Модель как опредмеченное знание

Любое научное исследование и процесс познания вообще приводит к новому знанию только в том случае, если нам удается зафиксировать в опре­деленном языке, в объективной форме его ход и результаты. Точнее, сам процесс познания как раз и совершается с помощью средств объективации мысли — разнообразных знаковых систем — речи (устной и особенно широко используемой письменной); языка математики, различных графических средств.

На это можно возразить, что идеи, мысли, гипотезы, теории рождаются в голове индивида и не связаны с наличием или отсутствием в этот момент средств фиксации мысли и с оперированием ими. Возражение такого харак­тера представляет собой вариант гносеологической робинзонады. "Ведь иде­альное, — пишет Я.К.Ребане, — как бы его ни трактовали — только ли в смысле известных психических состояний человека или более широко, в смысле также воплощения человеческих замыслов, деятельности в предме­тах, в их структуре, может существовать только при условии, что оно мате­риализовано, опредмечено..."[31].

Действительно, появление самой простой мысли необходимо предпо­лагает наличие общества и не просто существование его как такового, а включенность данного субъекта в общество. Эта включенность проявляется в том, что субъект любого вида деятельности, в том числе познавательной, "запрограммирован", усвоенными им сознательно или бессознательно пред­ставлениями о мире, и способах деятельности, навыками и нормами, храня­щимися в социальной памяти. Она проявляется также в использовании мате­риальных средств, без которых никакая мысль не может стать принадлежа­щей обществу. Но она не может стать принадлежащей и индивиду, если она не сформулирована, не выражена в таких средствах. Мысль с помощью этих средств (речи, книгопечатания, рисунка, чертежа, звукозаписи, изображения на экране и т.п.) "отчуждается" от породившего ее человека, но они же (средства) дают возможность людям, в том числе и автору данной мыли, овладеть ею.

"О наших мыслях, — замечает Гегель, — мы знаем только тогда, ко­гда имеем определенные, действительные мысли, когда мы дает им форму предметности, различенности от нашего внутреннего существа, следователь­но, форму внешности, и притом такой внешности, которая в то же время но­сит на себе печать высшего внутреннего. Таким внутренним внешним являет­ся единственно только членораздельный звук, слово"[32]. Данное суждение Ге­геля можно, вероятно, без большой натяжки отнести и к другим средствам объективации мысли.

Это овладение своим собственным мышлением предполагает, следова­тельно как и в процессе материального производства, опредмечивание сущ­ностных сил человека и последующее распредмечивание. Процесс такого постоянного перехода от субъективного бытия мысли к предметному ее во­площению и от предметного вновь к субъективному, но уже на более высоком качественном уровне — и есть процесс мышления. В таких формах протекает он как общественный процесс и в этих же формах, ибо других не существует, мыслительная деятельность реализуется индивидом, поскольку последний участвует в этом общественном процессе. Б. А.Лекторский говорит по этому поводу следующее: "... внешняя деятельность в виде оперирования теми или иными предметами, значками, схемами и т.д. — это не просто одно из средств объективации "подлинной" деятельности мышления, совершающейся "в уме", а ее постоянная основа и исходный пункт формирования"[33].

Опредмечивание мышления проявляется в специфических формах, обусловленных глубокой дифференциацией мыслительной деятельности на различные ее виды. Одни из них наиболее близки по своим параметрам про­цессу создания материальных благ, другие в ходе исторического развития утратили непосредственную связь с материальным производством. Некото­рые из них обладают ярко выраженной предметностью. Это относится, в частности, к тем из них, которые связаны с построением и преобразованием чертежей, схем, графиков, диаграмм, используемых в познании.

