В том случае, когда целью исследования является объект воздействия, то метод эффектов и здесь может быть вполне пригодным средством. Подбирается агент, который может результативно воздействовать на избранный объект, и вследствие их взаимодействия появится определенный эффект. Этот эффект может иметь своим субстратом, или носителем, используемый агент, если тот испытал какое-либо изменение вследствие взаимодействия с объектом воздействия и тем самым превратился в реагент. Но эффект может быть связан и с иным объектом, на который тем или иным образом подействовал объект воздействия. Поскольку объект воздействия из-за своей недоступности непосредственному наблюдению оказывается вне сферы чувственного восприятия, то исследователь имеет дело с двумя компонентами этого взаимодействия – агентом и, возможно, с каким-то дополнительным реагентом. Познавательная деятельность ученого направлена на то, чтобы с помощью определенных мыслительных операций с этими двумя компонентами воссоздать частичный, а если возможно, то и полный образ объекта воздействия, выступающего в роли реконструкта.
Главная задача в начале мыслительной работы состоит в тщательном анализе эффекта. Это позволит выявить, во-первых, то, что является сходным у него с агентом и его поведением, во-вторых, условия появления эффекта (время, место, внешние обстоятельства), в-третьих, различия между ними, в-четвертых, отношения между этими компонентами, а также характер данных отношений. Все это и явится основанием, предпосылкой для формирования образа реконструкта. В этих данных найдут свое отображение соответствующие характеристики объекта воздействия. Они явятся проекцией этих характеристик на ином субстрате.
Напомним, что в 1908 году физики Ганс Гейгер и Эрнест Марсден, работавшие в качестве помощников Эрнеста Резерфорда в манчестерской лаборатории, проводили опыты по прохождению альфа-частиц (положительно заряженных ядер гелия) через металлы, в том числе через золотые пластинки. В этих опытах агентом были альфа-частицы, а объектами воздействия – атомы металла. Целью исследования в конечном счете оказалась структура атома. В ходе экспериментов были получены два эффекта. Большинство частиц свободно проходили через пластинку и продолжали движение, не изменяя направления (первый эффект). Однако крайне незначительное число частиц неожиданно для исследователей отклонялось под большим углом, а то и просто летело в обратном направлении (второй эффект). Особенность каждого эффекта выявляется путем сопоставления исходного направления движения альфа-частиц с направлением их движения после взаимодействия с пластинкой. В первом случае имеет место сходство направлений, во втором – кардинальное различие. Сопоставление же самих эффектов говорит о наличии какого-то фактора, который лишь в редких случаях оказывает воздействие на частицы и тем самым изменяет траекторию их движения. Осмысление первого эффекта приводит к выводу о том, что внутри атомов существует большой объем свободного пространства, в котором нет объектов или сил, способных воздействовать на частицы. Второй же эффект из-за своей редкости свидетельствует о наличии в весьма ограниченной части объема атома какого-то небольшого по размерам фактора, который именно по этой причине может оказаться на пути лишь некоторых частиц. Эта особенность данного фактора и позволила Резерфорду заключить, что им может быть весьма небольшой по размерам компонент атомной структуры, вмещающий, однако, в себе почти всю массу атома. Но так как этот компонент оказывает весьма сильное воздействие на альфа-частицы, заставляет их в случае столкновения резко изменять направление движения, то он должен обладать большим положительным электрическим зарядом. Этот заряженный компонент Резерфорд и истолковал как ядро атома.
Таким образом, примененная в начале мыслительной работы операция сопоставления позволила установить, что поведение отклонившихся частиц смоделировало некоторые свойства объекта воздействия. Полученная таким путем информация была подведена под общее представление, а именно представление о кулоновском взаимодействии электрических зарядов. В этом представлении была зафиксирована ситуация, в которой рассматриваемый эффект имел свой аналог вследствие указанного взаимодействия. Далее мыслительный процесс осуществлялся по правилу переноса причины при сходстве следствий: если следствия сходны и известна причина одного из них, то можно заключить, что эта причина, вероятно, является причиной и вновь полученного следствия – отклонения частиц.
