Стадії розвитку наукових уявлень

Юлій Самойлович Мурашковський

Стадії розвитку наукових уявлень

Наукові уявлення про навколишній світ і його явища (моделі) проходять певні стадії. Стадії зазвичай слідують одна за одною в певному порядку. Кожна стадія має свої структуру і властивості (див. фіг. 1).

1. Окремі, непов'язані між собою явища

Це просте накопичення фактів. Причому характер спільності цих фактів може бути будь-який - все залежить від особистих уявлень дослідника.

Приклад 1: У 1269 р. П'єр Перегрін з Марікута написав книгу''Листи про магніті'', в якій зібрав багато відомостей про магніті, накопичилися до нього і відкритих ним особисто. Перегрін вперше говорить про полюсах магнітів, про тяжінні (''зляганні'') різнойменних полюсів і відштовхуванні однойменних, про виготовлення штучних магнітів шляхом натирання заліза природним природним магнітом, про проникнення магнітних сил через скло і воду, про компасі. (1. С.27)

Основне заняття дослідників: пошуки явищ, що здаються однорідними.

Основні проблеми: неможливо передбачати появу нових явищ та їх властивості, немає єдиної думки про однорідність досліджуваних фактів і явищ.

Ці проблеми вирішуються переходом до моделей-аналогій, об'єднуючим досліджувані явища в групи.

2. Моделі-аналогії:

Формування перших моделей не пов'язане з накопиченням фактів, як прийнято вважати. Ці процеси йдуть паралельно. Накопичені факти пізніше вступлять в протиріччя з побудованими моделями, змусять їх розвиватися. Але самі перші моделі будуються на двох-трьох, а то й на одному факті.

A. ''ПОРОЖНІ''МОДЕЛІ

Це моделі, в яких непояснені факти чи явища намагаються пояснити через інші непояснені.

Приклад 2: Платон стверджував, що властивості магніту мають божественне походження, і тим самим уникнув багатьох роздумів і сумнівів. (1. С.10)

Приклад 3: Традиційна модель художньої критики: твір таке тому, що така природа таланту автора.

Сюди ж відносяться езотеричні''науки'', які пояснюють явища''космічними законами'',''тонкими тілами'',''енергіями''і т.п.

B. МАГІЧНІ МОДЕЛІ

Це моделі в яких:

об'єктів і явищ приписується людська мотивація;

причиною явищ стають властивості і дії людини;

проводяться аналогії між явищами і людськими властивостями.

Приклад 4: Наші друзі показали мені отруту, яким вони змазують наконечники стріл. Це - внутрішності однієї гусениці, званої н'гва. Вона - всього півдюйма [трохи більше сантиметра] у довжину. Бушмени вичавлюють з гусениць нутрощі та висушують їх на сонці. Після патрання гусениці вони ретельно очищають нігті, тому що навіть незначна кількість отрути, яка потрапила в подряпину, надає дію, подібну до дії трупної отрути. Агонія при цьому буває такою сильною, що людина ріже самого себе, вимагає материнських грудей, як ніби стає знову немовлям, або тікає від людського житла в стані буйного божевілля.

Так як бушмени користуються репутацією людей, які вміють лікувати рани, отруєні цією отрутою, то я запитав їх, як вони досягають лікування. Вони сказали, що для цієї мети вони призначають саме гусеницю в комбінації з жиром. Вони втирають в ранку також жир, стверджуючи, що гусениці н'гва потрібно жир, і коли вона не знаходить собі жиру в тілі людини, то вона вбиває людину;''ми даємо їй те, що їй потрібно, і вона буває задоволена'' - аргумент, який може сподобатися і освіченим людям. (2. 106-107)

C. ЗОВНІШНІ АНАЛОГІЇ

Це моделі, в яких:

причиною явища стають інші повторювані явища в надсистеме або навколишньому середовищу, що збігаються з ним;

в надсістеме або навколишньому середовищу знаходяться параметри, які можуть підходити для пояснення досліджуваного явища;

вихідна аналогія стає основою для пояснення складних багатоступеневих явищ;

проводяться аналогії з явищами надсистеми, зовнішнього середовища або іншого системного рангу.

