Модель как опредмеченное знание

Любое научное исследование и процесс познания вообще приводит к новому знанию только в том случае, если нам удается зафиксировать в определенном языке, в объективной форме его ход и результаты. Точнее, сам процесс познания как раз и совершается с помощью средств объективации мысли — разнообразных знаковых систем — речи (устной и особенно широко используемой письменной); языка математики, различных графических средств.

На это можно возразить, что идеи, мысли, гипотезы, теории рождаются в голове индивида и не связаны с наличием или отсутствием в этот момент средств фиксации мысли и с оперированием ими. Возражение такого характера представляет собой вариант гносеологической робинзонады. "Ведь идеальное, — пишет Я.К.Ребане, — как бы его ни трактовали — только ли в смысле известных психических состояний человека или более широко, в смысле также воплощения человеческих замыслов, деятельности в предметах, в их структуре, может существовать только при условии, что оно материализовано, опредмечено..."[31].

Действительно, появление самой простой мысли необходимо предполагает наличие общества и не просто существование его как такового, а включенность данного субъекта в общество. Эта включенность проявляется в том, что субъект любого вида деятельности, в том числе познавательной, "запрограммирован", усвоенными им сознательно или бессознательно представлениями о мире, и способах деятельности, навыками и нормами, хранящимися в социальной памяти. Она проявляется также в использовании материальных средств, без которых никакая мысль не может стать принадлежащей обществу. Но она не может стать принадлежащей и индивиду, если она не сформулирована, не выражена в таких средствах. Мысль с помощью этих средств (речи, книгопечатания, рисунка, чертежа, звукозаписи, изображения на экране и т.п.) "отчуждается" от породившего ее человека, но они же (средства) дают возможность людям, в том числе и автору данной мыли, овладеть ею.

"О наших мыслях, — замечает Гегель, — мы знаем только тогда, когда имеем определенные, действительные мысли, когда мы дает им форму предметности, различенности от нашего внутреннего существа, следовательно, форму внешности, и притом такой внешности, которая в то же время носит на себе печать высшего внутреннего. Таким внутренним внешним является единственно только членораздельный звук, слово"[32]. Данное суждение Гегеля можно, вероятно, без большой натяжки отнести и к другим средствам объективации мысли.

Это овладение своим собственным мышлением предполагает, следовательно как и в процессе материального производства, опредмечивание сущностных сил человека и последующее распредмечивание. Процесс такого постоянного перехода от субъективного бытия мысли к предметному ее воплощению и от предметного вновь к субъективному, но уже на более высоком качественном уровне — и есть процесс мышления. В таких формах протекает он как общественный процесс и в этих же формах, ибо других не существует, мыслительная деятельность реализуется индивидом, поскольку последний участвует в этом общественном процессе. Б. А.Лекторский говорит по этому поводу следующее: "... внешняя деятельность в виде оперирования теми или иными предметами, значками, схемами и т.д. — это не просто одно из средств объективации "подлинной" деятельности мышления, совершающейся "в уме", а ее постоянная основа и исходный пункт формирования"[33].

Опредмечивание мышления проявляется в специфических формах, обусловленных глубокой дифференциацией мыслительной деятельности на различные ее виды. Одни из них наиболее близки по своим параметрам процессу создания материальных благ, другие в ходе исторического развития утратили непосредственную связь с материальным производством. Некоторые из них обладают ярко выраженной предметностью. Это относится, в частности, к тем из них, которые связаны с построением и преобразованием чертежей, схем, графиков, диаграмм, используемых в познании.

Научное исследование всегда направлено на познание свойств, функций какого-либо явления, выступающего его объектом. "Научное исследование, — пишет, например, И.Г.Герасимов, — это такое систематическое и целенаправленное изучение объектов, в котором используются средства и методы науки и которое завершается формулированием знаний об изучаемых объектах"[34]. Следовательно, результатом, продуктом, научного изучения будут знания об объектах, подвергавшихся исследованию. Задача, которой определяется направление усилий ученого, может быть представлена в простейшем случае эмпирического исследования следующим образом: имеется некоторый объект; необходимо выяснить, открыть, каковы его свойства, каким образом он функционирует.

Отметим, что практическим результатом исследования может быть как описание на естественном языке, так и какое-либо изображение — график, диаграмма, схема, чертеж, карта. Чертеж, схема и т.п. в этом случае служат средством фиксации и хранения знаний.

Все эти графические средства позволяют моделировать различные процессы и явления. Многие типы изображений (географические карты, диаграммы "состав — свойство" в аналитической химии, функциональные схемы и т.п.) будучи теоретическими моделями, аналогичны по некоторым функциям теоретическому построению, выраженному в высказываниях или алгебраических формулах[35]. Они позволяют предсказать параметры движения моделируемой системы, объяснить ее "поведение", открыть ранее неизвестные явления. Скажем, многие географические открытия были сделаны на карте.

