Идеализация – прием научно-теоретического исследования, основанный на процессе абстракции, формирование идеализированного объекта

Идеализированные объекты не существуют в действительности – например, геометрическая точка, абсолютно упругое тело, прямая, абсолютно черное тело, идеальный газ и т.п. После абстрагирования необходимо выделить интересующие нас стороны или свойства, предельно усилить или ослабить их и представить как свойства некоторого самостоятельного объекта. Это позволяет применить для описания этого объекта точные количественные методы.

Способы формирования идеализированного объекта:

1) Можно абстрагироваться от одних свойств реальных объектов, удерживая в то же время другие их свойства и вводя объект, которому присущи только эти оставшиеся свойства. Например, в ньютоновской механике мы абстрагируемся от всех свойств Солнца и планет и представляем их как движущиеся материальные точки, обладающие лишь гравитационной массой. Нас не интересует их размеры, строение, химический состав и т.п.

2) Можно абстрагироваться от некоторых отношений изучаемых объектов друг к другу. С помощью такой абстракции образуется, например, понятие идеального газа. В реальных газах всегда существует определенное взаимодействие между молекулами. Абстрагируясь от этого взаимодействия и рассматривая частицы газа как обладающие лишь кинетической энергией и взаимодействующие только при соударении, мы получаем идеализированный объект – идеальный газ.

3) Мы можем также приписать реальным объектам отсутствующие у них свойства или мыслить присущие им свойства в некотором предельном выражении. Например, в оптике «абсолютно черное тело» - идеализированный объект, который поглощает всю падающую на него энергию.

4) Идеализированным объектом может стать любой реальный предмет, который мыслится в несуществующих идеальных условиях. Именно таким образом возникает понятие инерции. Представляем себе ситуацию, когда движущееся тело не подвергается никаким воздействиям. В таких идеальных условиях мы можем заключить, что движущееся тело будет двигаться бесконечно долго и при этом прямолинейно и равномерно.

Идеализация используется как на эмпирическом, так и на теоретическом уровне.

Познавательная ценность идеализации обусловлена тем, что посредством идеализации мы выявляем некоторые закономерные тенденции в чистом виде. Получаемые на ее основе теоретические построения позволяют затем эффективно исследовать реальные объекты и явления.

Метод идеализации имеет в то же время определенные ограничения. Развитие научного познания заставляет иногда отказываться от принятых ранее идеализированных представлений. Так произошло, например, при создании Эйнштейном специальной теории относительности, из которой были исключены ньютоновские идеализации «абсолютное пространство» и «абсолютное время». Кроме того, любая идеализация ограничена конкретной областью явлений и служит для решения только определенных проблем.

Будучи разновидностью абстрагирования, идеализация допускает элемент чувственной наглядности. Эта особенность идеализации очень важна для реализации такого специфического метода теоретического познания как мысленный эксперимент.

Мысленный эксперимент – построение мысленной модели и идеализированных условий, воздействующих на модель, планомерное изменение этих условий с целью исследования поведения системы в них.

Отличия мысленного эксперимента от реального:

*не нужно считаться с реальными физическими и иными ограничениями его проведения

*можно абстрагироваться от действия нежелательных факторов, проводя его в идеализированном, «чистом» виде. История развития физики богата фактами использования мысленного эксперимента. Примером могут служить мысленные эксперименты Галилея, приведшие к открытию закона инерции, Эйнштейна, создавшего теорию относительности.

Мысленный эксперимент может иметь большую эвристическую ценность, помогая интерпретировать новое знание, полученное чисто математическим путем. Это подтверждается многими примерами из истории науки. Одним из них является мысленный эксперимент Гейзенберга, направленный на разъяснение соотношения неопределенностей. В этом мысленном эксперименте соотношение неопределенностей было найдено благодаря абстрагированию, разделившему целостную структуру электрона на две противоположные: волну и корпускулу. Тем самым совпадение результата мысленного эксперимента с результатом, достигнутым математическим путем, означало доказательство объективно существующей противоречивости электрона как цельного материального образования и дало возможность понять это в классических понятиях.

Важное значение в теоретическом исследовании играет системный подход.

Системный подход (метод) – это способ теоретического представления и воспроизведения объектов как систем. В центре его внимания находится изучение не элементов как таковых, а, прежде всего структуры объекта (характера и особенностей связи между элементами) и их функцией.

Основные моменты системного подхода:

*установление состава целого, его элементов

*исследование закономерностей соединения элементов в систему, т.е. структуры объекта

*изучение функций системы и ее составляющих

*исследование генезиса системы, ее границ и связей с другими системами.

Одним из важных методов, которые используются на теоретическом уровне познания, является гипотетико-дедуктивный метод. Он заключается в создании системы дедуктивно-связанных между собой гипотез, из которых, в конечном счете, выводят утверждение об эмпирических фактах. Этот метод начал использоваться еще в 17 веке, но объектом методологического анализа стал сравнительно недавно. Чаще всего гипотетико-дедуктивный метод применяется в эмпирических науках.

Одним из проявлений этого метода является метод математической гипотезы. Если в обычном гипотетическом методе сначала формулируются содержательные предположения о законах, а потом они получают соответствующее математическое выражение, то при использовании метода математической гипотезы мышление идет другим путем. Сначала для объяснения количественных зависимостей выискивается из смежных областей науки пригодное математическое уравнение, а потом ему пытаются дать содержательное толкование.

Метод математической гипотезы был использован при открытии законов квантовой механики. Э.Шредингер для описания движения элементарных частиц взял за основу волновое уравнение классической физики, но дал иную интерпретацию его членов. В результате был создан волновой вариант квантовой механики.

