ponosov_f_n_sovremennye_filosofskie_problemy_tekhniki_i_tekh

объёме и каким образом следует включать в учебные программы. В начале XX в.

появились специальные курсы высшей математики для инженеров. Однако ещё в

1920-х гг. в электротехнической литературе наблюдались попытки «изложить законы электродинамики без высшей математики».

В настоящее время, когда необходимость глубокой математической подготовки инженеров не надо обосновывать, когда как в содержательном, так и в организационном плане обособилась сфера технических наук, ставшая объектом философско-методологического анализа, вопрос о значении математики для техники трансформировался в проблему математизации технических наук.

С внешней стороны математизация технических наук может быть охарактеризована как последовательное расширение и усложнение применяемых в инженерии математического аппарата и методов. Внутренняя, сущностная сторона математизации технических наук может быть раскрыта на основе исследования функций и роли математики в формировании и функционировании технических теорий и анализа их изменений в процессе развития технических наук. Она имеет специфику, обусловленную особым гносеологическим статусом технических наук.

Если в технических науках создаётся, обосновывается и исследуется набор методов решения инженерных задач, то главным показателем инженерного искусства является выбор такого математического описания и такой точности проводимых решений, которые были бы адекватны поставленной задаче. Этот выбор и оценка результатов решений должны основываться на понимании допущений, лежащих в их основе, на умении физически интерпретировать сложные формализованные решения.

Одна из важных функций технических наук обусловлена тем, что в деятельности инженера существенное значение имеют упрощённые методы расчёта. Проблемы их создания являются в значительной мере проблемами технических наук. Последние призваны, в частности, определять разумный компромисс между точностью и сложностью инженерного расчёта на основе анализа физической сущности рассчитываемого процесса и характера

171

принимаемых в теоретических основах метода допущений и идеализаций.

Математическая строгость выполнения расчётов и тщательность вычислений не предостерегают от значительных расхождений между полученным результатом и фактическими данными ввиду того, что при теоретическом описании процесса в техническом устройстве уже в исходном пункте делается целый ряд упрощающих допущений и некоторые физические факторы учитываются недостаточно точно.

Несмотря на то, что возрастание сложности исследуемых вопросов приводит к использованию всё более сложных математических методов, к

широкому применению вычислительной техники, роль принципа упрощения и соответствующих методик в технических науках остаётся незыблемой, так как они позволяют делать наглядными и достаточно легко проверяемыми физические представления о работе технических систем и результаты их расчёта.

Широкое привлечение сложного математического аппарата и решение прикладных задач привело к формированию научных дисциплин с особым статусом. В 1950-1970-х гг. в развитии технических наук всё большую роль стали играть процессы интеграции и обобщения теоретических результатов,

полученных в исследованиях инженерных проблем той или иной техники.

Появились общеинженерные теории, методы проектирования, дисциплины. Это привело к возникновению в 1950-х гг. теории колебаний – междисциплинарной теории, нацеленной на физико-математический анализ процессов в конкретных динамических системах любой природы.

Таким образом, развитый математический аппарат, являющийся средством решения инженерных задач, становится как бы шаблоном, через который смотрят на процессы-оригиналы. Это сущность математизации техники. Соединение математического аппарата и технического содержания, выражаемое в теоретических схемах и относящихся к ним понятиях, задаёт теоретический уровень техники как науки.

172

5. Основные типы технических наук

Технические науки – это сложный комплекс наук, который классифицируется по различным основаниям. Так, технические науки выделяются по отраслям знания, производства, техники. В этом случае речь идёт о прикладных исследованиях, опытно-конструкторских разработках и научном обслуживании производственных процессов. Иногда технические науки делятся по предмету знания на науки о материалах, энергии и технических устройствах.

Технические науки расчленяются также на науки, изучающие структуры,

функции и процессные признаки технических объектов. Наконец, выделяются науки, исследующие законы и принципы построения новых технических устройств и представляющие собой теорию использования природных закономерностей в технических устройствах, удовлетворяющих общественную практическую потребность, и науки, изучающие технологические принципы массового производства и использования технических устройств. В этом случае говорят о технических и технологических науках и утверждают, что первые имеют функции поиска и материализации технических идей, вторые – поиск путей скорейшего производства технических устройств и их наилучшего использования в практике.

