Теория в сфере технического и научного (естественнонаучного) знания: специфика и соотношение

 

Со второй половины 19 века проблемы строения, оснований и функций научного знания становятся главными в философии. Появляется и утверждается в научном поле понятие о специфической единице научного знания - научной теории.

Одновременно из проблематики чувственного опыта, которую рассматривали практически все философы 17-18 веков, выделяется специфическая для философии и науки проблематика эмпирического знания и соответствующие понятия: «наглядность», «аналогия», формируются другие специфические проблемы философии науки, такие как «научный закон».

Э.Мах, Г. Кирхгоф. Е. Дюринг, К.Пирсон, Г.Герц, П. Дюгем, А Пуанкаре и другие вынесли на обсуждение вопросы: что такое научная теория, какое место занимают в ней механические модели и математические уравнения, как соотносится она с экспериментом?

Центральной проблемой науки является проблема научного знания. Система научного знания каждой дисциплины гетерогенна. В ней можно обнаружить различные формы знания: эмпирические факты, законы, принципы, гипотезы, теории разного типа и т. п.

Теория - наиболее сложная и развитая форма научного знания, дающая целостное отображение закономерных и существенных связей определенной области действительности. Примером теории является классическая механика Ньютона, теория относительности А.Эйнштейна.

Эйнштейн считал, что любая научная теория должна отвечать следующим критериям:

не противоречить данным опыта;

быть проверяемой на имеющемся опытном материале;

отличаться «логической простотой» предпосылок, т.е. основных понятий;

не быть логически произвольно выбранной;

отличаться изяществом и красотой, гармоничностью;

иметь широкую область своего применения

указывать путь создания новой, более общей теории, в рамках которой она сама остается предельным случаем.

К.Поппер отмечал, что любая теоретическая система должна удовлетворять двум основным требованиям: а) непротиворечивости (т.е. не нарушать соответствующий закон формальной логики); б) опытной экспериментальной проверяемости.

К. Поппер сравнивал теорию с сетями, предназначенными улавливать то, что мы называем реальным миром, для осознания, объяснения и овладения им. Истинная теория должна: во-первых, соответствовать всем, (а не некоторым) реальным фактам, а во- вторых, следствия теории должны удовлетворять требованиям практики.

Методологически важную роль в формировании теории играет абстрактный, идеализированный объект («идеальный тип»), построение которого - необходимый этап создания любой теории. Этот объект выступает не только как мысленная модель определенного регламента реальности, но и содержит в себе конкретную программу исследования, которая реализуется в построении теории.

Для того, чтобы теория материализовалась, объективировалась, необходимы определенные условия:

1.   Теория должна достоверно и объективно отражать определенную сторону реальности, соответствовать реальным фактам в их взаимосвязи.

2. Теория должна представлять внутреннее единство, глубинную взаимосвязь и системное взаимодействие понятий, законов, гипотез суждений и т.д.

.   Теория должна обнаруживать тенденции развития реальности практики, а потому должна постоянно изменяться, расширяться, углубляться, уточняться и т.д.

.   Теория (даже самая глубокая и содержательная) становится материальной силой лишь тогда, когда «внедряется» в сознание людей, энергия которых воплощает теорию в реальную действительность.

5.                    Практическая реализация теории представляет собой сложный и противоречивый процесс, тесно связанный существованием особого социокультурного мира предметов - посредников: орудий труда, технических средств (приборы, оборудование измерительные устройства), языка (естественного и искусственного), методологических средств, социальных институтов.

6.  Чтобы теория стала не только методом объяснения, но и методом изменения мира, необходимо нахождение эффективных путей трансформации научного знания в программу практических действий, что требует соответствующей технологизации знания, перехода на конкретный язык решений, требований, предписаний, регулятивов, ориентирующих людей на достижение поставленных целей.

В современной методологии выделяют основные компоненты структуры теории:

Исходные основания, т.е. фундаментальные понятия, принципы, законы, уравнения, аксиомы и т.п.

Идеализированные объекты или абстрактные модели существенных свойств и связей изучаемых предметов.

Логика теории, как совокупность определенных правил и способов доказательства, нацеленных на прояснение структуры и динамики знания.

Философские установки и ценностные факторы.

Совокупность законов и утверждений, выведенных в качестве следствий из основоположений данной теории в соответствии с конкретными принципами.

