- •Раздел I. Научное познание как социокультурный феномен
- •Глава 1. Особенности научного познания и его роль в современной цивилизации Наука в техногенном мире
- •Глобальные кризисы и проблема ценности научно-технического прогресса
- •Специфика научного познания Главные отличительные признаки науки
- •Научное и обыденное познание
- •Глава 2. Генезис научного познания
- •Состояние «преднауки» и развитая наука
- •Духовная революция Античности. Философия и наука
- •Идея экспериментального естествознания
- •Раздел II.
- •Глава 3.
- •Концепция исследовательских программ и.Лакатоса
- •Нормальная наука т.Куна
- •Концепция неявного знания м. Полани и многообразие научных традиций
- •Трудности и проблемы
- •Глава 4. Строение науки как традиции На что похожа наука
- •Понятие куматоида
- •Социальные куматоиды и социальные эстафеты
- •Типы и связи научных программ
- •Наука и социальная память
- •Исследовательские и коллекторские программы
- •Эстафетная модель науки
- •Пути формирования науки
- •Конфликт программ и понятие модели
- •Глава 5. Новации и их механизмы Типы новаций в развитии науки
- •Разнообразие новаций и их относительный характер
- •Новые методы и новые миры
- •Незнание и неведение
- •Что такое открытие?
- •Традиции и новации
- •Концепция «пришельцев»
- •Явление монтажа
- •Традиции и побочные результаты исследования
- •Движение с пересадками
- •Метафорические программы и взаимодействие наук
- •Проблема стационарности социальных эстафет
- •Глава 6. Традиции и феномен знания
- •«Третий мир» Карла Поппера
- •Знание как механизм социальной памяти
- •Строение знания и его содержание
- •Понятие репрезентатора
- •Описания и предписания
- •Репрезентация в художественном мышлении
- •Глава 7.
- •Наука как система с рефлексией
- •Понятие рефлексирующей системы
- •Что такое научная рефлексия?
- •Сократический диалог и рефлексия
- •Аналогии с естествознанием
- •Парадоксы рефлексии и проблемаисследовательской позиции
- •Рефлексия и деятельность
- •Рефлексивная симметрия и связи научных дисциплин Эпизод в становлении палеогеографии
- •Рефлексивная симметрия
- •Рефлексивная симметрия и симметрия знания
- •Предмет-предметные и программно-предметные дисциплинарные комплексы
- •Объектно-инструментальные дисциплинарные комплексы
- •История науки и кумулятивизм
- •Раздел III. Структура и динамика научного познания
- •Глава 8. Эмпирический и теоретический уровни научного исследования
- •Понятия эмпирического и теоретического(основные признаки)
- •Структура эмпирического исследования
- •Эксперименты и данные наблюдения
- •Систематические и случайные наблюдения
- •Процедуры перехода к эмпирическим зависимостям и фактам
- •Структура теоретического исследования
- •Теоретические модели в структуре теории
- •Особенности функционирования теорий. Математический аппарати его интерпретация
- •Основания науки
- •Идеалы и нормы исследовательской деятельности
- •Научная картина мира
- •Философские основания науки
- •Глава 9. Динамика научного познания
- •Взаимодействие научной картины мира и опыта Картина мира и опытные факты на этапе становления научной дисциплины
- •Научная картина мира как регулятор эмпирического поиска в развитой науке
- •Формирование частных теоретических схем и законов
- •Процедуры конструктивного обоснования теоретических схем
- •Логика открытия и логика оправдания гипотезы
- •Логика построения развитых теорий в классической физике
- •Особенности формирования научной гипотезы
- •Парадигмальные образцы решения задач
- •Особенности построения развитых, математизированных теорий в современной науке
- •Применение метода математической гипотезы
- •Особенности интерпретации математического аппарата
- •Глава 10. Научные революции и смена типов научной рациональности Феномен научных революций
- •Что такое научная революция?
- •Научная революция как выбор новых стратегий исследования
- •Глобальные научные революции: от классической к постнеклассической науке
- •Исторические типы научной рациональности
- •Раздел IV. Философия техники (Горохов в.Г.)
- •Глава 11.
- •Предмет философии техники
- •Что такое философия техники?
- •Что такое техника?
- •Техника в исторической ретроспективе
- •Как в технике формировалось рациональное обобщение?