Однако в большинстве случаев обычно выделяют общетехнические науки,

дающие общую теорию технических систем (теоретическая механика,

электротехника, сопротивление материалов, теплотехника, гидравлика, теория механизмов и машин, технология машиностроения и др.) и частные технические науки (технология сварочного производства, станки и инструменты,

автоматизация производственных процессов, приборы точной механики,

технология литейного производства, робототехника, мехатроника, информатика и др.). Эту структуру технических наук можно считать общепринятой.

Использованная литература

1.Стёпин, В.С. Философия науки и техники / B.C. Стёпин, В.Г. Горохов

[Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www. vuzlib.

net/beta3/html/1/26390/26418/. Дата обращения 09.06. 2013.

173

2. Стёпин, В.С. Философия науки и техники. Технические и естественные науки – равноправные партнёры / B.C. Степин, В.Г. Горохов

[Электронный ресурс]. Режим доступа: http://society.polbu.ru/stepin sciencephilo/ch77 i.html. Дата обращения 09.06. 2013.

3. Симоненко, О.Д. Из истории развития технических наук

/ О.Д. Симоненко [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.portalslovo.ru/art/36325.php?PRINT=Y. Дата обращения 09.06. 2013.

174

ТЕМА 11. СПЕЦИФИКА СООТНОШЕНИЯ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО И ЭМПИРИЧЕСКОГО В ТЕХНИЧЕСКИХ НАУКАХ. ОСОБЕННОСТИ ТЕОРЕТИКО-МЕТОДОЛОГИЧЕСКОГО СИНТЕЗА ЗНАНИЙ В ТЕХНОЗНАНИИ

1.Структура теоретического познания

Втеоретическом знании можно выделить два подуровня: частные

теоретические модели и законы, которые выступают в качестве теорий,

относящихся к ограниченной области явлений и развитые научные теории,

включающие частные теоретические законы в качестве следствий, выводимых из фундаментальных законов теории.

Примерами знаний первого подуровня могут служить законы,

характеризующие отдельные виды движения: движения планет вокруг Солнца

(законы И. Кеплера), свободного падения тел (законы Г. Галилея). Они были получены до того, как была построена ньютоновская механика. Сама же эта теория, обобщившая все предшествующие ей теоретические знания об отдельных аспектах механического движения, выступает типичным примером развитых теорий.

В основании развитой теории можно выделить фундаментальную теоретическую схему, которая построена из небольшого набора базисных абстрактных объектов, конструктивно независимых друг от друга, и относительно которой формулируются фундаментальные теоретические законы30.

Эти частные схемы подчинены фундаментальной, но по отношению друг к другу могут иметь независимый статус. Образующие их абстрактные объекты специфичны. Они могут быть сконструированы на основе абстрактных объектов фундаментальной теоретической схемы и выступать как их своеобразная модификация. Различию между фундаментальной и частными теоретическими схемами в составе развитой теории соответствует различие между её фундаментальными законами и их следствиями. Долгое время доминировало представление о теории как гипотетико-дедуктивной системе. Структура теории

30 В. С. Стёпин. Теоретическое знание. М.: Прогресс-Традиция, 2003 г.

175

рассматривалась по аналогии со структурой формализованной математической теории и изображалась как иерархическая система высказываний, где из базисных утверждений верхних ярусов строго логически выводятся высказывания нижних ярусов вплоть до высказываний, непосредственно сравнимых с опытными фактами.