К числу основных функций теории относятся:

. Синтетическая функция - объединение отдельных достоверных знаний в единую, целостную систему.

. Объяснительная функция - выявление причинных и иных зависимостей, многообразия связей данного явления, его существенных характеристик, законов его происхождения и развития и т.п.

. Методологическая функция, предполагающая использование в других теориях методов, способов и приемов исследовательской деятельности, применяемой в данной теории.

. Предсказательная функция (функция предвидения). На основании теоретических представлений «о наличном» состоянии известных явлений делаются выводы о существовании неизвестных ранее фактов, объектов или их свойств, связей между явлениями и т.д. Предсказание о будущем состоянии явлений (в отличие от тех, которые существуют, но пока еще не выявлены) называют научным предвидением.

. Практическая функция. Конечное предназначение любой теории - быть воплощенной в практику, быть «руководством к действию» по изменению реальной действительности.

Поэтому вполне справедливо утверждают о том, что нет ничего практичнее, чем хорошая теория.

Как из множества конкурирующих теорий выбрать хорошую? Как считает К. Поппер, важную роль при выборе теории играет степень их проверяемости: чем она выше, тем больше шансов выбрать хорошую и надежную теорию. Так называемый «критерий относительной приемлемости», согласно Попперу, отдает предпочтение той теории, которая: а) сообщает наибольшее количество информации, т.е. имеет большое глубокое содержание; б) является логически более строгой; в) обладает большей объяснительной и предсказательной силой; г) может быть более точно проверена посредством сравнения предсказанных фактов с наблюдениями. Иначе говоря, резюмирует Поппер, мы выбираем ту теорию, которая наилучшим образом выдерживает конкуренцию с другими теориями и в ходе естественного отбора оказывается наиболее пригодной к выживанию.

Любая теория имеет следующие основные особенности:

Теория - это не отдельно взятые достоверные научные положения, а их совокупность, целостная, органическая развивающаяся система.

. Не всякая совокупность положений об изучаемом предмете является теорией. Чтобы превратиться в теорию, знание должно достигнуть в своем развитии определенной степени зрелости, когда оно не просто описывает определенную совокупность фактов, но и объясняет их, т.е. когда знание вскрывает причины и закономерности явлений.

. Для теории обязательным является обоснование, именно доказательство входящих в нее положений: если нет обоснований, нет и теории.

. Теоретическое знание должно стремиться к объяснению как можно более широкого круга явлений, к непрерывному углублению знаний о них.

. Характер теории определяется степенью обоснованности ее определяющего начала, отражающего фундаментальную закономерность данного предмета.

. Структура научных теорий содержательно определена системной организацией идеализированных (абстрактных) объектов (теоретических конструктов).

. Теория - это не только готовое знание, но и процесс его получения и поэтому она не является «голым результатом», а должна рассматриваться вместе со своим возникновением и развитием.

Теории современной науки создаются не просто путем индуктивного обобщения опыта (хотя такой путь не исключается), а за счет первоначального движения в поле созданных идеализированных объектов, которые используются в качестве средств конструирования гипотетических моделей новой области взаимодействий. Обоснование таких моделей опытом превращает их в ядро будущей теории. Идеализированный объект выступает таким образом не только как теоретическая модель реальности, но он неявно содержит в себе определенную программу исследования, которая реализуется в построении теории. Соотношения элементов идеализированного объекта - как исходные, так и выводные, представляют собой теоретические законы, которые (в отличие от эмпирических законов) формируются не непосредственно на основе изучения опытных данных, а путем определенных мыслительных действий с идеализированным объектом.

Из этого вытекает, в частности, что законы, формулируемые в рамках теории и относящиеся по существу не к эмпирической данной реальности, а к реальности, как она представлена идеализированным объектом, должны быть соответствующим образом конкретизированы при их применении к изучению реальной действительности.

Именно теоретическое исследование, основанное на относительно самостоятельном оперировании идеализированными объектами, способно открывать новые предметные области до того, как они начинают осваиваться практикой. Теоретизация выступает своеобразным индикатором развития науки.

Идеализированный объект выступает не только как теоретическая модель реальности, но не явно содержит в себе определенную программу исследования, которая реализуется в построении теории.

Главная задача и основная функция теории - «поднять опыт до всеобщего», открыть законы изучаемой области действительности. Без установления законов и выражения их в системе понятий не может быть научной теории.