Приклад 5: (Для синтезу білків і нуклеїнових кислот клітини виробляють багаті енергією молекули, які за допомогою ферментів забезпечують енергією кожен етап приєднання мономера. Ферменти також усувають зайві молекули, наприклад, воду, що заважає дегідратації. У лабораторіях синтезують поліпептиди і полінуклеотіди у безводному розчиннику, при високих концентраціях мономерів і з високоенергетичними реагентами. На примітивній Землі єдиним розчинником була вода, потрібних мономерів було вкрай мало, реагенти були прості, ферментів не було зовсім. Важко собі уявити за таких умов освіта полімерів.)

Можливе рішення цієї проблеми пов'язано з адсорбцією необхідних молекул на поверхні глинистих мінералів. Цьому механізму особливе значення надавав покійний Дж.Д. Бернал (1901-1971), відомий англійський вчений-кристалограф. У порівнянні з органічними сполуками глинисті мінерали мають великий адсорбційну здатність. Крім того, вони по-різному взаємодіють з різними типами з'єднань, які адсорбують. (3.64-66)

Основне заняття дослідників: пошуки аналогій, антіаналогій, якогось універсального''природного''параметра (природне місце всіх предметів в Аристотеля, природна людина у просвітителів 18 століття, природна форма руху, природний стан з найменшою енергією і т.п.).

Основні проблеми: трактування плутаються між собою, немає надійної відтворюваності результатів.

Ці проблеми вирішуються переходом до класифікацій - тобто, до наведення в групах якогось порядку.

6. Класифікації:

A. ЗОВНІШНІ КЛАСИФІКАЦІЇ

Це класифікації за зовнішніми ознаками - розмірами, формою, кольором і т.п.

Приклад 6: Першою спробою класифікації знарядь праці була класифікація датського археолога Каунсіллора Томсена, створив експозицію в Національному музеї старожитностей у Копенгагені й описав її в 1836 р. Знаряддя були розподілені за матеріалом - камінь, мідь або бронза, залізо, що, однак, не несло в собі певного уявлення про хронологію, про рух від примітивної технології виробництва знарядь до більш досконалої. (4.60-61)

B. ВНУТРІШНІ (МОРФОЛОГІЧНІ) КЛАСИФІКАЦІЇ

Це класифікації за внутрішньою будовою.

Приклад 7: ... обгрунтування морфологічної специфіки неандертальського виду зобов'язане своїм затвердженням французькому палеонтологу і антропологу Марселену Булю, що опублiкував в 1912 р. ретельне опис найбільш повно зберігся скелета з печери Буф поблизу містечка Шапелль-о-Сен у Франції. Таким чином, після цих робіт морфологічне своєрідність неандертальської людини не тільки стало повністю доведеним науковим фактом, а й одержало таксонометричних позначення, неандерталець з повним правом увійшов до числа інших палеонтологічних видів вимерлих ссавців. (5. 81-82)

Важливий момент: далеко не всі моделі можуть перейти від класифікації до наступних етапів розвитку. Такий перехід можливий лише якщо для класифікації вибрано, мінливий не просто за величиною, а й у часі. У прикладі 6 первісні знаряддя були класифіковані за матеріалом. Але виявилося, що саме матеріал змінювався в часі. І до цього дня найбільш поширена періодизація первісної історії саме така: кам'яний вік, бронзовий вік, залізний вік.

Класифікація хімічних елементів Менделєєва заснована на атомній масі. Теорія хімічної еволюції Всесвіту передбачає ряд періодів синтезу елементів; при цьому атомна маса зростає у часі. Класифікація організмів за ступенем розвитку призвела до еволюційної теорії Дарвіна.

Основні заняття дослідників: пошук''правильного'', універсального параметра класифікації, пошук''правильної''структури класифікації, спроби створення багатопараметричних класифікацій.

Основні проблеми: для підвищення точності класифікацій їх доводиться робити все більш складними і розгалуженими, при цьому втрачається орієнтування; все більше досліджуваних явищ потрапляють одночасно в кілька розділів класифікації, при цьому ускладнюється таксація.

Ці проблеми вирішуються переходом до періодизації.

7. Тимчасові класифікації (періодизації)

Це класифікації явищ за часом їх появи або існування.