Научное исследование всегда направлено на познание свойств, функ­ций какого-либо явления, выступающего его объектом. "Научное исследова­ние, — пишет, например, И.Г.Герасимов, — это такое систематическое и целенаправленное изучение объектов, в котором используются средства и методы науки и которое завершается формулированием знаний об изучаемых объектах"[34]. Следовательно, результатом, продуктом, научного изучения будут знания об объектах, подвергавшихся исследованию. Задача, которой опреде­ляется направление усилий ученого, может быть представлена в простейшем случае эмпирического исследования следующим образом: имеется некоторый объект; необходимо выяснить, открыть, каковы его свойства, каким образом он функционирует.

Отметим, что практическим результатом исследования может быть как описание на естественном языке, так и какое-либо изображение — график, диаграмма, схема, чертеж, карта. Чертеж, схема и т.п. в этом случае служат средством фиксации и хранения знаний.

Все эти графические средства позволяют моделировать различные процессы и явления. Многие типы изображений (географические карты, диа­граммы "состав — свойство" в аналитической химии, функциональные схемы и т.п.) будучи теоретическими моделями, аналогичны по некоторым функци­ям теоретическому построению, выраженному в высказываниях или алгебраических формулах[35]. Они позволяют предсказать параметры движения мо­делируемой системы, объяснить ее "поведение", открыть ранее неизвестные явления. Скажем, многие географические открытия были сделаны на карте.

Так, например, была открыта расположенная в густонаселенной поло­се, известная ныне каждому школьнику Среднерусская возвышенность. В 80- х гг. XIX в. по материалам инструментальных съемок были построены карты Европейской России, в корне изменившие представление о строении рельефа поверхности этой части страны. "Взамен укоренившегося представления о двух грядах возвышенностей — Урало-Балтийской и Урало-Карпатской, вытянутых с востока на запад и разделенных низменной полосой, А.А.Тилло установил, руководствуясь картой, существование двух возвышенностей ме­ридионального простирания, названных им Среднерусской и Приволжской"[36].

Модель и теория

С методологической точки зрения чертежи, графики, схемы и подоб­ные им средства, широко используемые в конструкторской и познавательной деятельности, могут иметь различные функции. Например, функции чертежа, выполненного в ортогональной проекции, изображающего какую-либо маши­ну или се деталь, существенно отличается от функции принципиальной схемы радиотехнического прибора. В первом случае отображается форма элементов и пространственная структура всего устройства, во втором — система функ­циональных связей, соединяющих элементы в единое целое.

Эти различия сложились исторически и характеризуют этапы развития средств и способов отображения объектов в отдельных сферах науки и техни­ки. Весьма примечателен в этом отношении один из этапов развития радио­техники.

Статья А.С.Попова, опубликованная в "Журнале Русского физико- химического общества" в 1896 г. на заре эры радио, сопровождалась рисун­ком, выполненным, вероятно, рукой автора[37], представлявшего собой перене­сенное на плоскость из трехмерного пространства графическое изображение прибора в его первоначальном варианте. Рисунок фиксирует внешнюю конст­руктивную форму деталей и прибора в целом. В этом, вероятно, первом в истории техники изображении радиоприбора можно отметить особенности, эволюция которых привела к современным средствам построения радиосхем. Поскольку для успешного функционирования прибора решающее значение имеют электрические связи его элементов (деталей), изображение смещено таким образом, чтобы электрические связи последних можно было четко передать на рисунке. В реальном приборе его детали соединены проводами (проводниками), замыкающими их в непрерывную электрическую цепь. Что­бы изобразить эту цепь, пришлось построить рисунок так, что он фактически сочетал в себе изображение деталей и общий вид прибора (план). Сами про­вода (проводники) показаны на рисунке четкими линиями, позволяющими легко проследить образованную ими цёпь и ее элементы.

Дальнейшее развитие радиотехники показало, что приборы, имеющие различное конструктивное оформление, собранные из отличающихся друг от друга по внешнему виду деталей, могут выполнять одинаковые функции. Чтобы сопоставить функции двух или большего числа таких приборов и по­строить на базе такого сопоставлению теорию, объясняющую их действие, необходимо было выработать средства, которые позволяли бы изобразить одинаковым знаком конструктивно отличающиеся элементы этих приборов, выполняющие одни и те же функции.