В математизированных областях знания чаще всего используется способ дедуктивного построения теорий, который получил название аксиоматического метода. Впервые он был использован при построении геометрии Евклида. В качестве примера применения описанного гипотетико-дедуктивного метода можно взять связанную с именем Галилея проверку учения о движении, сформулированного Аристотелем. Согласно этому учению, чем тело тяжелее, тем скорость его падения больше. По преданию, Галилей логически вывел из этого закона два утверждения, касающиеся того, как должна вести себя система, полученная скреплением двух тел – тяжелого и легкого. Согласно первому, сложная система, будучи более тяжелой, чем вес исходного тяжелого тела, должна иметь скорость большую, чем скорость этого тела. С другой стороны, согласно второму утверждению, легкое тело должно замедлять движение тяжелого, и, следовательно, полученная система тел должна иметь скорость, меньшую, чем скорость одного тяжелого тела. Устранить противоречие можно с помощью предположения о том, что все тела падают с одинаковой скоростью. Для его проверки был проведен опыт. Со знаменитой Пизанской башни (высота 60 метров) одновременно сбрасывались пушечное ядро (80 кг) и мушкетная пуля (200 г). Оказалось, что оба тела достигли поверхности Земли одновременно.

Принципиальные черты гипотетико-дедуктивного метода:

1) Для объяснения совокупности опытных данных выдвигается гипотеза. Она не является логическим следствием из опытных данных, но и не противоречит им. Точнее говоря, гипотеза является такой, что описания опытных данных выводятся из нее, т.е. объясняются посредством нее.

2) Гипотеза подвергается проверке. Эта проверка состоит в выведении описаний таких фактов, которые в построении гипотезы не использовались, и в сопоставлении этих фактов с результатами опыта или же посредством сопоставления их с научными утверждениями, которые уже проверены.

3) Если непосредственно проверяемое следствие, извлеченное из гипотезы, выдержало проверку, то такая гипотеза сохраняется для ее использования в исследовательской работе, что и становится ее дальнейшей проверкой.

4) Принципиальное значение имеет правильная интерпретация результатов серии проверок. Еще в середине 18 века английский ученый Томас Байес предложил удобную формулу, носящую его имя. В соответствии с этой формулой, при оценке степени подкрепления гипотезы решающее значение имеет разность между числом исходов проверок «в пользу гипотезы» и числом исходов «против нее» на каждом этапе из серии испытаний. Та степень подкрепления, которую мы имеем в начале каждой данной проверки из всей серии проверок (она называется априорной) может возрасти или уменьшится после ее проведения (эту величину называют апостериорной и она служит априорной для следующей проверки.

Суть аксиоматического метода состоит в следующем – задается (выбирается) набор исходных положений, не требующих доказательств – аксиом (входящие в них понятия явно не определяются в рамках данной теории). Затем из них путем логической дедукции строится система выводных предложений. Совокупность исходных аксиом и выведенных на их основе предложений образует аксиоматически построенную теорию.

Первоначально аксиомы выбирались как интуитивно очевидные. Для современной стадии развития аксиоматического метода характерна выдвинутая Гильбертом концепция формального аксиоматического метода, которая ставит задачу точного описания логических средств вывода теорем из аксиом.

Но использование аксиоматического метода в качестве средства научного открытия весьма ограничено. Аксиоматизация обычно осуществляется после того, как содержательно теория уже в достаточной степени построена, и служит целям более точного ее представления, в частности, строгого выведения всех следствий из принятых посылок. Кроме того, аксиоматический метод встречается с трудностями, на которые четко указал К.Гедель. В 30-е годы 20 века он доказал, что в достаточно богатой своими средствами непротиворечивой аксиоматической системе всегда находятся утверждения, которые не выводятся из аксиом.

В логико-математических науках и информатике наряду с аксиоматическим часто используется конструктивистский метод. Суть его заключается в том, что построение теории начинают не с аксиом, а с понятий, правомерность использования которых считается интуитивно оправданной. Затем задаются правила построения новых теоретических конструкций. Статус научности придается лишь тем конструктам, которые действительно удалось построить. (Например, понятие актуально бесконечно большого числа не принимается, ибо его нельзя построить).

Метод аналогий.

Аналогия указывает на отношения сходства между вещами. Этот метод восходит еще к античности. Современные интерпретаторы выделяют: 1)аналогию неравенства, когда разные предметы имеют одно имя (тело небесное, тело земное), 2) аналогию пропорциональности (здоровье физическое – здоровье умственное); 3) аналогию атрибуции, когда одинаковые отношения по-разному приписываются объекту (здоровый образ жизни – здоровый организм – здоровое общество).

Таким образом, умозаключение по аналогии позволяет уподоблять новое единичное явление другому, уже известному явлению. Различают строгую и нестрогую аналогии. Строгая аналогия обеспечивает необходимую связь переносимого признака с признаком сходства. Аналогия нестрогая носит проблемный характер. Отличие аналогии от дедуктивного умозаключения состоит в том, что в аналогии имеет место уподобление единичных объектов, а не подведение отдельного случая под общее положение, как в дедукции.

Так, например, важную роль в становлении классической механики играла аналогия между движением брошенного тела и движением небесных тел. Метод аналогии широко используется в сфере технических наук. Для них важна процедура сведения, где при создании сходных с изобретением объектов сводятся одни группы принципов и знаний к другим. Огромное значение имеет процедура схематизации, которая замещает реальный инженерный объект идеализированным представлением (схемой, моделью). Необходимым условием является математизация.

В технических науках принято различать изобретение, как создание нового и оригинального, и усовершенствование, как преобразование существующего. Иногда в изобретении используется аналогия между искусственно созданным предметом и природной закономерностью