Закон - ключевой элемент теории. Выдающийся логик К.Г Гемпель пришел к выводу о возможности отождествления понятий «общий закон» и «гипотеза универсальной формы». Сам же закон определяется следующим образом: в каждом случае, когда событие определенного вида П ( причина) имеет место в определенном месте и в определенный момент времени, событие определенного вида С (следствие) будет иметь место в том месте и в тот момент времени, которое определенным образом связано с местом и временем появления первого события.

Понятие «закон» указывает на наличие внутренне необходимых, устойчивых и повторяющихся связей между событиями и состоянием объектов. Закон отражает объективно существующие взаимодействия в природе и в этом смысле понимается как природная закономерность. Законы науки, направленные на отражение природной закономерности формируются с использованием искусственных языков своей дисциплинарной области.

Законы науки отражают наиболее общие и глубинные природные и социальные взаимодействия, они стремятся к адекватному отображению закономерностей природы. Формирование законов предполагает, что обоснованная экспериментально или эмпирически гипотетическая модель имеет возможность для превращения в схему. Причем теоретические схемы вводятся вначале как гипотетические конструкции, но затем они адаптируются к определенной совокупности экспериментов и в этом процессе обосновываются как обобщение опыта. Затем должен следовать этап ее применения к качественному многообразию вещей, т.е. ее качественное расширение. И лишь после этого - этап количественного математического оформления в виде уравнения или формулы, что и знаменует собой фазу появления закона. Итак, - модель- схема - качественные и количественные расширения- математизация - формулировка закона - вот опробированная наукой цепочка.

Закон - это нечто подобное математической теореме. Если же закон помещен не в конец, а в начало цепочки познания (вместе с другими), то формально, его роль такова же, как аксиомы в математике. Тоже самое можно проделать и с гипотезами. Мы можем из них развернуть цепочку следствий. В итоге перед нами будет в аксиоматической теории то, что в естествознании и в технических теориях называется «принципом» или «началом». Формально говоря, принцип - утверждение, однопорядковое с законом, помещенное в начало цепочки умозаключений и выводов, а закон - следствие, но не одного принципа, а их группы, входящих в основание. в аксиоматику теории.Совокупность фундаментальных понятий, определений и принципов образует аксиоматику теории.

Но в ряду начальных утверждений теории могут быть и фундаментальные факты, такие, как постоянство скорости света в теории относительности или дискретности взаимодействий и «действия» (квантования) в квантовой теории и т.п. Это факты-принципы. Научные принципы имеют три уровня общности: 1. всеобщие (философские); 2. общенаучные; 3.частнонаучные.

Наиболее простой предмет научного познания и преобразования - это отдельные явления, отдельные сущности, а также их различные свойства, стороны. Средства их познания формулируются за счет наших восприятий в виде простых суждений, описывающих результаты наблюдений. Более сложный вопрос, каковы связи и отношения между явлениями и свойствами. Средствами выражения первых служат эмпирические научные понятия и модели, элементарные логические формы и простые математические отношения Связи и отношения, особенно сложные, выражаются при помощи теоретических понятий и более сложных моделей, логических форм и сложных математических уравнений. При помощи простых конструктов выражают эмпирические законы и правила. При помощи более сложных -общетеоретические законы и принципы науки, а также гипотезы и целые теории.

В самом общем виде закон можно определить как связь (отношение) между явлениями, процессами, которая является:

а) объективной, т.к. присуща, прежде всего, реальному миру, чувственно-предметной деятельности людей, выражает реальные отношения вещей;

б) существенной, конкретно-всеобщей. Будучи отражением существенного в движении универсума, любой закон присущ всем без исключения процессам данного класса, определенного типа ( вида) и действует всегда и везде, где развертываются соответствующие процессы и условия.;

в) необходимой, ибо будучи тесно связан с сущностью, закон действует и осуществляется с «железной необходимостью» в соответствующих условиях;

г) внутренней, так как отражает самые глубинные связи и зависимости данной предметной области в единстве всех ее моментов и отношений в рамках некоторой целостной системы;

д) повторяющейся, устойчивой, т.к. «закон есть прочное (остающееся) в явлении», «идентичное в явлении», их «спокойное отражение» (Гегель). Он есть выражение некоторого постоянства определенного процесса, регулярности его протекания, одинаковости его действия в сходных условиях.

