Раздел I. Научный метод

53

В зависимости от характера используемых в научном исследовании моделей различают несколько видов модели­рования.

1. Мысленное (идеальное) моделирование. К этому виду моделирования относятся самые различные мысленные пред­ставления в форме тех или иных воображаемых моделей. Например, в идеальной модели электромагнитного поля, созданной Дж. Максвеллом, силовые линии представля­лись в виде трубок различного сечения, по которым течет воображаемая жидкость, не обладающая инерцией и сжи­маемостью. Модель атома, предложенная Э. Резерфордом, напоминала Солнечную систему: вокруг ядра ("Солнца") об­ращались электроны ("планеты"). Следует заметить, что мысленные (идеальные) модели нередко могут быть реали­зованы материально в виде чувственно воспринимаемых фи­зических моделей.

2. Физическое моделирование. Оно характеризуется фи­зическим подобием между моделью и оригиналом и имеет целью воспроизведение в модели процессов, свойственных оригиналу. По результатам исследования тех или иных фи­зических свойств модели судят о явлениях, происходящих (или могущих произойти) в так называемых "натуральных условиях". Пренебрежение результатами таких модельных исследований может иметь тяжелые последствия. Поучи­тельным примером этого является вошедшая в историю ги­бель английского корабля-броненосца "Кэптэн", построен­ного в 1870 г. Исследования известного ученого-корабле­строителя В. Рида^проведенные на модели корабля, выя­вили серьезные дефекты в его конструкции. Но заявление ученого, обоснованное опытом с "игрушечной моделью", не было принято во внимание английским Адмиралтей­ством. В результате при выходе в море "Кэптэн" перевер­нулся, что повлекло за собой гибель более 500 моряков.

В настоящее время физическое моделирование широко используется для разработки и экспериментального изуче­ния различных сооружений (плотин электростанций, оро­сительных систем и т. п.), машин (аэродинамические каче­ства самолетов, например, исследуются на их моделях,

54

Концепции современного естествознания

обдуваемых воздушным потоком в аэродинамической тру­бе), для лучшего понимания каких-то природных явлений, для изучения эффективных и безопасных способов ведения горных работ и т. д.

3. Символическое (знаковое) моделирование. Оно связа­но с условно-знаковым представлением каких-то свойств, отношений объекта-оригинала. К символическим (знако­вым) моделям относятся разнообразные топологические и графовые представления (в виде графиков, номограмм, схем и т. п.) исследуемых объектов или, например, модели, представленные в виде химической символики и отражаю­щие состояние или соотношение элементов во время хими­ческих реакций.

Особой и очень важной разновидностью символическо­го (знакового) моделирования является математическое мо­делирование. Символический язык математики позволяет выражать свойства, стороны, отношения объектов и явле­ний самой различной природы. Взаимосвязи между различ­ными величинами, описывающими функционирование та­кого объекта или явления, могут быть представлены соот­ветствующими уравнениями (дифференциальными, интег­ральными, интегро-дифференциальными алгебраическими) и их системами. "Получившаяся система уравнений вместе с известными данными, необходимыми для ее решения (на­чальные условия, граничные условия, значения коэффи­циентов уравнений и т. п.), называется математической моделью явления"¹.

Математическое моделирование мЛкет применяться в особом сочетании с физическим моделированием. Такое сочетание, именуемое вещественно-математическим (или предметно-математическим) моделированием, позволяет исследовать какие-то процессы в объекте-оригинале, заме­няя их изучением процессов совсем иной природы (проте­кающих в модели), которые, однако, описываются теми же математическими соотношениями, что и исходные

¹ Самарский А. А. Что такое вычислительный эксперимент?/ Наука и жизнь, 1979. № 2. С. 27.