Операцию сопоставления Резерфорд применил и в другом отношении, что также помогло формированию представления о существовании ядра в атоме. В данном случае были сопоставлены новые неожиданные факты и существовавшая уже модель атома, построенная Дж.Томсоном. Согласно этой модели положительный электрический заряд внутри атома не был сконцентрирован в небольшой части объема атома, а, напротив, был “размазан” по всему этому объему и к тому же не имел своего носителя. Но заряд такой структуры и, следовательно, весьма слабый в каждой отдельной точке не смог бы оказать сильного воздействия на альфа-частицу и изменить сколько-нибудь существенно и резко направление ее движения. Тем самым по правилу контраста вытекала необходимость формирования противоположного образа заряда, а следовательно, противоположной по структуре модели атома – планетарной[73].
В акте воздействия ядра на альфа-частицы проявилась весьма существенная для процесса реконструирования черта многих реагентов – модифицирующая способность, т.е. способность тем или иным образом изменять агент или его поведение. Через эту способность проявляются определенные свойства реагента и затем моделируются в названных изменениях. Подобной способностью обладает и упоминавшаяся выше оптическая призма: благодаря свойству преломлять свет, причем каждую его компоненту под разным углом, она и позволила выявить его состав. Модифицирующей способностью часто обладает и агент. В этом случае его характеристики моделируются в изменениях реагента, что и дает материал для реконструирования на этот раз определенных черт агента.
Методологически весьма позитивным является формирование таких экспериментальных ситуаций, в ходе которых объект воздействия ведет себя по-разному. В одной ситуации он активен, проявляет свою модифицирующую способность и тем или иным образом изменяет свойства агента. В другой же ситуации, несколько отличной от первой, наблюдается иная картина – моделирующую способность проявляет агент, а изменения на этот раз претерпевает объект воздействия, хотя это тот же самый феномен. В данном случае мы имеем дело с симметричной в отношении полученных данных ситуацией: в первом варианте необходимые нам данные отобразились в агенте, во втором – в объекте воздействия. Эти данные оказываются эквивалентными. В них, хотя и по-разному, отображаются одни и те же характеристики агента или объекта воздействия. Их ценность в том, что такого рода данные позволяют на основе различного материала получить сходные результаты, которые тем самым подтверждают друг друга.
Весьма продуктивной в познавательном отношении является ситуация, когда модифицирующей способностью обладают одновременно и агент, и объект воздействия. Это выражается в том, что они взаимно изменяют друг друга и тем самым моделируются друг в друге. Это дает значительно больше информации, чем случаи с односторонней модификацией. Такая информация двоякого рода позволяет решать достаточно сложные проблемы. Именно так было с проблемой структуры электромагнитного излучения. Как известно, М.Планк в своей гипотезе квантов энергии допускал дискретность лишь в отношении процесса испускания энергии нагретым телом и отрицал квантовый характер излученного в пространство электромагнитного поля. Но два экспериментальных факта для своего объяснения потребовали распространения дискретности и на излученную в пространство энергию. Один из этих фактов – фотоэлектрический эффект – был открыт в 1885 году Генрихом Герцем. Суть его заключается в том, что свет, падая на металлическую пластинку, частично поглощается ею (модификация агента), выбивая при этом из пластинки электроны, которые разрывают внутриатомные связи и вылетают из металла (модификация электронов как объекта воздействия). Этот факт дал Эйнштейну основание для вывода о том, что квант света (агент) поглощается электроном, т.е. претерпевает изменение своего состояния (первая модификация), а электрон, приобретя дополнительную энергию, полученную от этого кванта, также изменяет свое состояние – становится свободным (вторая модификация). Свет, таким образом, был наделен свойством дискретности в виде локализованных в пространстве порций энергии[74].
Другой факт был получен в 1922 году американским физиком Артуром Комптоном в опытах по рассеянию рентгеновских лучей на электронах. Здесь агент (рентгеновские лучи), сталкиваясь с электроном, изменял свою частоту – она уменьшалась, тогда как длина волны лучей соответственно увеличивалась. Электрон же в свою очередь испытывал модификацию – увеличивалась скорость его движения. Эти взаимные изменения стали еще одним важным свидетельством в пользу корпускулярной природы электромагнитного излучения[75].