Любой закон не есть нечто неизменное, а представляет собой конкретно-исторический феномен. С изменением соответствующих условий, с развитием практики и познания одни законы сходят со сцены, другие появляются вновь, меняются формы действия законов, способы их использования т.д.

Важнейшая ключевая задача научного исследования - «поднять опыт до всеобщего», найти законы данной предметной области, определенной сферы (фрагмента) реальной действительности, выразить их в соответствующих понятиях, абстракциях, теориях, идеях, принципах и т.п. Решение этой задачи может быть успешным в том случае, если ученый будет исходить из двух основных посылок: реальности мира в его целостности, развитии и законосообразности этого мира, т.е. того, что он «пронизан» совокупностью объективных законов. Последние регулируют весь порядок, необходимость, принцип самодвижения и вполне познаваемы.

Познание законов - сложный и противоречивый процесс. Познающий субъект не может отобразить изучаемый объект сразу и полностью. Он может лишь вечно приближаться к этому идеалу, создавая различные абстракции, понятия, применяя целый ряд методов в их совокупности (эксперимент, наблюдение, идеализация, моделирование и т.п.). Законы открываются сначала в форме предположений, гипотез. Дальнейший опытный материал, новые факты приводят к «очищению этих гипотез», устраняют одни из них, исправляют другие, пока, наконец, не будет установлен в чистом виде закон.

Поскольку законы относятся к сфере сущности, то самые глубокие знания о них достигаются не на уровне непосредственного восприятия, а на этапе теоретического исследования. Именно здесь и происходит, в конечном счете, сведение случайного, видимого лишь в явлениях к действительному внутреннему движению. Результатом этого процесса является открытие закона, точнее - совокупность законов, присущих данной сфере, которые в своей взаимосвязи образуют ядро» определенной научной теории.

Характеризуя особенности законов науки, известный американский физик Р.Фейнман писал, что « законы физики нередко не имеют очевидного прямого отношения к нашему опыту, а представляют собой его более или менее абстрактное выражение. …Очень часто между элементарными законами и основными аспектами реальных явлений дистанции огромного размера». Р.Фейнман, раскрывая механизм открытия новых законов. отмечал, что «….поиск нового закона ведется следующим образом. Прежде всего, о нем догадываются. Затем вычисляют следствия этой догадки и выясняют, что повлечет за собой этот закон, если окажется, что он справедлив. Затем результаты расчетов сравнивают с тем, что наблюдается в природе, с результатами специальных экспериментов или с нашим опытом, и по результатам таких наблюдений выясняют, так это или не так. Если расчеты расходятся с экспериментальными данными, то закон не правилен». (Фейнман Р. Характер физических законов. М.1987.с. 142).

Открытие и формулирование закона - важнейшая, но не последняя задача науки, которая еще должна показать, как открытый ею закон прокладывает себе путь. Для этого надо с помощью закона, опираясь на него, объяснить все явления данной предметной области (даже те, которые кажутся ему противоречащими), вывести их все из соответствующего закона через целый ряд посредствующих звеньев.

Следует иметь в виду, что каждый конкретный закон практически никогда не проявляется в «чистом виде», а всегда во взаимосвязи с другими законами разных уровней и порядков. Кроме того, нельзя забывать, что хотя объективные законы действуют с «железной необходимостью», сами по себе они отнюдь не «железные», а очень даже «мягкие», эластичные в том смысле, что в зависимости от конкретных условий получает перевес то тот, то другой закон. Эластичность законов (особенно общественных) проявляется также в том, что они зачастую действуют как законы-тенденции, осуществляются весьма запутанным и приблизительным образом, как некоторая никогда твердо не устанавливающаяся средняя постоянных колебаний.

Условия, в которых осуществляется каждый данный закон, могут стимулировать и углублять, или наоборот - «пресекать» и снимать его действие. Тем самым любой закон в своей реализации всегда модифицируется конкретно-историческими обстоятельствами, которые либо позволяют закону набрать полную силу, либо замедляют, ослабляют его действие, выражая закон в виде пробивающейся тенденции. Кроме того, действие того или иного закона неизбежно видоизменяются сопутствующим действием других законов.

На основе законов осуществляется не только объяснение явлений данного класса (группы), но предсказание новых явлений, событий, процессов и т.п., возможных путей, форм и тенденций познавательной и практической деятельности людей.