- •Проблема соотношения науки и техники
- •Линейная модель
- •Эволюционная модель
- •Техника науки и технические науки
- •Специфика естественных и технических наук
- •Технические науки и прикладное естествознание
- •Технические и естественные науки – равноправные партнёры
- •Фундаментальные и прикладные исследования в технических науках
- •Глава 12. Физическая теория и техническая теория. Генезис классических технических наук Структура технической теории
- •Теоретические схемы и абстрактные объекты технической теории
- •Эмпирическое и теоретическое в технической теории
- •Функционирование технической теории Анализ и синтез схем
- •Аппроксимация теоретического описания технической системы
- •Формирование и развитие технической теории Основные фазы формирования технической теории
- •Эволюционное и революционное развитие технической теории
- •Глава 13. Современный этап развития инженерной деятельности и проектированияи необходимость социальной оценки техники
- •Классическая инженерная деятельность Становление инженерной профессии
- •Изобретательская деятельность
- •Инженерные исследования
- •Проектирование
- •Системотехническая деятельность
- •Этапы разработки системы
- •Фазы и операции системотехнической деятельности
- •Кооперация работ и специалистов в системотехнике
- •Социотехническое проектирование Техническое изделие в социальном контексте
- •Новые виды и новые проблемы проектирования
- •Проблема оценки социальных, экологических и других последствий техники Цели современной инженерной деятельности и её последствия
- •Оценка современного научно-технического прогресса: конструктивные решения
Аппроксимация теоретического описания технической системы
Функционирование технической теории направлено на аппроксимацию полученного теоретического описания технической системы, его эквивалентное преобразование в более простую и пригодную для проведения расчётов схему, сведение сложных случаев к более простым и типовым, для которых существует готовое решение. Поэтому главное внимание в технической теории направлено на разработку типовых способов решения инженерных задач, стандартных методик проведения инженерных расчётов как можно более простыми средствами. Этим определяется в значительной степени и характер технической теории, доказывающей правомерность такого рода эквивалентных преобразований и аппроксимаций.
Слово «аппроксимация» в своём первоначальном значении в математике означает замещение каких-либо математических функций или расчётных схем другими, приближённо выражающими их, эквивалентными им в определённом отношении, а также более простыми функциями или расчётными схемами, для которых уже существуют или могут быть получены известные решения. В технических науках это понятие получило более широкое толкование как процедура решения инженерных задач на теоретических схемах с помощью ряда их эквивалентных замен и упрощений. Сущность метода аппроксимации заключается в компромиссе между точностью и сложностью расчётных схем. Точная аппроксимация обычно приводит к сложным математическим соотношениям и расчётам. Слишком упрощённая эквивалентная схема технической системы снижает точность расчётов. Немецкий инженер А. Ридлер ещё в начале ХХ столетия подчёркивал, что «точное» решение задачи, конечно, является наилучшим, но только если оно соответствует всем практическим условиям данного случая. В этом, собственно говоря, коренится различие чисто математического доказательства и приближенного вычисления в технике, где запутанные доказательства и пространные вычисления могут только помешать проникнуть в суть дела и решить задачу. Эту особенность применения математики в инженерном деле отмечал ещё создатель теории корабля академик А. Н. Крылов. Он критиковал тот суеверный страх перед приближенными вычислениями, который прививается в высших учебных заведениях будущим инженерам. Аппроксимирующие выражения и схемы должны по возможности точно выражать характер аппроксимирующей функции или схемы и в то же время быть как можно проще, чтобы и математические решения были более простыми. Надо подчеркнуть, что для одного режима функционирования технической системы может оказаться предпочтительнее один вид аппроксимации, для других режимов – другие виды.
Таким образом, в технической теории заданы и специально нормированы не только правила соответствия функциональных, поточных и структурных схем, т. е. эквивалентные преобразования их друг в друга, но и правила преобразования абстрактных объектов, в рамках каждого такого слоя теоретических схем. При этом ведущую роль в технической теории играют структурные схемы, описывающие в идеализированной форме конструкцию технической системы, поскольку именно через них полученные теоретически результаты решения инженерных задач транслируются в область инженерной практики. В естественной науке подобные схемы выполняют вспомогательную роль – обобщённого описания экспериментальных ситуаций – и, как правило, в процессе систематического изложения теории, например, в учебниках или совсем опускаются, или приводятся лишь в качестве иллюстративных примеров.
