5.3. Общенаучные методы, применяемые на

ЭМПИРИЧЕСКОМ И ТЕОРЕТИЧЕСКИМ УРОВНЯХ ПОЗНАНИЯ

АНАЛИЗ И СИНТЕЗ

Под анализом понимают разделение объекта (мысленно или реально) на составные части с целью их отдельного изучения. В качестве таких частей могут быть какие-либо вещественные элементы объекта или его свойства, признаки.

Например, анализ химического состава вещества предполагает выделение веществ, составляющих данное соединение путем каких-либо химических реакций. В этом случае анализу подвергаются реальные химические вещества.

Несомненно, анализ занимает важное место в изучении объектов материального мира. Но он составляет лишь первый этап процесса познания. Сколь бы глубоко ни были изучены свойства, например, углерода и воды, по этим сведениям немногое можно узнать о свойствах многочисленных соединений, состоящих из различного сочетания этих же углерода и воды.

Для постижения объекта как единого целого нельзя ограничиваться изучением лишь его составных частей. В процессе познания необходимо вскрывать объективно существующие связи между ними, рассматривать их в совокупности, в единстве. Осуществить этот второй этап в процессе познания  перейти от изучения составных частей объекта к изучению его как единого целого  возможно лишь в том случае, если метод анализа дополняется методом синтеза.

В процессе синтеза производится соединение воедино составных частей (сторон, свойств, признаков и т.п.) изучаемого целого, расчлененного в результате анализа. Происходит дальнейшее изучение объекта, но уже как единого целого.

Анализ и синтез с успехом используются и в сфере мыслительной деятельности человека, т.е. в теоретическом познании. И здесь, как и на эмпирическом уровне познания, анализ и синтез не оторваны друг от друга, они представляют как бы единый (аналитико-синтетический) метод познания.

АНАЛОГИЯ И МОДЕЛИРОВАНИЕ

Под аналогией понимается подобие, сходство каких-то свойств, признаков или отношений у различных объектов. Установление сходства или различия объектов осуществляется в результате их сравнения. Таким образом в основе метода аналогии лежит сравнение.

Если делается логический вывод о наличии какого-либо свойства, признака у изучаемого объекта на основании выявления его сходства с другими объектами, то этот вывод называют заключением по аналогии. Ход такого умозаключения можно представить следующим образом. Пусть имеется, например, два объекта А и В. Известно, что объекту А присущи свойства С₁, С₂, .... С_n, С_n+1. Изучение объекта В показало, что ему присущи свойства С₁, С₂, .... С_n, совпадающие со свойствами объекта А. На основании сходства свойств С₁, С₂, .... С_n у обоих объектов может быть сделано предположение о наличии у объекта В свойства С_n+1.

Объект А Объект В

С₁, С₂, .... С_n, С₁, С₂, .... С_n

С_n+1.

Рис. 5.2. Иллюстрация рассуждения по аналогии

Степень вероятности получения правильного умозаключения по аналогии будет тем выше: 1) чем больше известно общих свойств у сравниваемых объектов; 2) чем существеннее обнаруженные у них общие свойства и 3) чем глубже изучена закономерная (а не случайная) связь этих свойств.

Например, изучая две различные кислоты, Вы обнаружили, что они обе вступают в реакцию взаимодействия с металлами с выделением водорода, вступают в реакцию с щелочами, преобразуя кислую среду в нейтральную. Далее вы исследовали, что одна из кислот вступает во взаимодействие с оксидами. И Вы делаете заключение по аналогии, что другая кислота также будет вступать во взаимодействие с оксидами. В дальнейшем это умозаключение может быть проверено экспериментально.

Из приведенного примера мы видим, что умозаключение по аналогии позволяет исследователю выдвигать гипотезы. Если объект является малоизученным, а исследователю необходимо составить программу исследования, то он непременно в своих рассуждениях будет опираться на аналогию изучаемого объекта с каким-либо уже известным, проявляющим подобные свойства. И будет планировать обнаружить эти сходные свойства. А если его аналогия окажется неверной, и он не обнаружит предполагаемых свойств, то ему придется искать причину несовпадения. Таким образом возникнет программа исследования. Сразу же возникает исходная для исследователя задача  узнать как можно больше (из литературных источников) о близких к изучаемому объектах, чтобы попытаться найти аналогии с уже известными объектами.

Метод аналогии применяется в самых разных областях науки: в математике, физике, химии, кибернетике, в гуманитарных дисциплинах и т.д. О познавательной ценности метода аналогии хорошо сказал известный ученый-энергетик Веников В.А.: “Иногда говорят: “Аналогия  не доказательство” ... Но ведь если разобраться, можно легко понять, что ученые и не стремятся только таким путем доказать что-нибудь. Разве мало того, что верно увиденное сходство дает могучий импульс творчеству? ... Аналогия способна скачком выводить мысль на новые, неизведанные орбиты, и безусловно правильно положение о том, что аналогия, если обращаться с ней с должной осторожностью,  наиболее простой и понятный путь от старого к новому”.

Существуют различные типы выводов по аналогии. Но общим для них является то, что во всех случаях исследуется один объект, а вывод делается о другом объекте. Первый объект, который собственно и подвергается исследованию, именуется моделью, а другой объект, на который переносятся выводы, полученные в результате исследования модели, называется оригиналом. Таким образом, модель всегда выступает как аналогия с оригиналом.

Под моделированием понимается изучение свойств оригинала на основании исследования модели. При этом подразумевается, что свойства модели переносятся на моделируемый объект, т.е. оригинал. В научном исследовании существует несколько видов моделирования.

1. Мысленное (идеальное) моделирование. К этому виду относят самые разнообразные воображаемые модели. Например, модель атома, предложенная Э. Резерфордом, напоминала Солнечную систему: вокруг ядра (“Солнца”) вращаются электроны (“планеты”). Отметим, что мыленные, т.е. воображаемые модели, вначале появляются в сознании человека, а затем могут быть реализованы в виде реальных физических объектов. (Например, можно создать механическую модель атома Э. Резерфорда).

2. Физическое моделирование. Оно характеризуется физическим подобием между моделью и оригиналом и имеет целью воспроизведение в модели процессов, свойственных оригиналу. По результатам исследования модели можно судить о процессах, которые могут произойти в оригинале. Пренебрегать модельными исследованиями весьма опасно. Поучительным примером является вошедшая в историю гибель английского корабля-броненосца “Кэптэн”, построенного в 1870 г. Известный ученый-кораблестроитель В. Рид, проведя испытания на модели корабля, выявил серьезные дефекты в его конструкции. Но английское адмиралтейство посчитало несерьезным заявление ученого, обоснованное на исследованиях “игрушечной модели” (так заявили представители адмиралтейства). В результате при выходе в море “Кэптэн” перевернулся, что повлекло за собой гибель более 500 моряков.

В настоящее время физическое моделирование широко используется для разработки и экспериментального изучения различных сооружений (плотин электростанций, оросительных систем и т.п.), машин (аэродинамические качества самолетов, например, исследуются на моделях, обдуваемых воздушным потоком в аэродинамических трубах.

3. Символическое (знаковое) моделирование. Оно связано с условно-знаковым представлением каких-то свойств. Например, модели химических реакций, записанные в виде химической символики. Или электрическая схема какого-либо электронного устройства. К символическим (знаковым) моделям относятся разнообразные топологические и графовые построения ( в виде графиков, номограмм, схем и т.п.)

Особой и важной разновидностью символического моделирования является математическое моделирование. Взаимосвязь между различными величинами, описывающими свойства объекта могут быть представлены в виде уравнений (алгебраических, дифференциальных, интегральными и т.д). Получившаяся система уравнений вместе с известными данными, необходимыми для ее решения, называется математической моделью явления. Например, Вы решается задачу об упругом столкновении двух шаров, имеющих различные исходные импульсы. Вы запишите закон сохранения импульса в знаковой форме, закон сохранения энергии. Полученная система уравнений и будет представлять собой математическую модель процесса упругого столкновения двух шаров.

4. Численное моделирование на электронно-вычислительных машинах (ЭВМ). Это моделирование основывается на имеющейся математической модели и применяется в тех случаях, когда имеющиеся система уравнений не может быть точно решена известными методами. В этом случае используют методы приближенных вычислений, а вычисления выполняет ЭВМ.

Численное моделирование особенно важно там, где не совсем ясна физическая картина явления. Расчеты различных возможных вариантов явления на ЭВМ очень часто позволяют понять процесс. Активное использование численного моделирования позволяет резко сократить сроки научных и конструкторских разработок.

Метод моделирования непрерывно развивается: на смену одним типам моделей по мере прогресса науки приходят другие. В то же время неизменным остается одно: важность актуальность, а иногда и незаменимость моделирования как метода научного познания.