Иерархической структуре высказываний соответствует иерархия взаимосвязанных абстрактных объектов. Связи же этих объектов образуют теоретические схемы различного уровня. И тогда развертывание теории предстаёт не только как оперирование высказываниями, но и как мысленные эксперименты с абстрактными объектами теоретических схем. Теоретические схемы играют важную роль в развертывании теории. Вывод следствий из фундаментальных уравнений теории осуществляется не только за счёт формальных операций над высказываниями, но и за счёт мысленных экспериментов с абстрактными объектами, позволяющих редуцировать фундаментальную теоретическую схему к частным. При выводе следствий из базисных уравнений теории исследователь осуществляет мысленные эксперименты с теоретическими схемами, используя конкретизирующие допущения и редуцируя фундаментальную схему соответствующей теории к той или иной частной теоретической схеме.

Специфика сложных форм теоретического знания состоит в том, что операции построения частных теоретических схем на базе конструктов фундаментальной теоретической схемы не описываются в явном виде в постулатах и определениях теории. Эти операции демонстрируются на конкретных образцах, которые включаются в состав теории в качестве эталонных ситуаций, показывающих, как осуществляется вывод следствий из основных уравнений теории. Неформальный характер всех этих процедур, необходимость каждый раз обращаться к исследуемому объекту и учитывать его особенности при конструировании частных теоретических схем превращают вывод каждого очередного следствия из основных уравнений теории в особую задачу.

Развертывание теории осуществляется в форме решения следующих задач.

176

Проблема — форма знания, содержанием которой является то, что ещё не познано человеком, но что нужно познать. Проблема – процесс, включающий два основных момента — постановку и решение. Правильное выведение проблемного знания из предшествующих фактов и обобщений, умение верно поставить проблему — необходимая предпосылка её успешного решения.

Гипотеза — предположение, сформулированное на основе ряда фактов,

истинное значение которого неопределённо и нуждается в доказательстве.

Гипотетическое знание носит вероятный, а не достоверный характер.

Теория — форма научного знания, дающая целостное отображение связей определённой области действительности. Примерами этой формы знания являются классическая механика Ньютона, эволюционная теория Дарвина31.

2. Структура эмпирического познания

Структуру эмпирического уровня познания образуют два подуровня:

непосредственные наблюдения и эксперименты и познавательные процедуры,

посредством которых осуществляется переход от данных к эмпирическим фактам, (фиксируются в высказываниях типа: «более половины опрошенных в городе недовольны экологией городской среды». Конечная цель естественно-научного исследования состоит в том, чтобы найти законы, которые управляют природными процессами, и предсказать будущие возможные состояния этих процессов.

На теоретическом уровне познания законы отображаются «в чистом виде» через систему соответствующих абстракций. На эмпирическом они изучаются по их проявлению в непосредственно наблюдаемых эффектах. В экспериментальном исследовании они выступают в форме специфических задач, которые сводятся к тому, чтобы установить, как некоторое начальное состояние испытуемого фрагмента природы при фиксированных условиях порождает его конечное состояние. По отношению к такой локальной познавательной задаче вводится

31 Баскаков А.Я, Туленков Н. В. Методология научного исследования. Учебное пособие.— 2-е

изд., испр. — К.: МАУП, 2004. — С.49.

177

особый предмет изучения. Им является объект, изменение состояний которого прослеживается в опыте.

Переход от данных наблюдения к эмпирическим зависимостям предполагает элиминацию из наблюдений содержащихся в них субъективных моментов. Чтобы получить эмпирический факт, необходимо осуществить два типа операций. Во-первых, рациональную обработку данных и поиск в них инвариантного содержания.

Но тогда возникает проблема: для установления факта нужны теории, а они должны проверяться фактами. Безусловно, при установлении эмпирического факта использовались полученные ранее теоретические законы и положения. В

формировании факта участвуют теоретические знания, которые были ранее проверены независимо. Что же касается новых фактов, то они могут служить основой для развития новых теоретических идей и представлений. В свою очередь новые теории, превратившиеся в достоверное знание, могут использоваться в процедурах интерпретации при эмпирическом исследовании других областей действительности и формировании новых фактов.

Таким образом, при исследовании структуры эмпирического познания выясняется, что не существует чистой научной эмпирии, не содержащей в себе примесей теоретического. Но это не является препятствием для формирования объективно истинного эмпирического знания, а выступает условием такого формирования.