Приклад 8: Його (Жана Піаже - Ю.М.) праці присвячені в основному систематичного вивчення''розумового''розвитку дитини: формування мислення, моральних суджень, понять числа, кількості, руху, часу, швидкості, простору, випадковості ... словом, всіх явищ, пов'язаних з тим, що прийнято називати інтелектом. Він є автором стадиальной теорії розвитку розумових дій - від інстинктивних реакцій до''гіпотетико-дедуктивного''міркування, - про яку згадується в усіх підручниках педагогіки. (5. 31)

Основні заняття дослідників: пошук''правильних''параметрів периодизаций; пошук''правильних''назв періодів; дроблення періодів; вивчення структур всередині періодів; спроби динамізувати ці структури.

Основні проблеми: періоди дробляться до втрати сенсу.

Ці проблеми вирішуються переходом до простих еволюційним моделями.

8. Прості еволюційні моделі

A. Однофакторний МОДЕЛІ

Це моделі, в яких розвиток досліджуваного явища розглядається, як безперервний процес, що відбувається під впливом одного фактора, який розглядається, як визначальний. Інші фактори вважаються вторинними, залежними від головного.

Приклад 9: (У концепції Енгельса - Ю.М.) ... був відкритий і переконливо аргументований у своїй дії соціально-історичний фактор і цим продемонстрований з самого початку соціальний характер людської історії, а отже і її початку - первісної історії. Інтегруюче вплив соціально-історичного чинника, що становить наріжний камінь людської діяльності взагалі, зумовило всі сторони розвитку як біологічних особливостей найдавніших і давніх людей, так і їх соціальних відносин. (4. 75)

Поки незрозуміло, як визначаються ці чинники. Але коли вони знайдені, їх намагаються поширити на всі підсистеми досліджуваного об'єкта, а також перенести на всю надсістему та інші, близькі системи.

Приклад 10: Його (В. Райха - Ю.М.) головна ідея, що виникла безпосередньо під впливом Фрейда, полягала в тому, що сексуальне задоволення є найважливішою умовою рівноваги як окремого індивіда, так і всього суспільства. (5. 42)

B. МОДЕЛІ З поділ факторів

Це моделі, в яких головний фактор ділиться на дві, а потім і на більше число частин.

Приклад 11: У міру появи нового матеріалу, особливо з Азії та Африки стала рости роль локальних відмінностей у моделях. Перша реакція - книга американського археолога Халлама Мовіуса "Ранній чоловік і плейстоценових стратиграфія у Південній та Східній Азії" - 1944 р. Автор показав відмінності в кам'яному інвентарі нижнепалеолитического часу на заході і на сході Старого Світу. (4. 85)

Поділ фактори - не єдине перетворення, яке на цьому етапі можуть проходити моделі. Можливий також перехід до антімоделям і до груп. В останньому випадку розглядаються не самі явища або об'єкти, а їх групи, об'єднання.

Всі ці процедури так чи інакше ведуть до необхідності враховувати не тільки спочатку вибраний головний фактор.

C. Еволюційні моделі З головних і допоміжних ЧИННИКАМИ

Це моделі, в яких додаткові фактори визнаються незалежними від головного, але надають не таке значне дію.

Приклад 12: Маркс не вважав економічний чинник єдиним, що визначає розвиток соціальних систем. Але решта - науку, мистецтво, релігію і т.д. він вважав другорядними.

Цей тип моделей служить перехідним містком до багатофакторним моделями.

Основні заняття дослідників: пошук''правильного'', універсального фактора; дроблення фактора; спроби об'єднувати моделі з різними факторами; побудова антімоделей; експансія моделі; заповнення нижніх рангів моделі; прикладні дослідження.

Основні проблеми: зростає кількість відхилень від прогнозів моделі; зростає число поправок, покликаних узгодити реальний розвиток явища з передбаченнями моделі.

Ці проблеми вирішуються переходом до багатофакторним моделями.

9. Складні еволюційні моделі (багатофакторні)

Це моделі, в яких розвиток досліджуваного явища визначається декількома взаємодоповнюючі чинниками.

Приклад 13: Ломоносов пояснював виникнення атмосферної електрики тертям повітряних шарів один об одного при переміщенні холодних мас повітря вниз, а теплих вгору. Це була перша наукова гіпотеза, пояснювала електризацію атмосфери. Зараз серед''генераторів''атмосферної електрики, крім хмар і опадів, називають також пилові бурі, виверження вулканів, хуртовини, розбризкування води водоспадами, морським прибоєм і т.п. (6. 92-93)

Цей тип моделей ще не вивчений.

