ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 30.06.2024
Просмотров: 142
Скачиваний: 1
Т а б л и ц а 4. 1
№ |
Исходные данные |
Результат |
2
Если табл. 4.1 оказывается достаточно развитой, то сводку зафиксированных ею экспериментальных фактов иногда назы вают уже научной теорией. Условимся говорить в этом случае
о научной теории первого |
уровня. |
4. Лаконичные результаты эксперимента 2 или даже теория |
|
первого уровня — это еще |
не машина M ( n - M ) , а только ее, |
так сказать, каркас, в лучшем случае — ее репер.
Из полученных экспериментальных данных необходимо из влечь конструкцию машины в целом, т. е., опираясь на ту или иную гипотезу, нужно предложить подходящий алгоритм и проверить его действие в новых условиях. Проследим за этими действиями на примере заведомо простой геометрической мо дели.
Пусть в результате эксперимента составлена таблица из четырех строк. Каждая строка имеет вид
^Н> %2it ^3t> |
Хц—^-Х^г. |
Следовательно, речь идет о машине М (4-v 1).
Введем на плоскости систему отнесения и пред ставим каждый выявлен ный в эксперименте цикл работы этой машины трой кой точек: (Л;, # 0 С , (рис. 4.2). Точки Ai, Bi ха рактеризуют параметры входа, точка Си инцидент ная оси х5, — параметр вы хода машины.
Можно, разумеется, предложить множество ал горитмов, каждый из ко торых выполняет намечен-
№г сз ct cs
Рис. 4.2
127
ные на рисунке операции. Расположение точек Аь |
А2, Ви |
В2 и |
|||
С] = С2 подсказывает, в частности, следующую гипотезу: |
|
||||
а) через Аь |
Вг проводим прямые |
а и hi заданного на |
|||
правления; |
|
Т^а^Ь^ |
|
|
|
б) отмечаем точку |
|
|
|
||
в) луч CiZDT, |
параллельный оси х2, |
хА, высекает на оси |
|||
. Х5 ИСКОМУЮ ТОЧКу С,. |
|
|
|
|
|
Проверка этой гипотезы на других экспериментальных дан |
|||||
ных (точки Аи В{, d |
при i' = 3, 4) подтверждает ее. После это |
||||
го нужно попытаться предсказать |
несколько |
новых |
фактов. |
На |
|
рисунке показан предсказанный нашей гипотезой переход: |
|||||
|
Аь, В$-+ Съ, |
|
|
|
или ( * i 5 , |
х2$; - г 3 5 , А'45) - > ^ 5 5 . Если новые эксперименты подтвер |
ждают |
предсказания, то гипотеза обращается в научную тео |
рию. Условимся именовать ее теорией второго |
уровня. |
5. Теория второго уровня сводится к записи |
алгоритма, |
характеризующего действующую машину. Такая запись позво ляет отказаться от конкретных фактов, заполняющих табл. 4.1, и заменить их одним обобщенным фактом. Так, на рис. 4.2
вместо множества |
точек, сопоставленных по три, можно ука |
зать единственную |
операцию |
|
(a,-, bt) -+с{. |
Или (аналитическое представление) вместо множества чисел, сопоставленных но пять, можно указать единственное соотно шение
f(xu, • • • , x5i) =0.х
Нетрудно видеть, что замена |
множества конкретных |
фак |
|||||||
тов становится возможной благодаря введению понятия |
об |
опе |
|||||||
рации, |
об алгоритме, |
о |
машине. |
Теперь |
уже |
элементарным |
|||
фактом, возникшим в результате |
эксперимента |
и его теорети |
|||||||
ческого обобщения, является сама машина. |
|
|
|
||||||
П р и м е р . |
Эксперимент показывает, |
что при изменении |
|||||||
длины |
плечей |
рычага |
изменяются соотношения |
нагрузок, |
оставляющих его в равновесии. Если обозначить длину плечей и действующие на них нагрузки соответственно h u h 2 и р и р 2 , то возникает таблица.
1 В связи с рис. 4.2 имеем, например, следующую конкретную зависи мость: х ъ — 1/2 {хх + х г + х 3 — хА).
128
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 4.2 |
№ |
|
|
|
hi |
|
|
Pi |
Pi |
1 |
|
2 |
|
4 |
|
|
12 |
6 |
2 |
|
3 |
|
9 |
|
|
15 |
5 |
При обилии числовых данных эту сводку можно назвать |
||||||||
теорией |
первого |
уровня |
|
|
||||
Анализ установленных фактов, представленных на геомет |
||||||||
рической |
или числовой модели, позволяет высказать гипотезу, |
|||||||
проверить ее и, наконец, скон |
|
|||||||
струировать |
машину |
М (3-*- |
|
|||||
-*• 1) — теорию второго |
уровня |
|
||||||
(рис. |
4.3). |
|
|
|
|
|
|
|
6. |
Продолжая |
намеченный |
|
|||||
процесс, |
рассматриваем |
сово |
|
|||||
купность |
теорий |
второго уров |
|
|||||
ня. Достаточно |
богатая |
такая |
|
|||||
совокупность получает |
название |
|
||||||
теории третьего |
уровня. |
Сле |
|
|||||
дующий шаг в сторону обобще |
|
|||||||
ния, |
позволяющий |
отказаться |
|
|||||
от конкретных теорий |
третьего |
|
||||||
уровня и заменить их одной |
|
|||||||
универсально действующей ма |
|
|||||||
шиной, приводит нас на |
четвер |
BrPn |
||||||
тый уровень |
и т. д. Здесь необ |
|
ходимо напомнить, однако, что подъем на следующую ступень
достигается за счет введения новых операций (ср. 4.1.5) и эти новые операции могут выходить за рамки известных матема
тических действий. Во всяком случае элементами |
множества |
||
оказываются теперь уже |
не отдельные факты, не |
числа, |
а ма |
шины, |
|
|
v |
Кроме того, помимо |
машин М ( я - > 1 ) , которыми |
ради |
определенности мы до сих пор ограничивались, в дело вклю
чаются |
и более свободные |
устройства M ( R - v m ) . |
1 В |
точных науках перечень |
фактов редко называют теорией именно |
потому, |
что здесь имеется достаточное количество более развитых обоб |
|
щенных |
теорий. |
|
9 зак. 886 |
129 |
На практике, кроме экспериментов 1 и 2 и теорий первого, второго и третьего уровней, встречаются, конечно, различные более или менее причудливые их сочетания и обобщения. По этому на изложенный выше, а также и на весь последующий материал этой главы важно взглянуть как на весьма широкую рекомендацию, открывающую пути к использованию методов теории моделирования в любой области научных исследований.