3. Специфика соотношения теоретического и эмпирического в технических науках, особенности теоретико-методологического

синтеза знаний в технических науках

Эмпирическое исследование базируется на практическом взаимодействии исследователя с объектом. Оно предполагает осуществление наблюдений и экспериментальную деятельность. Применяются и понятийные средства – эмпирический язык, в котором взаимодействуют эмпирические термины и термины теоретического языка. Смыслом эмпирических терминов являются абстракции, выделяющие набор свойств и отношений вещей. Реальные объекты

178

представлены в эмпирическом познании в образе идеальных объектов,

обладающих фиксированным и ограниченным набором признаков.

В теоретическом исследовании объект может изучаться только опосредованно, в мысленном эксперименте. Язык теоретического исследования отличается от языка эмпирических описаний. В качестве его основы выступают теоретические термины, смыслом которых являются теоретические идеальные объекты. Например, материальная точка, абсолютно чёрное тело, идеальный товар, идеализированная популяция. Идеализированные объекты, в отличие от эмпирических, наделены признаками, которых нет ни у одного реального объекта.

Так материальную точку определяют как тело, лишённое размеров, но сосредоточивающее в себе всю массу тела. Задачей теоретического исследования является познание сущности в чистом виде. Введение в теорию абстрактных объектов позволяет решать эту задачу.

Эмпирический и теоретический типы познания различаются и по методам.

На эмпирическом уровне чаще всего применяются эксперимент и наблюдение. В

теоретическом исследовании применяются: метод построения идеализированного объекта; мысленный эксперимент с ними; методы логического и исторического исследования и др.

Эмпирическое исследование ориентировано на изучение явлений и зависимостей между ними. Сущностные связи не выделяются в чистом виде, но они высвечиваются в явлениях. На уровне теоретического познания происходит выделение сущностных связей в чистом виде. Сущность объекта – взаимодействие ряда законов, которым подчиняется данный объект. Задача теории заключается в том, чтобы, расчленив эту сложную сеть законов на компоненты, затем воссоздать шаг за шагом их взаимодействие и таким образом раскрыть сущность объекта.

Эмпирическое познание способно обнаружить действие объективного закона и фиксирует это в форме эмпирических зависимостей. Эмпирическая зависимость – результат индуктивного обобщения опыта и представляет собой

179

вероятностно-истинное знание. Теоретический закон – всегда знание достоверное.

Теория не строится путем индуктивного обобщения опыта.

Функционирование технической теории осуществляется «челночным»,

итерационным путём. Сначала формулируется инженерная задача создания определённой технической системы. Затем она представляется в виде идеальной конструктивной (т. е. структурной) схемы, которая преобразуется в схему естественного процесса (т. е. поточную схему), отражающую функционирование технической системы. Для расчёта и математического моделирования этого процесса строится функциональная схема, отражающая определённые математические соотношения. Инженерная задача переформулируется в научную проблему, а затем в математическую задачу, решаемую дедуктивным путём. Этот путь называется анализом схем.

Обратный путь – синтез схем – позволяет на базе имеющихся конструктивных элементов (вернее, соответствующих им абстрактных объектов)

по определённым правилам дедуктивного преобразования синтезировать новую техническую систему (точнее, её идеальную модель, теоретическую схему),

рассчитать её основные параметры и проимитировать функционирование.

Решение, полученное на уровне идеальной модели, последовательно трансформируется на уровень инженерной деятельности, где учитываются второстепенные, с точки зрения идеальной модели, инженерные параметры и проводятся дополнительные расчёты, поправки к теоретическим результатам.

Полученные теоретические расчёты должны быть скорректированы в соответствии с различными инженерными, социальными, экологическими,

экономическими и т. п. требованиями. Это может потребовать введения соответствующих новых элементов в состав теоретических схем, которые можно рассматривать как коннотации (дополнительные сопутствующие признаки) этих схем и одновременно как ограничения, накладываемые на эти схемы их конкретной реализацией.

Формулировка системы коннотаций и ограничений, которые вводятся в

виде особых элементов в состав теоретических схем технической теории, может

180