На цьому розвиток моделей не закінчується. Наступний етап являє собою''другу похідну''еволюції (еволюцію еволюції).

10. Еволюція еволюцій

Це моделі, в яких закономірності розвитку досліджуваного явища також визнаються змінюються. Проглядаються два види таких моделей:

A. ПРИСКОРЕНА ЕВОЛЮЦІЯ;

B. НЕРІВНОМІРНОГО ЕВОЛЮЦІЯ.

Приклад 14: Саме такий вид еволюції - прискорюється - розглядається зараз біологами. Цей тип моделей теж поки не вивчений.

Якщо ця схема вірна, то вона повинна бути справедлива і для самої себе. Подивимося, як щло розвиток уявлень про наукові моделях в рамках школи ТРИЗ.

Першим звернув увагу на саму тему Г. С. Альтшуллер. Він поставив кілька запитань до наукових досліджень. Потім ряд дослідників, в першу чергу Г. Л. Фільковскій та І. М. Кондраков, описали ряд прийомів перетворення наукових моделей. До логічного (і навіть нелогічного) межі довів цей етап Б. Л. Злотін, описуються прийоми десятками.

Прикладом багатою, різнобічної класифікації прийомів побудови наукових моделей є книга В.В. Митрофанова. Хочу особливо підкреслити: без вищезазначених робіт представлені вам сьогодні результати були б просто неможливі. Схема, яку ми тільки що розібрали, являє собою типову періодизацію.

Наступним етапом досліджень має стати пошук більш глибоких (однофакторний і багатофакторних закономірностей розвитку наукових уявлень.

Проте вже зараз можна зробити кілька висновків.

Ми живемо не в світі реальних явищ, а в світі наших моделей цих явищ.

Число моделей навіть одного й того ж явища може бути нескінченно великою.

Для орієнтації в швидкозмінних ситуаціях необхідно від поняття''правильна модель''переходити до поняття''полімодельності''- до одночасного оперування безліччю різних моделей, миттєвого побудови потрібної одноразової моделі.

Явища, які ми повинні моделювати, змінюються зі зростаючою швидкістю. Побудова наукових моделей не має слідувати за цими змінами. Воно повинно бути превентивним, випереджальним.

Існують формальні процедури, які дозволяють перетворювати моделі, не чекаючи появи фактичного матеріалу.

На останньому пункті мені хотілося б зупинитися окремо. Найчастішим питанням, яке доводилося чути із цього приводу, був наступний: чи можна взагалі будувати нову модель, не маючи фактів, що суперечать колишньою? Чи не буде це заняття порожнім розумування?

Однак саме факти показують, що світ наших моделей настільки широкий, що під коректно побудовану модель завжди знайдуться факти. Як образно зауважив А. Л. Камін, який би костюм ми не пошили, завжди знайдеться людина, якій він якраз.

Давайте на практиці перевіримо це твердження. Я сформулюю процедуру, а ви спробуєте нею скористатися в запропонованих мною ситуаціях. І подивимося, чи будуть ваші моделі розумування, або вони будуть мати наукову цінність.

Суть процедури: розділити досліджуваний об'єкт на дві частини (дві групи об'єктів) за зовнішніми проявами, властивостями, взаємодії з надсістемой.

Приклад 15: (Англійський лікар Вільям Гільберт 18 років вивчав магніти і написав книгу''Про магніті, магнітних тілах і про великий магніті - Землі. Нова фізіологія, доведена безліччю аргументів і дослідів''- 1600 р.)

Дуже важливим у вченні Гільберта є те, що він, мабуть, першим відрізнив електричні явища від магнітних, розкривши їх різну природу. Гільберт вдалося розділити магнітні та електричні явища, які з тих пір стали досліджувати окремо. (1. 28-29)

Приклад 16: ... К. Г. Юнг (1875-1961) був співробітником Фрейда. Він намагався пояснити теоретичні розбіжності між Фройдом і Адлером різними типами особистості цих двох учених. Юнг розрізняв два типи особистості:

екстраверт, тобто людина, звернений назовні і намагається пристосуватися до навколишнього світу, предмети якого притягають його інтереси.