Открытые законы, познанные закономерности - при их умелом и правильном применении - могут быть использованы людьми для того, чтобы они могли изменять природу и свои собственные общественные отношения. Поскольку законы внешнего мира - основы целесообразной деятельности человека, то люди должны сознательно руководствоваться требованиями, вытекающими из объективных законов, как регулятивами своей деятельности. Иначе последняя не станет эффективной и результативной, а будет осуществляться в лучшем случае методом проб и ошибок. На основе познанных законов люди могут действительно научно управлять как природными, так и социальными процессами, оптимально их регулировать.

Опираясь в своей деятельности на «царство законов», человек вместе с тем может в определенной мере оказывать влияние на механизм реализации того или иного закона. Он может способствовать его действию в более чистом виде, создавать условия для развития закона до его качественной полноты, либо, напротив, сдерживать это действие, локализовать его или даже трансформировать.

Можно подчеркнуть два важных вывода, которые нельзя упустить, «работая» с научными законами. Во-первых, формулировки последних непосредственно относятся к системе теоретических конструктов (абстрактных объектов), т.е. сопряжены с введением идеализированных объектов, упрощающих и схематизирующих эмпирически необходимые ситуации.

Во-вторых, в каждой науке (если она является таковой) идеальные теоретические модели (схемы) выступают существенной характеристикой структуры любой научной теории, ключевым элементом которой и является закон.

Многообразие видов отношений и взаимодействий в реальной действительности служит объективной основой существования многих форм (видов) законов, которые классифицируются потому или иному критерию (основанию).

Законы открываются вначале в форме предположений, гипотез. Новые факты приводят к «очищению этих гипотез» устраняют одни, исправляют другие, пока, наконец, не будет установлен закон. Поскольку законы относятся к сфере сущности, то самые глубокие знания о них достигаются не на уровне непосредственного восприятия, а на этапе теоретического исследования.

 

Техническая теория: включение в структуру инженерных рекомендаций

 

В научно-технических дисциплинах необходимо четко различать исследования, включенные в непосредственную инженерную деятельность и теоретические исследования, которые называются технической теорией.

Специфика технической теории состоит в том, что она ориентирована на конструирование технических систем. Научные знания и законы, полученные естественнонаучной теорией, требуют еще длительной доводки для применения их к решению практических инженерных задач, в чем и состоит одна из функций технической теории.

Теоретические знания в технических науках должны быть обязательно доведены до уровня практических инженерных рекомендаций. Выполнению этой задачи служат в технической теории правила соответствия, перехода от одних модельных уровней к другим, а проблема интерпретации и эмпирического обоснования в технической науке формулируется как задача реализации. Поэтому в технической теории важную роль играет разработка особых операций перенесения теоретических результатов в область инженерной практики, установление четкого соответствия между сферой абстрактных объектов технической теории и конструктивными элементами реальных технических систем, что соответствует фактически теоретическому и эмпирическому уровням знания.

Особенность технических наук заключается в том, что инженерная деятельность, как правило, заменяет эксперимент. Именно в инженерной деятельности проверяется адекватность теоретических выводов технической теории и черпается новый эмпирический материал. Это не означает, что в технических науках не проводится экспериментов, просто они не являются конечным практическим основанием теоретических выводов. Огромное значение в этом отношении приобретает инженерная деятельность.

Эмпирический уровень технической теории содержит в себе особые практико-методические знания, представляющие собой практические рекомендации по применению научных знаний, полученных в технической теории, в практике инженерного проектирования.

Это фактически те же самые технологические и конструктивно-технические знания, только являющиеся уже не результатом обобщения практического опыта инженерной работы, а продуктом теоретической деятельности в области технической науки и поэтому сформированы в виде рекомендаций для еще неосуществленной инженерной деятельности.

Такие рекомендации, однако, формулируются на основе полученных в технической теории теоретических знаний в специальных научно-технических и инженерных исследованиях. В них также формулируются задачи, стимулирующие развитие технической теории.

Эмпирический уровень технической теории содержит и особые практико-методические знания, представляющие собой практические рекомендации по применению научных знаний, полученных в практике инженерного проектирования. В процессе функционирования и развития инженерной деятельности в ней происходит накопление конструктивно-технических и технологических знаний, которые представляют собой эвристические методы и приемы, разработанные в самой инженерной практике. В процессе дальнейшего прогрессивного развития инженерной деятельности эти знания становятся предметом обобщения в науке. Специфика технической науки определяется необходимостью использования ее результатов не столько для объяснения естественных процессов, сколько для конструирования технических систем. Эти результаты опосредованы, как правило, инженерными исследованиями, проводимыми в рамках того или иного вида конкретной инженерной деятельности.