Так, например, была открыта расположенная в густонаселенной полосе, известная ныне каждому школьнику Среднерусская возвышенность. В 80- х гг. XIX в. по материалам инструментальных съемок были построены карты Европейской России, в корне изменившие представление о строении рельефа поверхности этой части страны. "Взамен укоренившегося представления о двух грядах возвышенностей — Урало-Балтийской и Урало-Карпатской, вытянутых с востока на запад и разделенных низменной полосой, А.А.Тилло установил, руководствуясь картой, существование двух возвышенностей меридионального простирания, названных им Среднерусской и Приволжской"[36].

Модель и теория

С методологической точки зрения чертежи, графики, схемы и подобные им средства, широко используемые в конструкторской и познавательной деятельности, могут иметь различные функции. Например, функции чертежа, выполненного в ортогональной проекции, изображающего какую-либо машину или се деталь, существенно отличается от функции принципиальной схемы радиотехнического прибора. В первом случае отображается форма элементов и пространственная структура всего устройства, во втором — система функциональных связей, соединяющих элементы в единое целое.

Эти различия сложились исторически и характеризуют этапы развития средств и способов отображения объектов в отдельных сферах науки и техники. Весьма примечателен в этом отношении один из этапов развития радиотехники.

Статья А.С.Попова, опубликованная в "Журнале Русского физико- химического общества" в 1896 г. на заре эры радио, сопровождалась рисунком, выполненным, вероятно, рукой автора[37], представлявшего собой перенесенное на плоскость из трехмерного пространства графическое изображение прибора в его первоначальном варианте. Рисунок фиксирует внешнюю конструктивную форму деталей и прибора в целом. В этом, вероятно, первом в истории техники изображении радиоприбора можно отметить особенности, эволюция которых привела к современным средствам построения радиосхем. Поскольку для успешного функционирования прибора решающее значение имеют электрические связи его элементов (деталей), изображение смещено таким образом, чтобы электрические связи последних можно было четко передать на рисунке. В реальном приборе его детали соединены проводами (проводниками), замыкающими их в непрерывную электрическую цепь. Чтобы изобразить эту цепь, пришлось построить рисунок так, что он фактически сочетал в себе изображение деталей и общий вид прибора (план). Сами провода (проводники) показаны на рисунке четкими линиями, позволяющими легко проследить образованную ими цёпь и ее элементы.

Дальнейшее развитие радиотехники показало, что приборы, имеющие различное конструктивное оформление, собранные из отличающихся друг от друга по внешнему виду деталей, могут выполнять одинаковые функции. Чтобы сопоставить функции двух или большего числа таких приборов и построить на базе такого сопоставлению теорию, объясняющую их действие, необходимо было выработать средства, которые позволяли бы изобразить одинаковым знаком конструктивно отличающиеся элементы этих приборов, выполняющие одни и те же функции.

Рисунки типа описанного выше, давали мало возможностей для сопоставления. Критическая ситуация была преодолена созданием специфических графических средств для изображения элементов и приборов в целом. Один графический прием для этого уже был выработан: провода изображались на рисунке линиями. Однако построенная из таких линий графическая сеть, передающая структуру функциональных связей, не могла быть использована для объяснения действия прибора, пока не было средств для представления одинаковых по функциям, но разных по конструкции элементов прибора таким образом, чтобы их можно было легко идентифицировать.

Прогресс в этой области связан с формированием категориального (понятийного) аппарата теории радиотехники. Используя понятия, сформулированные на естественном (этническом) языке, ученые, работающие в этой области, пришли к терминологии, в которой элементы радиотехнических устройств обозначались терминами по их функциям независимо от их внешней формы и других конструктивных особенностей, что и было закреплено соответствующим словоупотреблением.

Следующий шаг в этом направлении был сделан, когда термин, выраженный словом, записанным с помощью общеупотребительной формы письма, был заменен на схематических изображениях приборов условным графическим знаком. Пока единообразные знаки не появились, изображение каждого элемента (детали), как правило, сопровождалось надписью, указывающей его функции: "батарея", "телефон" и т.п. Эти условные знаки выражали соответствующие понятия, включенные в теорию радиотехники и обозначали соотнесенные с этими понятиями реальные элементы устройств. Скажем конденсатор изображается знаком независимо от его конструктивного оформления. Это обозначение не просто выражало тот же смысл, что и записанный буквами термин, т.е. фиксировало определенные свойства данного класса объектов, скажем, способность пропускать переменный ток различной (в зависимости от емкости) частоты и не пропускать постоянный ток.

Унифицированные идеографические изображения отдельных приборов принципиально отличаются от словесных терминов тем, что дают возможность сформировать операциональную знаковую систему, позволяющую легко создавать и перестраивать огромное количество вариантов схем радиотехнических устройств (скажем, на схеме "сразу видно" будет ли вообще функционировать данная конструкция ^:или нет). В этой связи можно отметить сходство таких средств с буквенной символикой алгебре. Эти модели строится строиться для отображения уже созданных в материале радиотехнических устройств. Но чаще всего они используются при конструировании радиоаппаратуры в качестве проекта устройства, обладающего заданными свойствами.

