отражают действительность. Эта ограниченность ставит пределы познавательному значению оперирования этими образами и обусловливает вероятностный характер выводов из мысленных экспериментов. Но пределы эти, свою очередь, детерминируются уровнем теоретического и практического освоения человеком исследуемой предметной области. Теория и практика обогащают смысловое, семантическое содержание исходных образов, уточняют их.
В мысленном эксперименте необходимо в ряде случаев достигнуть максимальной изоляции его элементов. Для чувственно-наглядных образов это почти не возможно вследствие некоторой их неопределенности и расплывчатости. Поэтому логическая структура эксперимента, словно сетка, накладывается на чувственные элементы, как бы придавая им более четкие очертания. Логическая структура мысленного эксперимента может и не осознаваться исследователем. Но она, несомненно, является тем фактором, который синтезирует все элементы мысли в цельный творческий процесс.
Экспериментальный метод основан на единстве индукции и дедукции. Каждый отдельный эксперимент - это единичный факт, некоторый материальный процесс, осуществляющийся всегда в конкретной форме. Результаты всей серии приведенных экспериментов используются как посылки индуктивного умозаключения. Последнее обобщает все единичные факты, экстраполирует данные этого обобщения на весь класс однородных с ними явлений и дает возможность сформулировать некоторую обобщающую закономерность. В то же время индукция обычно постоянно дополняется дедукцией. Результаты серии экспериментов постоянно интерпретируются в ходе исследования на основе уже установленных общих принципов теории. Сложность логической структуры реального эксперимента состоит в том, что индукция и дедукция здесь переплетаются между собой. Однако преобладающее значение имеет индукция.
Мысленный эксперимент по своей логической структуре представляет собой гипотетико-дедуктивное построение, так как наряду с основными посылками, истинность которых установлена экспериментально или теоретически, в ходе исследования вводятся гипотетические посылки. Последние находят большее или меньшее подтверждение в процессе завершения всех звеньев преобразования исходного материала, причем в этом процессе принимают участие чувственно-наглядные, оценочные и тому подобные компоненты. В отличие от обычного дедуктивного рассуждения в этом творческом акте происходит не вычленение информации, в скрытом, не явном виде содержащейся в посылках, а получается новое знание, которое не содержалось в исходных положениях, использованных в мысленном эксперименте. Именно гипотетико-дедуктивный характер построения, т.е. введение в него гипотетических посылок с целью заполнения “белых пятен”, стимулирует открытие новых свойств, сторон и отношений исследуемых объектов.
В структуре мысленного эксперимента можно выделить три основных элемента:
а) активную мысленную деятельность экспериментатора как познающего субъекта;
б) образ объекта исследования;
в) образ экспериментальных средств, с помощью которых реализуется связь воображаемого субъекта познания с
9-09-2015, 18:05