Методология научного познания - [48]
Эвристические методы исследования теории находят наибольшее применение в развитых эмпирических науках. По ходу изложения мы уже касались ряда примеров их плодотворного использования в качестве специфических средств поиска истины в конкретных науках. Так, принцип соответствия в физике дал возможность построить математический аппарат квантовой механики, опираясь на соответствующим образом модифицированные уравнения классической механики. Принцип дополнительности способствовал раскрытию глубокой диалектической взаимосвязи между корпускулярными и волновыми свойствами микрочастиц материи. Соотношение неопределенностей В. Гейзенберга установило границы точности при измерении сопряженных величин элементарных частиц, таких, как координата и импульс частицы.
Значительно большую роль в процессе построения теории играют мысленный эксперимент и модельные представления. Отвлечение от ряда ограничений реальных экспериментов, позволяющее значительно упрощать и идеализировать изучаемые явления, обеспечило мысленному эксперименту такое широкое применение в точном естествознании, на которое вряд ли может рассчитывать любой другой эвристический метод. Нелишне будет отметить, что еще Галилей в своих исследованиях механических процессов наряду с реальными экспериментами иногда обращался и «к воображаемым», по его терминологии, экспериментам, позволявшим ему представить эти процессы «в чистом виде». В самом деле, принцип инерции классической механики, известный теперь как первый закон Ньютона, мог появиться лишь в результате воображаемого эксперимента, поскольку ни в каком реальном эксперименте невозможно полностью изолировать тело от внешних воздействий.
Мысленный эксперимент справедливо рассматривают как продолжение и теоретическое обобщение эксперимента реального, поскольку именно последний дает наводящие указания о том, как можно было мысленно продолжить процесс и осуществить предельный переход от реальной ситуации к воображаемой, идеальной. Действительно, реальный эксперимент наводит на мысль, что по мере уменьшения воздействия внешних сил на движущееся тело, пройденный им путь увеличивается. Именно это обстоятельство дало возможность предположить, что при отсутствии внешних сил тело будет двигаться равномерно и прямолинейно. Аналогично этому непрерывное уменьшение размеров тела в пределе приводит к образованию понятия материальной точки.
В ходе исследования часто возникает также необходимость построения разнообразных моделей изучаемых процессов, начиная от вещественных и заканчивая концептуальными и математическими моделями. Такие модели опираются на аналогии свойств и отношений между оригиналом и моделью. Изучив взаимосвязи, существующие между величинами, описывающими модель, их затем переносят на оригинал и таким образом делают правдоподобное заключение об особенностях поведения последнего.
В концептуальных моделях отображаются логические связи между элементами моделируемых систем, а в математических моделях исследованию подвергаются системы уравнений, описывающие такие системы. Изменяя параметры этих уравнений, можно получить различные варианты моделей, вычислить их результаты на компьютере и сравнить с данными натурных экспериментов. Такой вычислительный, или машинный, эксперимент в последние годы стал применяться для решения многих научных, народно-хозяйственных, экологических и других проблем.
Более простыми и привычными в процессе формирования теории являются мысленные модели, когда удачный образ помогает представить особенности чувственно не воспринимаемых свойств и механизмов явлений. Прежде чем построить модель, сначала тщательно анализируется вся доступная информация, затем выдвигается определенная гипотеза о структуре исследуемого объекта и только потом подыскивается подходящий мысленный образ или модель. В ходе дальнейшего исследования в эту модель могут вноситься дополнения и уточнения, вызванные получением новой эмпирической информации.
Например, когда физики начали изучать испускание и поглощение света атомами, то в качестве мысленной модели они приняли модель Дж. Дж. Томсона, согласно которой положительно заряженные частицы равномерно распределены по всему объему атома, а электроны вкраплены в него, подобно изюму в пудинге. Однако эксперименты с α-частицами показывали, что некоторые из них проходят свободно через атомы, а другие, ближе к центру, резко отклоняются от первоначального направления. Это заставило ученых отказаться от первоначальной модели и принять модель Э. Резерфорда, в которой атом уподобляется миниатюрной Солнечной системе, где в центре расположено положительное заряженное ядро, а вокруг него вращаются электроны. Но и эту модель пришлось модифицировать, так как согласно принципам электромагнетизма вращающиеся вокруг ядра электроны должны были бы упасть на ядро. Ничего подобного в реальности не наблюдается, поскольку в нормальных условиях атомы являются весьма устойчивыми образованиями, и требуются огромные силы, чтобы разрушить их. Чтобы устранить противоречие между моделью и реальным опытом, Н. Бору пришлось постулировать, что и вращаясь по стационарным орбитам, электроны не излучают энергии. Такое излучение происходит только тогда, когда электроны переходят с одной стационарной орбиты на другую. В дальнейшем и эта модель подверглась пересмотру и уточнению.