Следует отметить еще одно существенное обстоятельство, вытекающее из особенностей исторического развития: графических средств применяемых в науке и технике. История радиотехники демонстрирует здесь такой путь развития познания, который не укладывается в представления о переходе от чувственного к вербальному отображению как высшей ступени познания. Словесно-понятийное освоение этой сферы реальности оказывается лишь посредствующим этапом для выработки более адекватных в данном случае модельно-изобразительных средств. Эти средства могут быть выработаны лишь тогда, когда данная область действительности предварительно изучена и когда сформирован понятийный аппарат для ее описания на естественном языке.

Надо сказать, что те же самые графические знаки используются в теории радиотехники и для передачи содержания абстрактных понятий. Например приведенный выше знак может^: иметь смысл "емкость вообще", любая электрическая емкость. Различие состоит в том, что на принципиальной схеме какого-либо конкретного типа радиотехнических устройств рядом с таким знаком обычно указывается величина емкости данного конкретного конденсатора, тогда как при теоретических построениях этот знак может обозначать не только соответствующий элемент конструкции, но и емкость, которой не соответствует никакого реального элемента (например, так называемую паразитную емкость). То же самое можно сказать и о других условных знаках, например, индуктивности и т.д.

Процесс выработки весьма эффективной системы графических знаков и соответствующих теоретических понятий по содержанию можно охарактеризовать как один из видов научной абстракции, а именно абстракцию от несущественных обстоятельств[38]. Обусловленный объективно проявившимися в практике отношениями независимости функций от конструктивного исполнения элементов (деталей), процесс проходил в значительной мере стихийно.

Принципиальную схему, отображающую функциональные связи элементов радиоустройства, можно рассматривать как сеть связей (граф), узлами которой являются элементы прибора, обозначенные условными знаками. Она, таким образом, оказывается по характеру замещения объектов по крайней мере двухслойным образованием, представляющим сочетание пространственной графической модели связи и особого рода графических знаков- идеограмм, обозначающих эмпирические объекты и выражающих соотносимые с ними теоретические понятия. Поскольку такая сеть не фиксирует жестко пространственного расположения деталей, она сохраняет связность при топологических преобразованиях.

Общий характер процесса формирования способов построения схем в радиотехнике аналогичен процессу становления языка научной теории в других отраслях естествознания и техники. До появления радиотехники (и отчасти параллельно) такой же путь развития прошли изображения электрических устройств проводной связи и электротехники вообще, откуда радиотехника заимствовала некоторые способы изображения деталей[39]. Р.Грегори в названной работе также подчеркивает, что электрические схемы отображают функциональные характеристики элементов устройств: "внешнее сходство ушло безвозвратно, выделились те формальные признаки деталей, которые определяют функциональное назначение каждого компонента схемы. Символы стали отображать функцию, а не структуру, форма символа уподобилась "абстрагированной карикатуре" объекта"[40].

Этот экскурс в историю радиотехники позволяет высказать предположение — радиосхема исторически сформировалась так, что она не просто моделирует какое-то устройство, но представляет собой отображение связей в системе теоретических или эмпирических понятий. Следовательно, пока соответствующие понятия не сложились, не было и основы для развития графической знаковой системы. С другой стороны, появление первых изображений радиотехнических устройств породило потребность в более совершенных схемах. Это, в свою очередь, способствовало кристаллизации понятийного аппарата, т.е. происходило своеобразное взаимодействие словесных и изобразительных средств в рамках складывающейся теории.

Как видно, развитие графических средств шло от передачи внешней пространственной формы (что достигается с помощью рисунка и чертежа) к изображению функций. Однако и в том, и в другом случае между этими различными способами изображения существует определенная общность. Эта общность может быть зафиксирована как принадлежность чертежа и радиосхемы (и некоторых других типов изображений) к классу знаковых моделей. Согласно В.А.Штоффу, для знаковых систем, выступающих в качестве моделей, должны выполняться известные условия. Во-первых, "элементарный знак знаковой системы, выступающей в качестве модели или выполняющей функции модели, должен обязательно иметь предметное значение, находиться в однозначном отношении к своему предмету и, следовательно, быть его заместителем... Указанным предметным значением элементарный знак знаковой модели обладает только в контексте самой системы"[41]. Вторым существенным признаком знаковых моделей в отличие от других (по мнению указанного автора) служит то обстоятельство, что знаковая модель, "не являясь отображением объекта (моделируемой системы) на уровне элементов, представляет собой образ этой системы на уровне структурном. Структура знаковой модели представляет собой изображение структуры моделируемого объекта"[42].

Предшествующее изложение показывает, что понятие знаковой модели охватывает не только изображения, передающие структуру объекта, но и изображения, отображающие систему функциональных связей элементов, связей, обусловливающих целостность объекта. В некоторых случаях, как мы видели, не является обязательным и наличие предметного значения, т.е. вещественного объекта (в теоретических схемах). Эти утверждения вполне отвечают характерным особенностям радиосхем.