Гений метода эффектов
Необычайных успехов в применении метода эффектов добился великий физиолог, первый российский лауреат Нобелевской премии Иван Петрович Павлов. С помощью этого метода он смог проникнуть в глубины во многом “черного” для того времени “ящика” – высшей нервной деятельности.
Как отмечал сам Павлов, в последние тридцать лет XIX века физиология больших полушарий головного мозга оставалась “без всякого движения”[76]. Применявшиеся тогда методы по искусственному (в том числе электрическому) раздражению отдельных центров мозга и по их удалению медленно продвигали указанную науку вперед. Появилась необходимость поиска нового, более эффективного метода. Такой метод был найден Павловым. К нему привели два фактора: во-первых, вставшая в конце XIX века перед психологами и физиологами проблема так называемого “психического возбуждения”, т.е. реакции животного на пищу, действующую на него не непосредственно – на полость рта, а на расстоянии – только своим видом; во-вторых, установка Павлова на решение проблем, связанных с поведением животных, методами объективного исследования, заключающимися в проведении точных экспериментов, дающих доступные для наблюдения и тщательного изучения факты. Эта установка уже была успешно применена Павловым при исследовании пищеварения и кровообращения у животных, за что он и получил Нобелевскую премию (1904 г.).
Проблема психического возбуждения породила конфликтную ситуацию в группе русских физиологов, в которой работал и Павлов. Речь шла о выборе адекватного подхода к решению данной проблемы. Сторонники психологического подхода настаивали на необходимости решения этой проблемы, исходя из аналогии между внутренним миром животного (собаки) и внутренним миром человека. Поэтому они оперировали по отношению к поведению собаки такими понятиями, как “думает”, “желает”, “чувствует”, шли путем переноса своего внутреннего мира во внутренний мир животного. Иными словами, при таком подходе можно было только “гадать о том, что происходит внутри собаки, и из этого понимать ее поведение”[77]. Но, спрашивал Павлов, “должны ли мы для понимания новых явлений входить во внутреннее состояние животного, по-своему представлять его ощущения, чувства и желания? Для естествоиспытателя остается на этот последний вопрос, как мне кажется, только один ответ – решительное “нет”. Где хоть сколько-нибудь бесспорный критерий того, что мы догадываемся верно и можем с пользой для понимания дела сопоставлять внутреннее состояние хотя бы и такого высокоразвитого животного, как собака, с самим собой?”[78].
Первоначальные попытки Павлова и его сотрудников объяснить результаты опытов со слюноотделением у собак, фантазируя об их субъективном состоянии, ничего, кроме бесплодных споров и разноречивых мнений, не дали. “Итак, – резюмировал Павлов, – ничего не оставалось, как повести исследование на чисто объективной почве, ставя для себя, как первую и особенно важную задачу – совершенно отвыкнуть от столь естественного переноса своего субъективного состояния на механизм реакции со стороны экспериментируемого животного, а взамен этого сосредоточивать все свое внимание на изучении связи внешних явлений с нашей реакцией организма, т.е. с работой слюнных желез”[79]. Избрав такой подход, единомышленники Павлова жестко следовали ему. “Опираясь на пример изучения низших представителей животного мира и, естественно, не желая переделываться из физиолога в психолога (тем более, пережив неудачную попытку в этом направлении), мы решили, – отмечал Иван Петрович, – и в отношении так называемых психических явлений в наших опытах над животными занять чисто объективную позицию. Мы постарались прежде всего строго дисциплинировать наш прием думания и нашу речь в том отношении, чтобы совершенно не касаться воображаемого душевного состояния животного, и ограничивали нашу работу исключительно тем, что мы действие объектов издали на работу слюнных желез внимательно наблюдали и точно формулировали”[80].
