|
|
Как известно, в природе мы не можем наблюдать абсолютно равномерного прямолинейного движения. Это понятие есть не что иное, как абстракция. Следовательно, Ньютон не мог выведенные им для этого движения законы проверить непосредственно. Поэтому вслед за формулировкой основных законов механики Ньютон выводит из них целый ряд следствий: правило параллелограмма сил, закон сохранения центра тяжести. В процессе доказательства истинности этих следствий и был сделан вывод о справедливости основных законов, описывающих равномерное прямолинейное движение.
Закономерности микрофизики отражают еще более глубоко скрытую сущность действительности. В связи с этим ее теории обладают большей абстрактностью.
Ввиду перехода современной физической науки к исследованию более сложных закономерностей ведущее положение среди теоретических методов физики стали занимать метод математического моделирования и математическая гипотеза. Математика всегда была ценнейшим орудием в процессе физического осмысления мира. Возрастание роли ее в современной физике обусловлено тем, что без нее нельзя проникнуть в тайны свойств и закономерностей атомного и субатомного мира. Ничтожно малые количественные характеристики микрообъектов и невозможность наблюдения их даже с помощью приборов как целого вызывает необходимость познания последних посредством различных математических конструктов.
В основе такого использования математики лежат две ее специфические особенности: во-первых, исключительная степень абстракции математических понятий, категорий универсальной обобщенности принципов; и, во-вторых, совершенно уникальная логика внутреннего построения в сравнении с другими науками. Исходя из некоторых общих посылок, математические операции могут привести к новым, не известным до сих пор соотношениям. Посредством математического описания микрообъектов можно раскрыть новые количественные и качественные стороны познаваемой области действительности. И, более того, предсказать многие эмпирические факты.
Итак, метод математического моделирования, или, как его чаще называют, метод математической экстраполяции, состоит в том, что при исследовании новых явлений, закономерностей, которые доселе неизвестны и не могут быть выражены с помощью имеющихся понятий и представлений, физик-теоретик берет некоторое математическое уравнение, выражающее закономерности определенной группы явлений уже известных и близко стоящих к исследуемой группе. Согласуясь с рядом принципов, используемых в физической науке (принцип соответствия, принцип простоты, принцип красоты или стройности, требование инвариантности, соответствия определенным законам сохранения и т.п.), он трансформирует взятое уравнение, из которого математическим путем выводятся следствия, и сопоставляемые с данными эксперимента.
Использование гипотезы типа математической экстраполяции занимает значительное место в творчестве П. Дирака, заложившего с помощью нее основы релятивистской квантовой теории. В 1928 г. Дирак обобщил уравнение Шредингера, переведя его в инвариантное по отношению к преобразованиям Лоренца. Полученное уравнение удовлетворяло требованиям теории относительности и в нерелятивистском пределе трансформировалось в уравнение Шредингера. Это первое релятивистское уравнение превосходно сочеталось с данными опыта. Именно из релятивистского уравнения и родилось предсказание о существовании античастиц как совершенно нового физического явления. Теоретический анализ следствий этого уравнения и последующие эксперименты позволили вывести закон о наличии у каждой частицы соответствующей античастицы. Благодаря тому, что метод математической экстраполяции представляет собой абстракцию очень высокого порядка, Дирак и смог прийти к своим выводам. Насколько велика роль этого метода в физике микромира, можно судить по его применению многими учеными в процессе создания замкнутой теории элементарных частиц.
Рассмотренные примеры из области физики наводят на мысль о том, что процесс выдвижения гипотезы непосредственно связан с действием метода аналогии.
Исследования Бора показали, что в атомных системах должна быть целочисленность значений энергии, ибо она является свойством атомного мира. Шредингер ищет область явлений, где есть нечто аналогичное. В закономерностях колеблющейся струны также наблюдается целочисленность числа узлов. Так была выявлена аналогия свойств колебательного движения струны и движения в области микромира. Шредингер вводит ?-функцию, связанную в некотором соотношении с постоянной Планка h. Далее он использует уравнение колебаний в форме Гамильтона – Остроградского – Якоби и получает уравнение для ?. При решении уравнения выводится выражение для энергии дозволенных орбит, полученное Бором на основании выдвинутых им постулатов. Кроме того, Шредингер использует и другую аналогию между свойствами квантовых систем с другой областью физических явлений – оптическими явлениями.
На основе этой аналогии Шредингер предлагает гипотезу: связь между волновой оптикой и квантовой механикой должна быть такой же, как и связь между геометрической оптикой и классической механикой. Последняя к тому времени была известна науке благодаря работам Гамильтона. На основе приведенных аналогий, в соответствии со своей гипотезой, Шредингер выводит волновое уравнение, сходное с уравнением волновой оптики.
Итак, в основе гипотезы лежит аналогия. Всегда ли? Трудно утверждать это абсолютно: эмпирические исследования в физике говорят в пользу положительного ответа, но для того, чтобы это доказать, потребуется еще не одно исследование. Тем не менее во многих случаях гипотеза представляет собой специфический метод теоретического исследования, заключающийся в преобразовании результатов интуитивного познания, полученных посредством применения метода аналогии. Говоря точнее, в гносеологическом смысле интуитивное знание первоначально проникает в науку в форме гипотезы. В свою очередь "всякая плодотворная гипотеза кладет начало удивительному извержению потока непредвиденных открытий"19.
Таким образом, если аналогия, по существу, строится посредством интуитивных комбинаций, то гипотеза – процесс преобразования результатов интуитивного познания.
Иными словами, рассматриваемые ранее типы преобразования интуитивного знания (через эйдетическую и концептуальную интуицию) в конкретном физическом исследовании являются возможными способами построения гипотезы. Благодаря интуиции ученые могут выдвигать различные гипотезы, приводящие в конечном счете к одному и тому же научному открытию. Этим еще раз подтверждается неповторимость акта научного творчества и повторимость его результатов.
Нам представляется, что неповторимость процесса научного творчества обусловлена определенным познавательным фоном, в котором осуществляется действие интуитивных форм познавательной деятельности ученого. Этот фон индивидуален и неповторим, он формируется как результат действия всех форм познавательного процесса ученого, зависит от социального климата, окружающего его, и т.п.
Этим фоном, видимо, служит способность ученого "уметь видеть" окружающий мир. Это и есть "научная фантазия"20.
Сложнейший процесс творческого мышления ученого, как отмечал В. И. Ленин, заключается в возможности "превращения (и притом, незаметного, не осознаваемого человеком превращения) абстрактного понятия, идеи в фантазию... Ибо в самом простом обобщении, в элементарной общей идее ("стол" вообще) есть известный кусочек фантазии (vice versa: нелепо отрицать роль фантазии и в самой строгой науке)..."21.
И надо признать, что наука действительно во многом "выигрывает, когда ее крылья раскованы фантазией"22. "Фантастические представления взяты из действительности, а самые верные представления о действительности по необходимости оживляются дыханием фантазии"23.
Научная фантазия – специфическое состояние ученого, в котором он пребывает в момент творческой активности. Из криптогнозы он интуитивно комбинирует чувственными образами на основе исходных понятий и, наоборот, строит замечательные и неожиданные аналогии, выдвигает фантастические гипотезы, приводящие к великим открытиям.
Вот что пишет по этому поводу известный немецкий ученый Вант-Гофф.
"Каждая истина, по крайней мере, представляет одно непосредственное объяснение фактов, если она дает нам больше, то ей помогла фантазия. Фантазия проверяется; если она не находится в противоречии с нашими фактами, то она становится гипотезой; когда она непосредственно исследуется и признается правильной, то она становится истиной. Факт – основа, фундамент; фантазия – строительный материал; гипотеза – строительный план, который нужно исследовать; истина – здание... Фантазия и научное суждение образуют истину, фантазия и вкус – красоту"24.
Итак, научная фантазия является важным компонентом структуры научного творчества. В определенном смысле фантазировать – это значит стимулировать работу всех форм познавательного процесса и в особенности интуитивных, протекающих "незаметно", "внезапно".
В.Р.Ирина, А.А.Новиков.
В МИРЕ НАУЧНОЙ ИНТУИЦИИ ИНТУИЦИЯ И РАЗУМ
М.: "Наука", 1978
«КАК ИЗВЕСТНО, В ПРИРОДЕ МЫ НЕ МОЖЕМ НАБЛЮДАТЬ АБСОЛЮТНО РАВНОМЕРНОГО ПРЯМОЛИНЕЙНОГО ДВИЖЕНИЯ»
Читайте далее:
Предыдущая страница: