Исследование как процесс решения методологических проблем

Проникнуть к недоступным непосредственному восприятию глубинным явлениям или их характеристикам можно опосредованно – через порождаемые этими явлениями и характеристиками эффекты. Последние, будучи обусловлены названными факторами, способны сообщить нечто об этих факторах, что позволяет с той или иной степенью полноты воссоздать, реконструировать их. Эффекты возникают как следствие воздействия одного явления (агента) на другое явление (объект воздействия). Использование эффектов в качестве средства творческого познания и составляет суть метода эффектов. Этот метод состоит из двух фаз – эмпирической и мыслительной. Эмпирическая часть включает в себя экспериментальные операции над объектом исследования. Мыслительная же часть – это комплекс операций мышления, направленных на обработку данных первой фазы с целью получения знаний об искомом реконструкте. Мыслительная фаза, как и эмпирическая, реализуется обычно с помощью набора различных приемов, процедур, методов. Таким образом, метод эффектов является примером составных, комбинированных методологических средств.

Эмпирическая часть

Эта часть метода эффектов имеет свою структуру. Она включает объекты, с которыми проводится исследование, и операции над этими объектами. В простом, базисном виде эта структура состоит из агента и его воздействия на другой объект, объекта воздействия и его реакции, реагента и воплощенного в нем эффекта. И.Ньютон использовал этот метод для определения состава луча света. В его знаменитом эксперименте агентом был луч света, объектом воздействия – оптическая призма, реагентом – расщепленный на отдельные цвета свет, а эффектом – факт расщепления.

Для проведения мыслительных операций важно четко различать эффект и реагент. Эффект – это событие, изменение, которое происходит с агентом или объектом воздействия. Реагент – объект, явление, с которым происходит это событие, изменение. Он является носителем, субстратом последних. В эксперименте Ньютона реагентом оказался сам агент, но уже отреагировавший соответствующим образом на действие призмы и принявший вид спектра из нескольких цветных полос.

Эта структура имеет место и в эксперименте М.Фарадея из области магнитооптики (1845 г.). Агентом в данном случае выступал магнит, объектом воздействия – свет, реагентом – плоскость поляризации света, а эффектом – вращение этой плоскости. Голландский физик Питер Зееман в 1896 г. сходным методом получил новый впечатляющий результат в этой же области. Воздействуя магнитным полем на пламя натриевой горелки, он смог расщепить спектральную линию натрия. По такой же схеме, но уже в другой области действовали в Манчестере сотрудники Резерфорда Ханс Гейгер и Эрнест Марсден (1908 г.). Избрав в качестве агента поток альфа-частиц, они бомбардировали ими тонкую золотую пластинку. Следствием этого был неожиданный эффект, расходившийся с существовавшими представлениями об атоме: некоторые частицы сильно отклонялись в сторону или даже отлетали обратно.

Структура эмпирической части метода эффектов может иметь и усложненную форму. Это бывает в тех случаях, когда присутствуют, например, два объекта воздействия или два реагента. Так Ньютон в своих экспериментах с солнечным светом сначала использовал одну призму и получил разделенный на отдельные цвета луч света, а затем позади первой призмы поместил вторую и получил новый эффект – вновь воссоединенный в один одноцветный пучок луч света. Структура метода может быть и сильно усложненной, когда объектов воздействия и реагентов оказывается значительно больше двух. Примерами этого являются опыты по изучению деятельности центральной нервной системы с использованием метода безусловных и условных рефлексов (И.П.Павлов). В случае безусловного рефлекса эта структура имела такой вид: пища (агент) – полость рта (объект воздействия) – нервные импульсы этой полости (реагент, выступающий в роли нового агента) – пищевой центр в мозгу (новый объект воздействия) – нервные импульсы из этого центра (новый реагент, выполняющий функцию еще одного агента) – слюнные железы (следующий объект воздействия) – выделения слюны (эффект). Во втором случае цепь составляющих ее элементов еще больше удлиняется, поскольку добавляются условный раздражитель, а также зрительный или слуховой центры и исходящие из них новые нервные импульсы (новые реагенты).

Структура метода эффектов многопланова. В ней выделяются операциональный план, логический и интенциальный. Операциональный план включает как действия исследователя с агентом, объектом воздействия и реагентом, так и воздействия самих реагентов на соответствующие объекты. Важной чертой структуры является связанность всех компонентов и операций с ними в единое целое. Эта связанность обеспечивается прежде всего отношением детерминации между элементами структуры. Но кроме данного отношения между этими элементами существуют и другие, весьма значимые для целей познания связи и отношения – сходства, различия, определенной последовательности, соразмерности, сопряженности, согласованности, симметрии и асимметрии, корреляции. Совокупность всех этих отношений и прежде всего каузальная связь между компонентами образуют логический план структуры метода. Исследовательская мысль опирается именно на эти связи и отношения, когда на основе сведений об одних элементах и их характеристиках делают заключения о других.

Интенциальный план составляют характеристики, связанные с субъектом исследовательского процесса, а именно его цели, намерения, установки, ожидания, которыми он руководствуется, выполняя те или иные операции в ходе использования данного метода. От этих характеристик, от их адекватности в огромной степени зависит успех познавательного акта.

Целью мыслительной работы после завершения эмпирической части метода могут быть разные компоненты рассматриваемой структуры – и агент, и объект воздействия, и реагент.

Реконструирование агента

Для того чтобы осуществить данную познавательную операцию, необходимо прежде всего придать изучаемому объекту статус агента. Для этого нужно поместить этот объект в соответствующую экспериментальную ситуацию, где он будет воздействовать на другой объект (реагент) и тем самым будет выполнять роль агента. В свою очередь, выбор объекта воздействия должен быть осуществлен таким образом, чтобы можно было получить ожидаемые результаты, которые вытекают из предположений исследователя об изучаемом объекте или его свойствах. Выбор объекта может быть осуществлен путем простого перебора наиболее вероятных для данной цели объектов по формуле: какой результат получится, если взять этот, тот или еще какой-нибудь объект?

Реагент может быть пассивным, т.е. не оказывающим какого-либо воздействия на агент, но чаще всего он активен по отношению к агенту – тем или иным образом изменяет его, влияет на поведение агента, нейтрализует его. В свою очередь под действием агента может изменяться и реагент, а кроме того последний способен порождать какое-либо новое явление. Все эти изменения представляют собой различные виды эффектов. Последние, как мы видим, являются результатом взаимодействия агента и реагента. Полученные эффекты и становятся материалом для реконструирования агента. Такого материала будет еще больше, если будут изменяться условия эксперимента. В результате этого могут быть получены различные модификации одного и того же эффекта или даже разные эффекты.

Исходная мыслительная операция, которая проводится над полученными данными, – это сопоставительный анализ как факторов, включенных в эксперимент, так и его результатов. Анализ проводится по следующим линиям:

а) сопоставление агента и эффекта;

б) сопоставление реагента и эффекта;

в) сопоставление реагента в исходном состоянии с ним же самим после воздействия на него агента;

г) сопоставление различных модификаций и видов эффектов;

д) сопоставление различных условий эксперимента.

Благодаря такому анализу между перечисленными факторами устанавливаются сходства, различия, корреляции и другие отношения, на основе которых строятся заключения об агенте и его свойствах.

Виды рассуждений, с помощью которых формулируются упомянутые заключения, могут быть разными. Но тем не менее среди них есть типичные, схемы которых могут послужить образцами при решении аналогичных задач.

Обратимся к знаменитым опытам Ньютона по разложению солнечного света и обратному смешению полученных цветов.

В качестве агента в данном случае выступал, как уже говорилось, неразложенный пучок света. Эффектом было расщепление этого пучка на цветные полосы. Последний факт позволил Ньютону сделать вывод о том, что разложенный пучок света состоит из лучей различной преломляемости[66]. Но задача заключалась в том, чтобы дать ответ на вопрос о составе исходного пучка света. Сразу очевидно различие между исходным светом и разложенным. Но для заключения о том, что исходный свет представляет собой смесь полученных после разложения цветов, нужно убедиться, что объект воздействия (призма) не изменил субстрата света, его природу и тем самым не повлиял на его состав. Многочисленные опыты с прохождением света через призму, проведенные еще до Ньютона, исключали наличие у нее такой способности. Следовательно, можно было говорить о тождестве субстрата света до и после прохождения его через призму. “Ни один человек, – писал Ньютон, – никогда не сомневался, что весь такой отраженный свет имеет ту же природу, как и солнечный свет до его падения на основание призмы; обычно предполагается, что свет не претерпевает никаких изменений в своих модификациях и свойствах при подобных отражениях”[67].

Все эти данные позволили заключить, что разные цветовые полосы представляют собой по-разному преломленные составные части единого светового пучка, который и является смесью этих цветов.

Для подтверждения этого вывода Ньютон проводит комбинированный опыт. В нем одна призма разлагает световой пучок, а две другие, соединенные вместе, поочередно разлагают и вновь смешивают цвета воедино. Вот полное описание этого опыта Ньютоном: “Я соединил две призмы одинаковой формы вместе, так что их оси и противоположные грани были параллельны и они составляли параллелепипед. Когда солнечный свет светил внутрь моей темной комнаты через малое отверстие в оконной ставне, я поставил этот параллелепипед в пучок света на некотором расстоянии от отверстия в такое положение, что оси призм были перпендикулярны к лучам, которые падали на первую грань одной призмы, проходили через две соприкасающиеся грани обеих призм и выходили из последней грани второй призмы. Так как эта грань параллельна первой грани первой призмы, то выходящий свет параллелен падающему. Далее, за этими двумя призмами я ставил третью, которая могла преломлять выходящий свет и посредством этого преломления отбрасывала обычные цвета призмы на противоположную стену или же на лист белой бумаги, помещаемый на подходящем расстоянии за призмой, для того чтобы на него падал преломленный свет. После этого я вращал параллелепипед вокруг его оси и нашел, что в том случае, когда соприкасающиеся грани двух призм становились настолько наклонными к падающим лучам, что все лучи начинали от них отражаться, то лучи, претерпевавшие в третьей призме наибольшее преломление и освещавшие бумагу фиолетовым и синим светом, первые исчезали благодаря полному отражению из проходящего света, остальные же лучи оставались и окрашивали бумагу в свои цвета – зеленый, желтый, оранжевый и красный, как и прежде; при дальнейшем движении двух призм остальные лучи также, вследствие полного отражения, исчезали по порядку, соответственно их степеням преломляемости. Следовательно, свет, выходящий из двух призм, слагается из различно преломляемых лучей ввиду того, что более преломляемые лучи могут быть от него отнятыми, менее же преломляемые остаются. Но этот свет, проходящий только через параллельные поверхности двух призм, если и претерпевает какое-либо изменение на одной поверхности вследствие преломления, то теряет его при обратном преломлении на другой поверхности и, восстанавливаясь таким образом в своем первоначальном строении, приобретает ту же природу и условия, как вначале, до падения на призму; поэтому и до падения свет также был составлен из лучей различной преломляемости, как и после этого”[68].

Этот эксперимент дважды дает основание для утверждения о том, что между неразложенным и разложенным светом существует тождество состава. Эти два состояния света различны лишь по форме: в одном случае состав света представлен в виде смеси цветов, в другом – в виде их набора. Метод эффектов у Ньютона благодаря двум соединенным призмам принял форму метода двойного симметричного эффекта. Сначала агент А превращается в не-А, затем с помощью другой призмы в обратном эксперименте не-А снова превращается в А. Взаимопревращаемость агента и реагента дает основание для установления между ними тождества в искомом отношении, т.е. в отношении состава при условии неизменяемости субстрата и других существенных характеристик агента.

Особенность экспериментальной ситуации с разложением света состоит в том, что в данном случае агент (свет до разложения) и реагент (расщепленный свет) одинаково доступны чувственному восприятию, что облегчает процесс определения искомого. Этот процесс существенно усложняется, когда агент непосредственно ненаблюдаем. В таком случае задача прежде всего состоит в том, чтобы найти способ действий, который заставил бы агента проявить себя в другом объекте, а также найти и сам этот объект, способный воспринимать воздействия агента, т.е. быть реагентом. Найдя подобный объект, исследователь начинает различными способами воздействовать на него с помощью агента, вызывая в реагенте определенные изменения. Посредством этих изменений исследователь фактически моделирует свойства агента на реагент, проецирует их на последний. В результате множества воздействий различного характера накапливается определенная совокупность изменений реагента, или следов агента. Последующая работа состоит в интегрировании этих следов в некую целостность, которая и выступает в качестве спроецированного на этом субстрате образа, или модели объекта. Поскольку следы отображали динамические воздействия агента, то, следовательно, полученный образ является отображением динамических характеристик этого агента – направление действующих сил, их интенсивность, структуру, пространственную локализацию. Опираясь на апостериорную идею тождества динамических характеристик воздействующего объекта и таких же характеристик в вызванных им изменениях реагента, можно осуществить операцию переноса воспринимаемых динамических характеристик реагента на агент и тем самым воссоздать образ его динамического плана. Кроме того, включая в эксперимент реагенты разной природы (разной степени реактивности, различного состава, материала и т.д.), можно определить границы способности агента воздействовать на другие объекты.

Проиллюстрируем описанную схему использования метода эффектов на примере определения Гансом Христианом Эрстедом характера электромагнитной силы, оказавшейся способной воздействовать на магнетизм[69].

Открыв в 1820 году давно искомый физиками способ воздействия электричества на магнетизм, Эрстед проводит целую серию разнообразных экспериментов с целью выявить различные формы этого воздействия, непрерывно изменяя условия эксперимента. Так, заменяя магнитную стрелку, на которую электрическая сила, идущая от проводника, оказывает действие, стрелкой из латуни, стекла, гуммилака, Эрстед установил ограниченную способность действия этой силы в отношении возможных реагентов: “электрический конфликт действует только на намагничивающиеся вещества”[70], т.е. на металлы. Помещая магнитную стрелку на разном расстоянии от проводника с током и в разных местах от него, Эрстед по ее реакции установил, что электрический конфликт (электрическая сила) “не ограничен проводящей проволокой, но имеет довольно обширную сферу активности вокруг этой проволоки”[71].

Больше всего экспериментов Эрстед проводил с целью определения направления действия вновь открытой необычной силы. С этой целью он помещал проводник над магнитной стрелкой и под ней, к западу или к востоку от нее, перпендикулярно к ней и вертикально перед нею, а также в различных других положениях. Вследствие этих операций Эрстед получил достаточно большой набор эффектов, которые в совокупности отразили форму и направление действия электромагнитной силы. Они вполне определенно указывали на спиральный характер, на круговое направление ее действия. В обнаруженных эффектах он увидел элементы сходства движений стрелки с вихревым процессом, и эта аналогия позволила ему прийти к неожиданному выводу: “...Из сделанных наблюдений можно заключить, что этот конфликт образует вихрь вокруг проволоки. Иначе было бы непонятно, как один и тот же участок проволоки, будучи помещен под магнитным полюсом, относит его к востоку, а находясь над полюсом, увлекает его к западу. Именно вихрям свойственно действовать в противоположных направлениях на двух концах одного диаметра. Вращательное движение вокруг оси, сочетающееся с поступательным движением вдоль этой оси, обязательно дает винтовое движение”[72]. Отсюда следует, что электрическая сила, или “материя” описывает спираль.

Эту форму Эрстед увидел в особенностях отклонений магнитной стрелки. Здесь такое видение требует некоторого воображения, поскольку отклонения не образуют наглядный облик спирали. Этот облик нужно мысленно сконструировать на основании этих отклонений. Французский физик Д.Ф.Араго смог найти такой реагент, в котором спиралевидный характер электрической силы был виден вполне зримо. Узнав об опытах Эрстеда, он уже через два месяца проделал такой красноречивый эксперимент: сквозь горизонтально расположенный кусок картона продел вертикальный проводник с током, насыпав вокруг него железные опилки. Вокруг проводника из опилок образовались окружности. Такой эффект без дополнительных мысленных операций, к которым прибегал Эрстед, говорил о форме вновь открытой силы.