С появлением и развитием технических наук изменилась и сама инженерная деятельность. В ней постепенно выделились новые направления, тесно связанные с научной деятельностью (но не сводимые к ней), с проработкой общей идеи, замысла создаваемой системы, изделия, сооружения, устройства и, прежде всего - проектирования.

Разработка и внедрение сложных технических систем, оказались зависящими от достигнутого уровня развития научных исследований, инженерных разработок, проектирования.

Теоретические схемы

Теоретические схемы играют важную роль в развертывании теории. Вывод из фундаментальных уравнений теории их следствий (частных теоретических законов) осуществляется не только за счет фундаментальных математических и логических операций над высказыванием, но и за счет содержательных приемов - мысленных экспериментов с абстрактными объектами теоретических схем, позволяющих редуцировать фундаментальную схему к частым.

В развитой науке теоретические схемы создаются вначале как гипотетические модели, а затем обосновываются опытом. Их построения осуществляются за счет использования абстрактных объектов, ранее сформированных в сфере теоретического знания и применяемых в качестве строительного материала при создании новой теории.

В качестве элементов теоретических моделей выступают абстрактные объекты (теоретические конструкты), которые находятся в строго определенных связях и отношениях друг с другом.

Теоретические законы непосредственно формулируются относительно абстрактных объектов теоретической модели.

Теоретические модели не являются чем-то внешним по отношению к теории. Они входят в ее состав. Чтобы подчеркнуть особый статус теоретических моделей, относительно которых формулируются законы и которые обязательно входят в состав теории, их называют теоретическими схемами. Они действительно являются схемами исследуемых в теории объектов и процессов, выражая их существенные связи.

Теоретические схемы представляют собой совокупность абстрактных объектов, которые образуют основу теории (также и основу технической теории). Они представляют собой особые идеализированные представления (теоретические модели), которые часто выражаются графически. В технической теории графическое изображение играет существенную роль.

Примером их могут быть электрические и магнитные силовые линии, выведенные М.Фарадеем, в качестве схемы электромагнитных взаимодействий.. «Фарадеевы линии, - писал Максвелл, - занимают в науке об электромагнетизме такое же положение, как пучки линий в геометрии положения. Они позволяют нам воспроизвести точный образ предмета, о котором мы рассуждаем». Г.Герц использовал и развил далее эту теоретическую схему Фарадея для осуществления и описания своих знаменитых опытов. Например, он построил изображения так называемого процесса «отшнуривания» силовых линий вибратора, что стало решающим для решения проблемы передачи электромагнитных волн на расстояние и появления радиотехники, и анализировал распределение сил для различных моментов времени. Герц назвал такое изобретение «наглядной картиной распределения силовых линий».

Такое специальное схематическое представление, особенно в современной физической теории, необязательно должно выражаться в графической форме, но это не значит, что оно более вообще не существует. Представители научного сообщества всегда имеют подобное идеализированное представление объекта исследования и постоянно мысленно оперируют с ним. В технической же теории такого рода графические изображения играют еще более существенную роль.

Теоретические схемы выражают особое видение мира под определенным углом зрения, заданным в данной теории. Эти схемы, с одной стороны, отражают данную теорию свойства и стороны реальных объектов, а с другой - являются ее оперативными средствами для идеализированного представления этих объектов, которое может быть практически реализовано в эксперименте путем устранения побочных влияний техническим путем.

Абстрактные объекты, входящие в состав теоретических схем материализованных теорий и представляют собой результат идеализации и схематизации экспериментальных объектов или более широко - любых объектов предметно-орудийной (в том числе инженерной) деятельности.

По мнению В.С. Степина «главная особенность теоретических схем состоит в том, что они не являются результатом чисто дедуктивного обобщения опыта». В развитой науке теоретические схемы вначале строятся как гипотетические модели с использованием ранее сформулированных абстрактных объектов.

На ранних стадиях научного исследования конструкты теоретических моделей создаются путем непосредственной схематизации опыта.

Важнейшими характеристиками теоретической модели являются ее структурность, а также возможность переноса абстрактных объектов из других областей знания.