Павлов считал язык фактов наиболее красноречивым феноменом. Поэтому он и его сподвижники смотрели на явления с чисто внешней стороны, т.е. со стороны очевидных фактов, и сосредоточили внимание только на том, “какие агенты внешнего мира действуют и какими видимыми реакциями собака на это отвечает, что она делает”[81].
Так Павловым было определено то поисковое поле, в котором он начал искать ответы на вопросы о высшей нервной деятельности животных. Этим полем стала не психология, а физиология данной деятельности – физиологические процессы, происходящие в сенсорном аппарате животных и в высшем отделе их мозга. Но нужно было выбрать эффективное средство проникновения в глубины этой сложнейшей системы, причем такое средство, которое давало бы хорошо наблюдаемые внешние эффекты. В качестве такого средства был избран условный рефлекс. “...Я надумал, – писал Павлов, – исследовать предмет чисто объективно, с внешней стороны, т.е. точно отмечая, какое раздражение на животное падает в данный момент, и следя за тем, что животное в ответ на это раздражение проявляет в виде движений или (как это было в моем случае) в виде секреции”[82]. Благодаря условным рефлексам, – с гордостью первооткрывателя отмечал Иван Петрович, – физиология приобрела огромную область для исследований – область деятельности, связанной с высшими центрами нервной системы[83]. Это объясняется тем, что реакция организма на воздействия внешнего мира происходит при посредстве центральной нервной системы, вследствие чего она и становится подвластным реконструирующему познанию объектом.
В качестве конкретного вида реакций на внешние раздражения Павлов избрал достаточно незначительную физиологическую деятельность – слюноотделение, притом у одного вида животных – у собак. Но и это как будто бы ограниченное по значимости явление стало весьма репрезентативным и красноречивым фактором, посредством которого в распоряжении физиолога оказалась огромная часть высшей нервной деятельности. Это произошло потому, что Павлов понял значение условного рефлекса как средства проникновения в глубины мозговых процессов и увидел огромный информационный потенциал этого явления для реконструирования названных процессов. Даже только слюноотделительный рефлекс дает, по словам Павлова, материал для важных заключений о процессах, происходящих в центральной нервной системе[84]. А кроме того у данной реакции есть еще одно существенное для исследования достоинство: “Роль слюнных желез такая простая, что отношения их к окружающей организм обстановке должны быть также простыми и очень доступными для исследования и истолкования”[85]. Тем не менее эта несложная реакция позволила, по замечанию Павлова, постепенно проникнуть “до высших пределов нервной деятельности, поскольку об этом можно судить по гипотетическому сопоставлению фактов физиологии условных рефлексов с нашими субъективными состояниями”[86].
Со временем, пишет Павлов, “для физиологии условный рефлекс сделался центральным явлением, пользуясь которым можно было все полнее и точнее изучать как нормальную, так и патологическую деятельность больших полушарий”[87].
Таким чрезвычайно продуктивным средством исследования метод условных рефлексов стал благодаря своей агенто-эффектной структуре, в которой как агент, так и эффект оказывались связанными с искомым реконструктом – соответствующими отделами центральной нервной системы. У Павлова эта структура описана следующим образом: “...внешний агент, трансформируясь в нервный процесс, по длинной дороге (периферическое окончание центростремительного нерва, этот нерв, аппараты центральной нервной системы и центробежный нерв) достигает того или другого органа, вызывая его деятельность”[88]. В случае слюнных желез эта деятельность выражается в истечении или неистечении слюны, в ее количестве и качестве. Но для исследования важно то, что как реакция слюноотделения, так и количество и качество слюны очень точно варьируют в зависимости от агента и способа его воздействия, от количества и качества воздействующих на полость рта собаки веществ[89]. При этом необходимо ставить как можно более разнообразные опыты, чтобы в конечном счете собрать большой объем и притом как можно более разнообразных данных, касающихся характера реагирования животного. При этом Павлов обращает внимание на необходимость изучения всех условий, которые влияют на реализацию рефлексов[90]. Для формирования представлений о деятельности центральной нервной системы следует, по Павлову, пользоваться таким приемом: “...точно сопоставлять изменения во внешнем мире с соответствующими им изменениями в животном организме и устанавливать законы этих отношений”[91]. А чтобы исходные данные были как можно более надежными и информативными, необходимо проводить настойчивые продолжительные пробы[92].