інтроверт, тобто звернений усередину, споглядальний, стриманий, що сумнівається і поглинений собою більше, ніж зовнішнім світом.

Юнг вважав, що методи Фрейда більше підходять для лікування неврозів екстравертірованний пацієнта, а методи Адлера - інтровертірованного. (5. 27)

Приклад 17: Основна заслуга Тімірязєва - в експериментальній і теоретичній розробці проблеми фотосинтезу. Він показав, що інтенсивність процесу пропорційна поглиненої енергії при відносно слабкому світлі, а при сильному освітленні досягає певної величини і вже більше не росте, тобто відкрив явище світлового насичення фотосинтезу; експериментально виявив, що є два максимуми поглинання світла рослиною, які лежать в області червоних і синіх променів спектру, довів прикладеність закону збереження енергії до процесу фотосинтезу.

Завдання 1: Відомо, що клітини ракових пухлин містять у собі всю необхідну інформацію для''зараження''здорових клітин. Якщо у здоровий організм ввести ракові клітини, то в цьому місці почнеться розвиток ракової пухлини.

Запропонуйте таку гіпотезу про розвиток ракових пухлин зараженням здорового організму раковими клітинами. (7. 77-80)

(Увага академіка М. М. Емануеля привернув той факт, що''в біології взагалі існує багато прикладів критичних явищ. Так, прищеплений пухлини розвиваються тільки тоді, коли кількість пухлинних клітин, що вводяться тварині, досягає певного критичного значення. При меншій кількості клітин пухлини не розвиваються'')

Завдання 2: Старіння і смерть - це природний етап життя людини. Його вивчають цілі інститути з метою домогтися безсмертя. Відомо, що причиною цього етапу є накопичення в клітинах вільних радикалів. Ці радикали можна знищувати спеціальними речовинами - інгібіторами. Однак домогтися безсмертя поки що не вдалося.

Запропонуйте гіпотезу, яка пояснить цю невдачу і дасть новий напрямок пошуків. (7. 77-80)

(Старіння - це накопичення вільних радикалів. Для лікування запропоновано використовувати штучні інгібітори, наприклад, іонол. Групи тварин, які отримували ці препарати, жили довше контрольних груп - стільки, скільки живуть тварини цих видів при оптимальних умовах. Гіпотеза: старість - це хвороба, піддатлива лікуванню. А механізм природної смерті інший - у якийсь момент спрацьовують особливі гени, які виробляють клітинні токсини. Природна смерть - це самогубство на молекулярному рівні.)

Як вже згадувалося, наступним етапом розвитку даної роботи має стати перехід до однофакторний і багатофакторним моделями розвитку моделей. Але це можна буде зробити тільки після того, як будуть заповнені величезні''білі плями''в нашій періодизації. Ось деякі з них:

Незрозуміло, які можуть бути параметри класифікацій.

Незрозуміло, як з усього безлічі параметрів класифікації вибирати той, який виявиться розвиваються в часі.

На етапі періодизації з'являється безліч можливих чинників розвитку досліджуваного явища. Далеко не кожен з них може стати основою еволюційної моделі. Як вибирати потрібний?

Перехід до еволюційних моделей характеризується не тільки зміною форми моделі. Від якісного опису явища відбувається перехід до кількісного підходу. Настає час математичних формул. Абсолютно незрозуміло, як відбувається цей перехід.

Список літератури

В.П. Карцев. Магніт за три тисячоріччя. 4-е видання, перероблене і доповнене. М., Вища школа, 1988.

Давид Лівінгстон. Подорожі та дослідження в Південній Африці з 1840 по 1855 рр.. Державне видавництво географічної літератури. М., 1955.

Хороновіц Н. Пошуки життя в Сонячній системі. М, Мир, 1988.

Алексєєв В.П., Першиц А.І. Історія первісного суспільства. ''Історія''. М.: Вищ. Шк., 1990. - 351 с.: Илл.

М.-А. Робер, Ф. Тільман. Психологія індивіда і групи. М.,''Прогрес''. 1988.

В.П. Лішевського. Мисливці за істиною. Вид-во''Наука'', М., 1980.

О. Ю. Охлобистін. Життя і поміряти хімічних ідей. Вид-во''Наука'', М., 1989.