Весьма показательно в этом плане сравнить первый учебник по радиотехнике «Научные основания беспроволочной телеграфии», изданный А.П. Петровским в Санкт-Петербурге в 1913 г., и опубликованный им примерно в то же время курс физики. Написанные одним и тем же автором и посвящённые, по сути дела, одного и того же рода физическим явлениям эти книги демонстрируют различия технической и физической теорий уже теми акцентами, которые делает автор в изложении учебного материала. В учебнике по радиотехнике Петровский большое внимание уделяет анализу и развитию различных конструктивных схем радиотехнических устройств (таких, как схема с заземлённой сеткой, регенеративный и суперрегенеративный приёмники, супергетеродин, рефлексивные схемы и т. д.). Наряду с описанием разделов классической электродинамики и элементов электротехники, в этом учебнике содержится первичная классификация радиотелеграфных станций по типам схем и техническим характеристикам, попытка их обобщённого рассмотрения и разработка специального концептуального аппарата для их описания (структурные схемы). Конкретное же описание радиотелеграфных станций концентрируется в особых работах, не претендующих на теоретическое рассмотрение. Детальное изложение физической теории также выносится здесь за скобки, поскольку оно должно содержаться в соответствующем курсе физики. Это изложение автор даёт в своём учебнике по физике, где мы находим традиционное изложение электродинамики, безотносительно к радиотехнике, не считая, правда, формального упоминания передачи энергии на расстояние. Однако и те разделы электродинамики, которые вошли в учебник по радиотехнике, описываются уже с ориентацией на решение определённых задач. В нем различаются физические параметры электромагнитных волн и соответствующие им характеристики процесса передачи, т. е. искусственно воссозданного в функционировании радиотехнического устройства электродинамического процесса (поточные схемы). Одновременно происходит формирование функциональных (математических) схем радиотехники. Уже второе издание учебника А. А. Петровского в значительной степени основано на применении математического аппарата. В этом издании приводятся наряду с традиционным для физической науки доказательством теорем различные расчёты (главным образом с применением графических методов), типовые числовые примеры, искусственные приёмы, а также образцы математического решения инженерных задач. По словам самого автора, к этому времени радиотелеграфия превратилась в новый отдел науки, изучающий применение электричества и магнетизма в практике.
Основные различия естественнонаучной и технической теорий проявляются прежде всего в плане особого видения мира, т. е. универсума исследуемых в данной теории объектов и способов их теоретического представления. В естественной науке это видение выражается в научной картине мира, в которой любые реальные объекты рассматриваются как естественные, независящие от человеческой деятельности. В технических науках развиваются иные принципы онтологизации, связанные с жёсткой ориентацией на инженерную деятельность.
Поскольку инженер обычно ограничен в выборе конструктивных элементов и способов их изготовления, конструктивные и технологические параметры оказывают существенное влияние на выбор структурной и соответствующей ей поточной схем технической системы, а это, в свою очередь, определяет и те математические средства, которые могут быть использованы для её расчёта. Поэтому техническая теория содержит несколько теоретических слоев, ориентированных на различные реализации технической системы. Например, для теоретической радиотехники это будут теория радиопередатчиков, теория усилителей (выделяемые по функциональному признаку); импульсная техника, техника сверхвысоких частот (выделяемые по типу естественного процесса, протекающего в технической системе); теория электронных и ионных приборов, теория полупроводников (выделяемые по конструктивно-технологическому принципу) и т. д. Каждая такая теория более полно учитывает особенности тех или иных режимов функционирования и конструктивно-технические и технологические параметры технических систем и их элементов. Однако все вышеназванные теории опираются на одну базовую техническую теорию, исследующую общие свойства электродинамических процессов в радиотехнических устройствах, т. е. получение, передачу, распространение в пространстве, приём и различные преобразования электромагнитных волн в разных физических средах. Эта базовая техническая теория генетически определяется соответствующей базовой естественнонаучной теорией, в данном случае – электродинамикой. Базовый естественный процесс для всех этих теорий один, хотя для описания действия конструктивных элементов данной технической системы применяются и другие естественнонаучные теории, основанные на иных физических процессах (квантовая теория излучения, электромагнитная теория Лоренца и т. д.).
Таким образом, функционирование технической теории заключается в решении определённого типа инженерных задач с помощью развитых в теории методик, типовых расчётов, удобных для применения в различных более специальных научно-технических и инженерно-проектных исследованиях и разработках. Создание же новых таких методик, выработка правил и доказательство теорем об адекватности эквивалентных преобразований и допустимых аппроксимаций, конструирование новых типовых теоретических схем и моделей относится к развитию технической теории. Но вначале остановимся на особенностях формирования технических теорий.