Из этого видно, что важной мыслительной операцией по обработке полученных данных является сопоставление, проводимое по самым разным линиям, а именно по линиям “агент – эффект”, “эффект одного рода – эффект другого рода”, “условия опыта – эффект” и др. Сопоставляются также эффекты, полученные при работе мозга в норме с эффектами, генерированными мозгом в патологии или при удалении отдельных частей больших полушарий. Методологически задача была поставлена Павловым так: “...Все высшие проявления жизни животных, все их поведение подвергнуть изучению, анализу со строго объективной точки зрения, т.е. только сопоставляя падающие в каждый момент на животное из окружающей его среды раздражения с видимыми, ответными на это, деятельностями животного, его реакциями и отыскивая законы этого соотношения”[93]. А эти законы, эти соотношения и становились основанием для реконструирования механизмов и процессов в коре больших полушарий.
Вооружившись таким глубоко проникающим методом, великий физиолог поставил перед собой и перед своими сотрудниками целый комплекс проблем и целей, которые, возникая в ходе расширяющихся и углубляющихся исследований, становились все сложнее и фундаментальнее. Суть их всех сводится к реконструированию тех или иных компонентов и характеристик высшей нервной деятельности. Анализ работ И.П.Павлова в хронологическом порядке позволяет выявить следующий комплекс проблем и целей, образующих логически развертывающуюся последовательность:
Что такое условный рефлекс, каков его механизм?
Каковы законы рефлекторной деятельности?
Что представляет собой движение нервных процессов в “мозговой массе”?
Решить такую задачу, как “регистрация и характеристика отдельных актов деятельности коры, определение точных условий их наличности и их систематизация, иначе говоря, определение условий колебаний величины раздражительного и тормозного процесса и установление взаимных отношений этих процессов”[94].
Объяснить функционирование корковой массы больших полушарий, установить основные правила деятельности коры.
Изучить функциональные центры больших полушарий мозга, определить характер их локализации.
Исследовать аналитическую и синтетическую деятельность больших полушарий, направленную как на внешний, так и на внутренний мир животного.
Определить, посредством каких внутренних процессов и “по каким законам совершается высшая нервная работа, что в ней общего и особенного сравнительно с низшей нервной работой...?”[95].
Какова конструкция и динамика нервного аппарата как анатомо-физиологического субстрата происходящих в нем процессов?
Понять механизм общего поведения животного, сложные нервные отношения его к окружающему миру.
Осуществить анализ высшего поведения человека, найти законы, лежащие в основе его внутреннего мира[96].
Построить физиологический фундамент нервной деятельности, высшей надстройкой над которой являются психические процессы; начать решать важнейшую современную задачу: “наложить... явления так называемой психической деятельности на физиологические факты, т.е. слить, отождествить физиологическое с психологическим, субъективное с объективным...”[97].
Приведенный перечень проблем и целей представляет собой, по существу, программу исследований, которая естественным образом, под влиянием логики развития поискового процесса формировалась в течение более тридцати лет. Суть стратегии этих исследований, отчетливо просматривающаяся в этой программе, заключается в движении познавательного процесса от отдельных и менее глубоких проблем ко все более глубоким и тотальным, что и привело к достаточно разработанной общей картине высшей нервной деятельности. Гениальность академика Павлова заключалась в том, что он уже на ранних этапах исследования смог увидеть огромный потенциал метода условных рефлексов и в ходе последующих поисков находил для него все новые и новые объекты приложения и способы применения, проявляя при этом необычайную виртуозность и изобретательность. С помощью этого метода, дополняемого в отдельных случаях методом экстирпации (оперативного удаления некоторых участков мозга) он открыл целый ряд важнейших процессов, законов и свойств деятельности больших полушарий мозга, недоступных непосредственному наблюдению и изучению с помощью каких-либо приборов. Туда, куда не смог проникнуть человеческий глаз или какой-нибудь тончайший прибор, туда проникла мысль великого экспериментатора и теоретика.
