Моделирование как средство научного познания

Все виды духовной деятельности человека, в том числе и научной, осуществляются не изолированными индивидами, а являются общественными процессами. Они имеют общественно-исторически сложившиеся способы и средства построения и оперирования объектами, их идеализации, фиксации и преобразования. Научно-теоретическое мышление также обладает определенными средствами, о которых мы говорили выше, — символическими и знаковыми системами. Благодаря им, как отмечает М. К. Мамардашвили, происходит «отделение человеком от себя определенной формы субъективной деятельности и вынесение ее вовне в качестве вещественного объекта и вещественных условий интеллектуального труда...» [186, стр. 17]. Так строятся

319

идеализированные объекты, воспроизводящие существенные для практической деятельности стороны действительности. Теоретическое мышление «означает прежде всего создание специфических научных объектов (специфической предметности) и мышление о действительности посредством их, через них» [186, стр. 18—19].

В принципе такое мышление не имеет своим объектом эмпирическое многообразие непосредственно данных вещей — оно подходит к ним через эту специфическую идеализированную предметность и лишь тогда реализует свой собственно научный взгляд. На эту предметность «как бы нанизывается вся масса эмпирически наблюдаемых свойств и связей действительности, которые в этом случае берутся научно, а не каким-либо иным возможным для сознания образом. Человек оказывается в положении исследователя по отношению к ним» [185, стр. 18]. Такое понимание «научной предметности» позволяет преодолеть бытующую еще (особенно в педагогических дисциплинах) натуралистическую еетрактовку, связанную с эмпирической теорией познания вообще и с эмпирической теорией понятия в частности.

Материальными средствами идеализации и построения научной предметности служат символы и знаки, а также их смешанные формы. Символы — это, говоря словами Гегеля, чувственные представители некоторого рода (они могут сочетаться со знаками, например со словесно-знаковым обозначением). Чувственная форма символа подобна тем объектам, которые он представляет. Например, вещественно представленная шкала твердости — это символ определенной упорядоченности по отношению к свойству «твердость». Чувственная форма самого знака не имеет физического подобия с обозначаемым им объектом (к знаковым системам относятся естественный язык, искусственные научные знаки, например математические)¹.

320

Особым видом символо-знаковой идеализации в науке служит моделирование. Сейчас этот термин используется весьма широко и часто в разных значениях. На наш взгляд, наиболее приемлемым является следующее определение, данное В. А. Штоффом: «Под моделью понимается такая мысленно представляемая или материально реализованная система, которая, отображая или воспроизводя объект исследования, способна замещать его так, что ее изучение дает нам новую информацию об этом объекте» [347, стр. 19]. Приведем характеристику моделирования, данную этим автором, наиболее адекватно выражающую существо этого способа познания.

В. А. Штофф выделяет типы моделей — вещественные и мысленные (идеальные). Первые относятся им к сфере деятельности практической, вторые — теоретической. Конечно, правомерно общее подразделение моделей на вещественные и мысленные, но вместе с тем, во-первых, все они относятся к сфере теоретического познания, во-вторых, и вещественные модели служат средством построения идеализованного объекта (в этих двух пунктах В. А. Штофф дает, на наш взгляд, неточную квалификацию характера моделей). Вещественные модели допускают предметное преобразование, мысленные же, естественно, — лишь мысленное преобразование. Первый тип подразделяется на три подтипа: 1) модели, отображающие пространственные особенности объектов (например, макеты), 2) модели, имеющие физическое подобие с оригиналом (например, модель плотины), 3) математические и кибернетические модели, отображающие структурные свойства объектов. Мысленные модели делятся на: 1) образно-иконические (чертежи, рисунки, шары и стержни и т. п.), 2) знаковые модели (например, формула алгебраического уравнения и т. п.). Знаковые модели требуют специальной интерпретации, без которой — сами по себе — они теряют функцию моделей.

Любая модель, по справедливому мнению В. А. Штоффа, должна быть наглядной. Но это

321

своеобразная наглядность. Так, своеобразие наглядности вещественной модели состоит в том, что ее восприятие неразрывно связано с теоретическим пониманием ее строения. «Наглядность восприятия вещественной модели предполагает вместе с тем значительное участие мышления, применение накопленных теоретических знаний, аккумулированного опыта. Воспринимая модель, экспериментатор... понимает, что в ней происходит» [347, стр. 283—284].

Трудным является вопрос о наглядности знаковых моделей, так как отдельные их элементы никакого сходства с оригиналом не имеют. Вместе с тем, как верно отмечает В. А. Штофф, научные знаковые системы, будь то в математике, химии и т. д., в структуре своих построений воспроизводят, копируют структуру объекта. Например, химическая формула — это знаковая модель, связь и последовательность элементов которой передают характер реальной химической связи, строение вещества. Конечно, как и во всякой другой форме моделей, это воспроизведение приблизительное, упрощающее, схематизирующее реальный объект.

В. А. Штофф приводит слова известного американского ученого Р. Феймана, который говорил: «Химическая формула — это просто картина... молекулы. Когда химик пишет формулу на доске, он, грубо говоря, пытается нарисовать молекулу в двух измерениях» (цит. по [347, стр. 163]). Аналогичное соображение о математических формулах высказал в свое время выдающийся русский математик П. Б. Чебышев: «Всякое отношение между математическими символами отображает соответствующие соотношения между реальными вещами» (цит. по [16, стр. 37]). Иными словами, знаковые модели отображают связи и отношения реальных объектов, и в этом смысле связи и отношения между отдельными символами (знаками математическими, химическими и т. д.) можно считать наглядным выражением оригинала).

Модели, как известно, широко используются в экспериментах. Вместо изучения какого-либо реального

322

объекта по тем или иным причинам целесообразно исследовать его заместителя, воспроизводящего объект в том или ином отношении. Исследование такого заместителя позволяет получить новые сведения о самом объекте — в этом и состоит главная функция этого заместителя как модели.

Но модели — не простые заместители объектов. Условия создания, например, вещественной модели таковы, что «в ней выделены и закреплены в ее элементах и отношениях между ними существенные и необходимые связи, образующие вполне определенную структуру» [347, стр. 281]. Модели — это форма научной абстракции особого рода, в которой выделенныесущественные отношения объекта закреплены в наглядно-воспринимаемых и представляемых связях и отношениях вещественных или знаковых элементов. Это своеобразное единство единичного и общего, при котором на первый план выдвинуты моменты общего, существенного характера.

Следует подчеркнуть, что наглядно-образное, конкретно-предметное выражение существенных отношений действительности не есть акт их элементарного и первичного «чувственного усмотрения». Модели и связанные с ними модельные представления являются продуктами сложной познавательной деятельности, включающей прежде всего мыслительную переработку исходного чувственного материала, его очищение от случайных моментов и т. д. Модели выступают как продукты и как средство осуществления этой деятельности.

При рассмотрении моделирования мы выявили своеобразную форму соединения чувственного и рационального в познании. Вопрос о соотношении этих моментов нуждается в более подробном анализе.