7. Полезно подчеркнуть, что любой |
эксперимент |
обнаружи |
|
вает некоторую проекционную |
модель |
изучаемого |
реального |
феномена. Модель эта всегда |
гомоморфна. |
|
В самом деле, события, охваченные экспериментом, отно сятся всегда к определенному моменту или периоду времени. Но изучаемый реальный феномен никогда в этот момент или период времени не укладывается. Если предположить, что изу чаемое явление совпадает по времени с экспериментом, то сра зу утрачивается самый смысл научного исследования: мы на блюдаем только отдельный эпизод, факт, недоступный для по
вторения. |
|
Итак, приступая к эксперименту, |
мы выделяем множество |
различных по времени событий Аи |
А2, Л 3 . . . которые все |
отождествляются с событием А, играющим роль одного из эле
ментов входа машины. События А\, |
А2, Л 3 |
.. . составляют в |
своей совокупности проектирующий |
образ; |
событие А — про |
екция, полученная на картине. Элементы Аи |
А2, Л 3 .. . входя |
|
щие в проектирующий образ, различаются |
не только по вре |
мени своего существования, но и по множеству других условий и признаков, которые во внимание не принимаются. Если, на пример, речь идет о плече рычага, то в одном случае — это де ревянный элемент, в другом случае — металлический стержень, конструкция типа фермы и т. д. Словом, элементы Аи А2, Аз
. . . совершенно отличны друг от друга, как отличны друг от друга точки А, В, С . . . на рис. 3.4: одна из них содержит пря мую /, другая принадлежит плоскости у и т. п. Элементы Л ь А2, Л 3 . . . собраны в один проектирующий образ по некоторому общему признаку, существенному для данной ситуации, напри мер, по их принадлежности к рычагу в качестве одного из его плечей. Так же точно точки А, В, С . . . на рис. 3.4 собраны в один проектирующий образ по их общему, существенному для выбранного проекционного аппарата признаку: по их принад
лежности прямой р, проходящей через центр проекций |
S. |
Аналогично сказанному, и все другие явления В, С, |
..., N, |
действующие на входе нашей экспериментальной машины, представляют собой проекции изучаемых элементов. Проек-
130
циями оказываются, разумеется, и явления V, W, ..., Z, обна руженные на выходе. А эксперимент в целом, как уже было сказано, позволяет выделить отдельный цикл, или каркас, или репер некоторой машины M2 (n->-m), которая служит проек цией исходной машины Mi(p-^q), относящейся к изучаемому реальному феномену.
Гомоморфизм эксперимента и возникающей в результате эксперимента модели можно, на первый взгляд, уменьшить, если прибегнуть к методу двух или нескольких изображений. Однако это справедливо лишь постольку, поскольку слово «уменьшить» используется в смысле, «видоизменить». Умень шение в прямом смысле возможно для пространства Rn, раз мерность которого фиксирована. Сказать что-либо подобное о пространстве, фигурирующем в реальных условиях, по-ви димому, нельзя.
8. Проекционный характер эксперимента влечет за собой
проекционный характер научной теории. Это прямо следует из положений, развитых в 4.1.3—4.1.6. Значит, научную теорию всегда можно, а иногда совершенно необходимо рассматривать как гомоморфную проекционную модель изучаемого объекта. Отсутствие отчетливых представлений в этой области оказы вало и оказывает пагубное влияние на развитие научной мыс ли. Во все времена оно порождало стремление к абсолютиза ции научных знаний. Специалисты не только узкого, ио и весь ма широкого профиля часто склонны рассматривать теорию либо как завершенную, вполне изоморфную модель объекта,
либо — в худшем |
случае — как модель, страдающую отдель |
ными досадными |
изъянами в смысле изоморфизма. Стоит еще |
немного подправить эти изъяны, «завершить» теорию — и мо дель станет полностью изоморфной.
Поэтому периодически совершающиеся кардинальные пере смотры теоретической базы, которые составляют, собственно, обыденное занятие науки, воспринимались обычно как сенса ция и крушение [55—57].
Между тем, опираясь на аппарат геометрического модели рования, нетрудно заметить, что переход от одной проекции объекта к другой не содержит в себе ничего головокружитель ного и сенсационного. Новая проекция не заменяет и не отме няет предшествующую, она ее дополняет. Каждая из этих про екций может доставлять необходимую и правильную инфор мацию о работе машины Mi (/?->?) в исходном пространстве, каждая из них при известных условиях может доставлять не полную информацию (несовершенная в проекции машина) или
9* |
131 |