Модель как специфическое для науки средство и форма наглядности

С другой стороны, хотя в чувственных образах отражается непосредственно единичное, отдельное, индивидуальное, это не значит, что всякое единичное явление может быть непосредственно отражено в"чувственном' познаний," что возможен чувственный образ любого явления в мире. Очевіидно, что из сферы единичного, из числа явлений, которые могут быть отображены в чувственном, наглядном образе следует исключить ту часть, которая в силу ряда условий количественного характера, в силу, например, малости энергии, пространственных размеров, промежутков времени и т. п., недоступна для чувственного познания. Нетрудно видеть, что эта недоступность некоторых явлений чувственному познанию и вытекающая отсюда ненаглядность носят временный, исторически-преходящий характер и преодолеваются по мере развития экспериментальной техники, точности, разре- шающей способности приборов и т. д. Это ненаглядность второго рода. Таковы, например, ненаглядность обратной стороны Луны до первых телефотографии или ненаглядность бактерий до изобретения оптического микроскопа и т. и.

Из этой сферы следует также исключить и ту часть, которая невоспроизводима в чувственных образах в силу качественных отличий явлений микро- и мегамира от явлений макромира, отличий, коренящихся в специфике законов различных уровней организации материи и «негеоцентрическом» характере законов природы и атрибутов материи за пределами макромира. Это ненаглядность третьего рода.

Возникает вопрос: означает ли наличие таких объективных основ ненаглядности неизбежный источник разрыва чувственного и логического, начало той трещины между ними, которой суждено в дальнейшем лишь расширяться? Значит ли это, что научное познание в дальнейшем будет характеризоваться развитием формальных теорий, не отягощенных никакими наглядными элементами, за исключением выводимых из этих теорий сопоставимых с опытными данными следствий?

Ниже мы покажем, что это не так, что, несмотря на действительно быстрое и необходимое развитие формальных и не наглядных элементов научного знания, свидетельствующее о неограниченных возможностях и силе теоретического мышления, его связь с чувственностью более тесна и сложна, чем это представляется формалистам. И такой формой связи мышления с чувственностью, не наглядных элементов знания с наглядными, соответствующей требованиям и потребностям науки, является построение моделей. Разумеется, эта функция не является ни единственной, ни главной, ни даже (свойственной всем моделям, но она существует, облегчая понимание формальных теорий, и является особенно важной в процессе преподавания и обучения. Ее назначение — сделать любрй_предм$т„ познания по возможности более наглядным,427 и это так или иначе выполняется моделями разного рода, хотя и с различным успехом.

В соответствии с принятой выше классификацией моделей, а также в связи с уточнением понятия наглядности вопрос о моделях как наглядных средствах познания можно расчленить на два более или менее самостоятельных вопроса. 1.

В чем выражается наглядность материальных моделей и какова ее роль в познании? 2.

В чем состоит наглядность идеальных моделей и каково ее значение для познания? Наглядность материальных моделей. Материальные модели представляют собой единичные, конкретные объекты, которые непосредственно доступны визуальному наблюдению, измерению, исследованию при помощи специальных инструментов и приборов. В этом отношении они на первый взгляд не отличаются от любого явления, которое наглядно в смысле доступности органам чувств. Однако значение вещественных моделей как наглядных объектов определяется не этим тривиальным фактом. Достаточно указать на то, что неспециалисту такая модель покажется просто сочетанием металла, дерева, стекла, клемм, проволок, выключателей и других элементов — беспорядочным нагромождением каких-то предметов, мало чем отличающихся в познавательном отношении от любых других воспринимаемых, но непонятных явлений. В лучшем случае человек, не знающий, что перед ним модель чего-то, увидит пространственное расположение некоторых ее частей, их форму и окраску, заметит, из какого материала они сделаны, в каком внешнем порядке они соединены друг с другом. Так он будет непосредственно созерцать, наглядно воспринимать данный предмет как явление, и только как явление.

Однако модель тем отличается от обычного явления, закономерности и сущность которого нужно еще открыть, что она построена по определенным правилам, ее внутренняя структура и принцип действия известны специалисту из суммы знания и методов, использованных при построении данной модели. Кроме того, условия построения подобной модели таковы, что в ней выделены и закреплены в ее элементах и отношениях между ними существенные и необходимые связи, образующие вполне определенную структуру. Элемент случайности, который может еще в некоторой степени иметь место, при этом сведен к минимуму. Более того, в этой модели при ее экспериментальном изучении выполняются условия всякого научного эксперимента, а именно она действует (если это необходимо) в изоляции от нежелательных воздействий, работает более или менее однозначно и поддается контролируемым измен^теяад режима, работ. Наконец, все (или большинство) условия ее функционирования, ее элементы и связи поставлены в определенные отношения сходства или соответствия с другой системой, представляющие собой различные формы изоморфизма (гомоморфизма).

Таким образом, наглядность вещественной модели состой* не просто в ее доступности органам чувств, а в том, что все практические, экспериментальные действия над ней, включающие и измерения, и визуальные или иные наблюдения, и просто обычные чувственные восприятия и ощущения связаны с наличным теоретическим знанием ее внутреннего строения, принципа действия, ее закономерностей, ее сущности. Но в силу принятых аналогий вещественная модель облегчает наглядное познание сущности более глубокой, более отдаленной и не наглядной. Следовательно, вещественная модель дает возможность «онагляжи- вания» объектов, отличающихся ненаглядностью первого и второго рода.

Но это возможно потому, что процесс построения и изучения модели с самого начала представлял собой тесное единство и органическое взаимопроникновение конкретно-чувственных и абстрактно-логических, практических и теоретических моментов.

В этом смысле процесс наглядного изучения сущности явлений на их моделях можно сравнить с процессом эстетического созерцания художественного образа, воплощенного практически в то или иное произведение изобразительного искусства (полотно или скульптура), архитектуры. Человек с развитым эстетическим вкусом и обладающий определенным эстетическим сознанием (разумеется, с учетом исторических, классовых и национальных особенностей) в таких произведениях искусства видит не цветные пятна или линии и даже не отдельные детали, фигуры, сюжеты и т. п., а определенные идеи, общее, существенное.

С онтологической точки зрения наглядность вещественных моделей определяется тем, что они представляют собой макроскопические образования. Они поэтому не только доступны непосредственному чувственному созерцанию, но и подобно всякому иному макроскопическому объекту не изменяются существенным образом в процессе их наблюдения и измерения при помощи прибора. Опосредование чувственного созерцания инструментом, прибором и другими средствами экспериментального исследования, при помощи которых изучается модель, не вносит серьезных качественных преобразований в структуру и свойства модели, так что можно считать, что условия сходства модели с натурным объектом (физическое подобие, физическая аналогия, гомоморфизм или изоморфизм) сохраняются в ходе наблюдения или всего эксперимента в целом. Кроме того, рассматривая теоретическую сторону модельного эксперимента, т. е. анализируя логические, математические и другие теоретические понятия, которые применяются при установлении условий сходства, мы обнаруживаем, что эти понятия имеют одинаковую силу и одно и то же значение для модели и натурного объекта в отличие, например, от ситуации в микрофизике, где понятия, описывающие модель, теряют смысл или во всяком случае несколько изменяют свое значение по отношению к микрообъекту (например, понятия координаты, скорости электрона, формы электронного облака и т. д.).

Разумеется, одинаковое значение соответствующих понятий не проистекает из свойств человеческого сознания, а определяется сходством или тождественностью в онтологическом плане тех. объектов, которые в этих понятиях отражаются и к которым в равной степени принадлежат и модель, и моделируемое макроскопическое явление. Следовательно, наглядность макроскопиче- ских моделей с онтологической точки зрения не только не вызывает никаких сомнений, но и ее объяснение не выдвигает никаких новых специфических проблем.

Иное дело — моделирование микрообъектов. Поскольку и в этой области модель представляет собой макроскопическое явление, то она, конечно, наглядна и к ней как таковой относится все то, что было сказано выше о наглядности вещественных моделей как таковых. Но при переходе от макромодели к микрообъекту обнаруживаются качественные различия в закономерностях, что, в частности, проявляется в принципе неопределенности, в наличии неустранимого и весьма существенного взаимодействия между прибором и микрообъектом, неоднозначность теоретических понятий, описывающих модель и микрообъект, и необходимость их некоторого перетолкования при переходе от первой ко второму и обратно.

В гносеологическом плане вещественная модель является специфическим средством экспериментального исследования, и с этой точки зрения ее наглядность как средства исследования есть способ наглядшго, дощаник соответствующего объекта, заменителем котріюго^модедд ^явдается.

С психологической же точки зрения наглядность вещественной модели есть наглядность восприятия, поскольку модель ему дана непосредственно или посредством прибора, применяемого для ее исследования. Поэтому наглядность такой модели характеризуется в целом непосредственностью (применение прибора для исследования отдельных сторон, частей, свойств модели не устраняет факта ее непосредственного восприятия в целом), а также другими моментами, свойственными восприятию. Среди этих моментов, которые играют важную роль для усвоения и понимания, особенно существенной для экспериментального познания является активность чувственного образа как регулятора действия, целесообразного поведения. Это значит, что в восприятии вещественной модели мы имеем дело не с пассивным наглядным созерцанием, а с действиями экспериментатора, его различными манипуляциями, в ходе которых модель не только создается, но, будучи построенной, преобразуется в нужном направлении.

Наглядность восприятия вещественной модели предполагает вместе с тем значительное участие мышления, применение накопленных теоретических знаний, аккумулированного опыта.

Воспринимая модель, экспериментатор (в отличие от профана) не просто смотрит на модель и не только видит модель, но и понимает, что в ней происходит; не просто слышит и не только слушает или прислушивается к ее работе, но и делает выводы о значении услышанного для работы ее в целом, и т. д.

Таким образом, наглядность восприятия модели, с одной стороны, является стороной, моментом деятельности познающего субъекта (экспериментатора), а с другой — теснейшим образом связана с работой теоретической мысли, которая здесь протекает уже не только посредством обычного или специального языка, но также, посредством опоры непосредственно на наглядные образы, возникающие в процессе непосредственного восприятия вещественной, материальной модели.

Наглядность мысленных моделей. В отличие от материальных моделей средствами построения идеальных, или мысленных, моделей являются представления. Как известно, психология различает в целом два вида представлений — представления, возникающие на основе памяти, как воспроизведение прошлых восприятий, прошлого опыта (что не мешает им быть обобщенными образами уже в такой форме), и предстдцдештя, формирующиеся в процессе воображения, которое творчески и относительно свободно оперирует образами, комбинирует их и т. д. Представления памяти более примитивны, элементарны, чем представления воображения, но они уже довольно разнообразны, варьируя от образов-воспоминаний об отдельных событиях, ситуациях, явлениях до обобщенных образов отдельных предметов в отвлечении от условий пространства, времени, тех или иных их свойств и т. д. и далее обобщенных образов не единичных явлений, а целого класса, множества сходных предметов. С гносеологической точки зрения обычное представление, сохраняя присущую ему наглядность, есть вместе с тем определенная. форма обобщения и отвлечения. Уже на этой ступени элементарных представлений обобщение и отвлечение, осуществляемые на базе наглядных образов, выступают в разнообразных формах. Представления на этой ступени образуют, по выражению С. JI. Рубинштейна, «целую ступенчатую иерархию все более обобщённых представлений, которые одним концом переходят в понятия, между тем как, с другой стороны, в образах воспоминания они воспроизводят восприятия в их единичности».428„ В качестве одной из таких форм, свойственных научному познанию, С. JI. Рубинштейн выделяет схему. «Существование схем, — пишет он, — не подлежит сомнению, а схема, будучи наглядной, тоже является своеобразным представлением. Схема какого-нибудь прибора, машины, схема нервной деятельности, локализации функций в мозгу и т. п. представляет не единичный объект, а множество однородных объектов в наглядной форме, давая наглядное представление об их структуре».429

Но еще большее разнообразие наглядных образов-представлений дает воображение, поскольку последнее предполагает дальнейшее развитие активной, преображающей деятельности человеческого сознания. Если память только воспроизводит прошлый опыт, или, как говорят кибернетики, выдает информацию, которая только хранится в ней, то для воображения характерно преобразование. Правда, строго говоря, такое резкое разграничение между продуктами памяти и воображения есть некоторое упрощение, ибо уже образы, извлекаемые из памяти, несут на себе следы определенной переработки, что и выражается в различной степени обобщенности и отвлеченности этих образов. Однако на ступени воображения эта переработка приобретает характер относительно произвольного, свободного оперирования образами — их преобразования в количественном, качественном, модальном отношениях, их сочетания, комбинирования. На этой основе появляется возможность отхода от действительности, фантазии, возникновения мифических, религиозных образов и т. д. (хотя абсолютный отход от действительности, по-видимому, невозможен), но на этой же психологической основе развивается и художест-* венное и научное творчество.430

Если теперь поставить вопрос о том, из каких чувственных образов складывается мысленная модель, какими психологическими особенностями определяется ее наглядный характер, то, учитывая характер и особенности научных моделей, применяемых в астрономии, физике, химии и других науках, ответ можно дать только один: это, конечно, образы, порожденные не столько памятью, сколько воображением.

При этом весьма примечательным оказывается тот факт, что проведенная нами выше классификация, включающая разделение мысленных, или идеальных, моделей на образные, знаковые и промежуточные (переходные) между первыми и вторыми, в основном совпадает с результатами психологического анализа форм представлений воображения и классификацией образов, возникающих на этой основе. «Образы, которыми оперирует воображение, могут быть различны; это могут быть образы единичные, вещные, обремененные множеством частных деталей, и образы типизированные, обобщенные — схемы, символы. Возможна целая иерархия или ступенчатая система наглядных образов, отличающихся друг от друга различным в каждом из них соотношении единичного и общего; соответственно этому существуют многообразные виды воображения — более конкретного и более абстрактного. Различие „конкретного" и „абстрактного" воображения является различием тех образов, которыми оперирует воображение. Абстрактное воображение пользуется образами высокой степени обобщенности, генерализированными образами-схемами, символами (в математике). Абстрактное и конкретное не является при этом внешней полярностью; между ними существует множество переходов».431

С. JI. Рубинштейн не упоминает среди научных образов, возникающих на базе воображения, модельных представлений (воображаемых моделей), он ничего не говорит и о знаковых моделях. "Это, по-видимому, объясняется тем, что внимание к этому понятию еще не было так сильно привлечено, как это произошло впоследствии в связи с расцветом кибернетики, хотя сознательное использование моделей начинается за много веков до этого, со времени Галилея и Ньютона. Но в данном случае это несущественно, ибо по сути дела в обрисованную С. JI. Рубинштейном иерархию образов, расположенных между конкретными, «вещными», детализированными, с одной стороны, и «абстрактными», схематизированными, символическими — с другой, прекрасно вписываются образные и знаковые (и промежуточные) модели.

В самом деле. Образная модель — это не просто воспроизведение памятью прошлого впечатления от того или иного предмета или явления, это результат очень сложной переработки прошлых впечатлений, обобщения и отвлечения, осуществляемого на базе представлений, комбинации в едином образе различных сторон, свойств, черт, принадлежащих разным явледидм, с обязательным соблюдением определенных теоретических требований и условий логического, математического и специфического характера. Отвлекаясь здесь от теоретического момента, который является выражением мыслительной деятельности, участвующей в формировании модельного представления, мы видим, что наглядность последнего связана с деятельностью воображения, оперирующего конкретными, в большей или меньшей степени детализированными образами. Таковы, например, модели эфира, молекул, атомов, которыми пользовались физики и химики в прошлом и настоящем. (Здесь мы, конечно, отвлекаемся от вопроса об истинности или ложности этих моделей).

Таков же в психологическом плане и наглядный характер знаковых моделей; при их формировании, однако, обнаруживаются еще больше результаты схематизации, освобождающей модель от перегруженности ненужными, ничего в том или ином случае не значащими и потому незначительными деталями. Поэтому оставшийся скелет, схема, знаковая модель является более концентрированным и вместе с тем выпуклым, вычлененным выражением и отображением определенных сторон, связей, отношений, существующих в реальном объекте в многообразном переплетении с множеством других связей, отношений, сторон. Благодаря этому знаковая модель также способна в наглядной форме отображать объективную действительность, и притом не только и столько со стороны явления, сколько со стороны сущности. Таковы, например, структурные формулы, стереохимиче- ские модели молекул. В этих моделях, построенных из схематизированных пространственных элементов, в наглядной форме — обозреваемой, созерцаемой, видимой — мысленно или реально (если модель выполнена на чертеже или .в форме макета) отображаются внутренняя структура молекул, существенные отношения между атомами как с качественной, так и количественной стороны.

Однако необходимо постоянно иметь в виду, что это наглядное созерцание существенных отношений, образующих внутреннюю структуру вещи (момент сущности), возможно при непременном участии мыслительной . деятельности, протекающей посредством языка, в форме речи, устной или письменной, без чего любая модель, и в особенности знаковая, превращается в набор ничего не говорящих, отрывочных, случайных, «мелькающих» впечатлений.

Таким образом, наглядность мысленных моделей проистекает из их чувственной формы, которая в психологическом плане является продуктом творческого воображения. Многообразие моделей в научном творчестве вполне отвечает многообразию образов-представлений, порождаемых воображением.

Однако на модельные представления при их формировании в отличие от других представлений воображения накладывается ряд ограничений, вытекающих из логических, математических или каких-либо специальных (физических, химических и т. п.) принципов, которым модели обязательно должны удовлетворять.