Рисунки типа описанного выше, давали мало возможностей для сопос­тавления. Критическая ситуация была преодолена созданием специфических графических средств для изображения элементов и приборов в целом. Один графический прием для этого уже был выработан: провода изображались на рисунке линиями. Однако построенная из таких линий графическая сеть, передающая структуру функциональных связей, не могла быть использована для объяснения действия прибора, пока не было средств для представления одинаковых по функциям, но разных по конструкции элементов прибора таким образом, чтобы их можно было легко идентифицировать.

Прогресс в этой области связан с формированием категориального (понятийного) аппарата теории радиотехники. Используя понятия, сформули­рованные на естественном (этническом) языке, ученые, работающие в этой области, пришли к терминологии, в которой элементы радиотехнических устройств обозначались терминами по их функциям независимо от их внеш­ней формы и других конструктивных особенностей, что и было закреплено соответствующим словоупотреблением.

Следующий шаг в этом направлении был сделан, когда термин, выра­женный словом, записанным с помощью общеупотребительной формы пись­ма, был заменен на схематических изображениях приборов условным графи­ческим знаком. Пока единообразные знаки не появились, изображение каж­дого элемента (детали), как правило, сопровождалось надписью, указываю­щей его функции: "батарея", "телефон" и т.п. Эти условные знаки выражали соответствующие понятия, включенные в теорию радиотехники и обозначали соотнесенные с этими понятиями реальные элементы устройств. Скажем конденсатор изображается знаком независимо от его конструктивного оформления. Это обозначение не просто выражало тот же смысл, что и записанный буквами термин, т.е. фиксировало определенные свойства данного класса объектов, скажем, способность пропускать переменный ток различной (в зависимости от емкости) частоты и не пропускать постоянный ток.

Унифицированные идеографические изображения отдельных приборов принципиально отличаются от словесных терминов тем, что дают возможность сформировать операциональную знаковую систему, позволяющую легко создавать и перестраивать огромное количество вариантов схем радиотехнических устройств (скажем, на схеме "сразу видно" будет ли вообще функ­ционировать данная конструкция ^:или нет). В этой связи можно отметить сходство таких средств с буквенной символикой алгебре. Эти модели строится строиться для отображения уже созданных в материале радиотехнических устройств. Но чаще всего они используются при конструировании радиоаппаратуры в качестве проекта устройства, обладающего заданными свойствами.

Следует отметить еще одно существенное обстоятельство, вытекающее из особенностей исторического развития: графических средств применяемых в науке и технике. История радиотехники демонстрирует здесь такой путь развития познания, который не укладывается в представления о переходе от чувственного к вербальному отображению как высшей ступени познания. Словесно-понятийное освоение этой сферы реальности оказывается лишь посредствующим этапом для выработки более адекватных в данном случае модельно-изобразительных средств. Эти средства могут быть выработаны лишь тогда, когда данная область действительности предварительно изучена и когда сформирован понятийный аппарат для ее описания на естественном языке.

Надо сказать, что те же самые графические знаки используются в тео­рии радиотехники и для передачи содержания абстрактных понятий. Напри­мер приведенный выше знак может^: иметь смысл "емкость вообще", любая электрическая емкость. Различие состоит в том, что на принципиальной схе­ме какого-либо конкретного типа радиотехнических устройств рядом с таким знаком обычно указывается величина емкости данного конкретного конденса­тора, тогда как при теоретических построениях этот знак может обозначать не только соответствующий элемент конструкции, но и емкость, которой не со­ответствует никакого реального элемента (например, так называемую пара­зитную емкость). То же самое можно сказать и о других условных знаках, например, индуктивности и т.д.

Процесс выработки весьма эффективной системы графических знаков и соответствующих теоретических понятий по содержанию можно охарактеризовать как один из видов научной абстракции, а именно абстракцию от несущественных обстоятельств[38]. Обусловленный объективно проявившимися в практике отношениями независимости функций от конструктивного испол­нения элементов (деталей), процесс проходил в значительной мере стихийно.

Принципиальную схему, отображающую функциональные связи эле­ментов радиоустройства, можно рассматривать как сеть связей (граф), узлами которой являются элементы прибора, обозначенные условными знаками. Она, таким образом, оказывается по характеру замещения объектов по крайней мере двухслойным образованием, представляющим сочетание пространст­венной графической модели связи и особого рода графических знаков- идеограмм, обозначающих эмпирические объекты и выражающих соотноси­мые с ними теоретические понятия. Поскольку такая сеть не фиксирует жест­ко пространственного расположения деталей, она сохраняет связность при топологических преобразованиях.

Общий характер процесса формирования способов построения схем в радиотехнике аналогичен процессу становления языка научной теории в дру­гих отраслях естествознания и техники. До появления радиотехники (и отчас­ти параллельно) такой же путь развития прошли изображения электрических устройств проводной связи и электротехники вообще, откуда радиотехника заимствовала некоторые способы изображения деталей[39]. Р.Грегори в назван­ной работе также подчеркивает, что электрические схемы отображают функ­циональные характеристики элементов устройств: "внешнее сходство ушло безвозвратно, выделились те формальные признаки деталей, которые опреде­ляют функциональное назначение каждого компонента схемы. Символы ста­ли отображать функцию, а не структуру, форма символа уподобилась "абстрагированной карикатуре" объекта"[40].

Этот экскурс в историю радиотехники позволяет высказать предполо­жение — радиосхема исторически сформировалась так, что она не просто моделирует какое-то устройство, но представляет собой отображение связей в системе теоретических или эмпирических понятий. Следовательно, пока со­ответствующие понятия не сложились, не было и основы для развития графи­ческой знаковой системы. С другой стороны, появление первых изображений радиотехнических устройств породило потребность в более совершенных схемах. Это, в свою очередь, способствовало кристаллизации понятийного аппарата, т.е. происходило своеобразное взаимодействие словесных и изобра­зительных средств в рамках складывающейся теории.

Как видно, развитие графических средств шло от передачи внешней пространственной формы (что достигается с помощью рисунка и чертежа) к изображению функций. Однако и в том, и в другом случае между этими раз­личными способами изображения существует определенная общность. Эта общность может быть зафиксирована как принадлежность чертежа и радио­схемы (и некоторых других типов изображений) к классу знаковых моделей. Согласно В.А.Штоффу, для знаковых систем, выступающих в качестве моде­лей, должны выполняться известные условия. Во-первых, "элементарный знак знаковой системы, выступающей в качестве модели или выполняющей функции модели, должен обязательно иметь предметное значение, находиться в однозначном отношении к своему предмету и, следовательно, быть его за­местителем... Указанным предметным значением элементарный знак знако­вой модели обладает только в контексте самой системы"[41]. Вторым сущест­венным признаком знаковых моделей в отличие от других (по мнению ука­занного автора) служит то обстоятельство, что знаковая модель, "не являясь отображением объекта (моделируемой системы) на уровне элементов, пред­ставляет собой образ этой системы на уровне структурном. Структура знако­вой модели представляет собой изображение структуры моделируемого объ­екта"[42].

Предшествующее изложение показывает, что понятие знаковой модели охватывает не только изображения, передающие структуру объекта, но и изображения, отображающие систему функциональных связей элементов, связей, обусловливающих целостность объекта. В некоторых случаях, как мы видели, не является обязательным и наличие предметного значения, т.е. ве­щественного объекта (в теоретических схемах). Эти утверждения вполне отвечают характерным особенностям радиосхем.