В качестве теоретических конструктов, этаких «кирпичиков» научной модели, выступают абстрактные объекты. Они направлены на замещение тех или иных связей действительности, но они не могут существовать в статусе реальных объектов, так как представляют собой идеализации. Но на выбор абстрактных объектов оказывает существенное влияние научная картина мира, которая стимулирует развитие исследовательской практики, определение задач и способов их решения. Абстрактные объекты, которые иногда называют теоретическими объектами или конструктами, являются идеализациями действительности. В них могут содержаться признаки, которые соответствуют реальным объектами. а могут присутствовать свойства, которыми не обладает ни один реальный объект. В реальности не существует изолированных систем, которые бы не испытывали никаких воздействий, поэтому вся классическая механика, ориентированная на закрытые системы, построена с помощью теоретических конструктов.

Технический уровень научно-технического знания включает в себя три основных уровня или слоя теоретических схем: функциональные, поточные и структурные.

Функциональная схема фиксирует общее представление о технической системе, независимо от способа ее реализации, и является результатом идеализации технической системы на основе принципов определенной технической теории. Функциональные схемы совпадают для целого класса технических систем. Блоки этой схемы фиксируют только те свойства элементов технической системы, ради которых они включены в нее для выполнения общей цели. Каждый элемент в системе выполняет определенную функцию. Совокупность такого рода свойств, рассмотренных обособленно от тех нежелательных свойств, которые привносит с собой элемент в систему, и определяют блоки (или функциональные элементы) таких схем.

В классической технической науке функциональные схемы всегда привязаны к определенному типу физического процесса, т.е. к определенному режиму функционирования технического устройства, и всегда могут быть отождествлены с какой-либо математической схемой или уравнением. Однако они могут быть не замкнуты на конкретный математический аппарат. В этом случае они выражаются в виде простой декомпозиции взаимосвязанных функций, направленных на выполнение общей цели, предписанной данной технической системе.

С помощью такой функциональной схемы строится алгоритм функционирования системы и выбирается ее конфигурация (внутренняя структура).

Поточная схема, или схема функционирования, описывает естественные процессы, протекающие в технической системе и связывающие ее элементы в единое целое. Блоки таких схем отражают различные действия, выполняемые над естественным процессом элементами технической системы в ходе ее функционирования. Такие схемы строятся исходя из естественнонаучных (например, физических) представлений.

Для такого вида естественного (физического) процесса применяется наиболее адекватный ему математический аппарат, призванный обеспечить эффективный анализ поточной схемы технической системы в данном режиме ее функционирования Можно отметить, что для разных режимов функционирования технической системы может быть построено несколько поточных и функциональных схем.

Поточные схемы в общем случае отображают не обязательно только физические процессы (электрические, механические, гидравлические и т.д.), но и химические, если речь идет о теоретических основах химической технологии и вообще любые естественные процессы. Поскольку сегодня активно развивается биотехнология, в сферу технических наук попадают и биологические процессы. В предельно общем случае поточные схемы отображают не только естественные процессы, но и вообще любые потоки субстанции ( вещества, энергии, информации). Причем в частном случае эти процессы могут быть редуцированы к стационарным состояниям, но последние могут рассматриваться как вырожденный частный случай процесса.

Структурная схема технической системы фиксирует те узловые точки, на которые замыкаются потоки (процессы функционирования). Это могут быть единицы оборудования, детали или даже целые технические комплексы, представляющие собой конструктивные элементы различного уровня, входящие в данную техническую систему, которые могут отличаться по принципу действия, техническому исполнению или ряду других характеристик. Такие элементы обладают кроме функциональных свойств, свойствами второго порядка, т.е. теми, которые привносят с собой в систему определенным образом реализованные элементы, в том числе и нежелательные. Структурная схема фиксирует конструктивное расположение элементов и связей (т.е. структуру) данной технической системы и уже предполагает определенный способ ее реализации. Такие схемы, однако, если уже являются результатом некоторой идеализации, отображают структуру технической системы, но не являются ни ее структурным описанием в целях воспроизведения, ни ее техническим проектом, по которому может быть построена такая систем. Это- пока еще теоретический набросок структуры, будущей технической системы, который может помочь разработать ее проект, т.е. продуцированный технической теорией исходный пункт для последующей инженерной деятельности, или исходное теоретическое описание, теоретическая схема уже существующей технической системы с

⇐ Предыдущая1234567Следующая ⇒

Поделиться: