Связи – отношения между элементами систем

Научная категория «закон», ее сущность и использование в науке. Уровни законов. Признаки нового закона. Научная проблема, ее роль в развитии наук. Научная гипотеза, ее роль в научном развитии

 

Теснота связи элементов в системе определяется физическими, а вернее, природными отношениями между ними, либо другими основополагающими свойствами системы, например, экономическими, социальными, характеризующими развитие человеческого общества.

Глубина таких связей зависит от уровня системы в иерархии систем, относящихся к предметной области существования изучаемого сложного объекта. К связям относятся как всеобщие отношения между составляющими систему элементами природы и общества, так и частные, касающиеся некоторого ограниченного круга ее элементов. В связи со сказанным эти связи называются либо общими законами природы (фундаментальными), либо частными, относящимися к ограниченному набору явлений (эмпирическими законами) или к тенденциям, проявляющимся в виде каких – то повторений в массовых явлениях и именуемых закономерностями.

Фундаментальные связи называются законами. Закон - это философская категория, обладающая свойствами всеобщности по отношению ко всем природным предметам, явлениям, событиям. В связи с этим определение закона звучит так: закон – это существенное, устойчивое, повторяющееся отношение между любыми явлениями.

Закон выражает определенную связь между самими системами, составными элементами объединений предметов и явлений, а также внутри самих предметов и явлений.

Не всякая связь является законом. Она может быть необходимой и случайной, Закон – необходимая связь. Он выражает существенную связь между сосуществующими в пространстве вещами (материальнымиобразованиями, в общем смысле).

Все, что сказано выше, относится к законам функционирования (существования природной среды или искусственно созданной человеком). Существуют и законы развития, выражающие тенденцию, направленность или порядок следования событий во времени. Все природные законы - нерукотворны, они существуют в мире объективно и выражают отношения вещей, а также отражаются в сознании человека.

Как уже говорилось, законы делятся по степени общности. Всеобщими законами являются философские законы. Фундаментальные законы природы по своей общности тоже разделяются на два больших класса. На более общие, изучаемые рядом, а то и абсолютным множеством наук (к ним относятся, к примеру, законы сохранения энергии и информации и др.). И менее общие законы, которые распространяются на ограниченные области, изучаемые конкретными науками (физикой, химией, биологией).

Эмпирические законы изучаются частными науками, к которым относятся все технические науки. В качестве примера можно взять такую дисциплину, как сопротивление материалов. В ней изучаются предметы и системы, в которых действуют все фундаментальные законы и законы эмпирические, основанные на опытных данных, относящих к предметам дисциплины только те механические тела, которые подчиняются закону Гука: деформация тела прямо пропорциональна действующей на тело силе (и наоборот).

В технических науках имеются разделы, которые основываются на более частных эмпирических связях, принятых в качестве аксиом.

Одни законы выражают строгую количественную зависимость и фиксируются математическими формулами, а другие пока не поддаются формализации, указывая обязательность одного вида события за счет появления другого, например.

Одни законы - детерминированы, то – есть устанавливают на основании причинно – следственных связей точные количественные соотношения, другие – статистические, устанавливающие вероятность появления какого – либо события при определенных условиях.

В природе законы действуют как стихийная сила. Однако, зная законы, их можно использовать целенаправленно в практической деятельности (как силу давления пара в паровых машинах, как силу сжатого газа в двигателях внутреннего сгорания).

Общественно – исторические законы мало чем отличаются от законов природы, но действуют они между мыслящими людьми. Познание этих законов способствует лучшей организации экономики и общества.

Таким образом, изучение законов природы и общества является первейшей задачей человечества. Только знание законов и разработка мер по правильному их использованию может обеспечить развивающееся и растущее по численности человечество продуктами питания и средой искусственно созданных условий, в котором может оно существовать.

Скорость решения возникающих новых задач зависит от того, какой запас научных знаний люди накопили на данный момент и как его обработали, осмыслили. Осмысление научных знаний приводит к формулировке научной проблемы, решение которой может привести к завершению теории по этому кругу вопросов и использованию более строгих выводов в практических делах. Научная проблема – не только философская категория в описанном плане, но и практическая, от которой зависит как теоретическая наука, так и ее практическое воплощение в жизнь людей.

Из этой разъяснительной части значимости научной проблемы для завершенности теории следует и ее определение: научная проблема – это противоречивая ситуация, выступающая в виде противоположных позиций в объяснении каких – либо явлений, объектов, процессов и требующая адекватной единственной теории для ее разрешения.

Важной предпосылкой успешного ее решения является ее правильная постановка. Увидеть противоречия в получаемых эмпирических знаниях, обратить на них внимание и поставить вопрос об устранении этого противоречия, значит, положить начало решению научной проблемы и продвижению науки в сторону прогресса. Недаром, в науке людей, способных формулировать проблемы, почитают даже больше исследователей, конкретно решивших сформулированную проблему. Формулировка неверных проблем приводит к большому застою в науке.

С категорией «научная проблема» непосредственно связана и категория «гипотеза». Гипотезы, в первую очередь, используют для теоретического устранения противоречий научной проблемы. Такие гипотезы (предположения) в случае успеха превращаются даже в фундаментальные теории (предположение Ньютона о силе притяжения между двумя физическими телами).

Гипотезы используются и в технических науках, где они носят частный характер и представляют описание способа взаимодействия факторов, определяющих поведение изучаемого объекта, его элементов. В таком случае гипотеза называется рабочей гипотезой, которая, как в научной проблеме, может быть доказана или отвергнута на базе опытных данных.

Поэтому гипотеза – это предположение о вероятной (возможной) закономерности изменения явления, объекта, события, которое не доказано, но кажется вероятным.

Полезность гипотезы в том, что она мобилизует исследователей формулировать задачи опытных работ с целью доказательства верности высказанной гипотезы. И если получается иной результат, то накопленный материал позволит откорректировать гипотезу и спланировать дальнейшую научно – исследовательскую работу.

В более общей формулировке моделирование как метод методологии науки заключается в переходе от неформально содержательных представлений об изучаемом объекте к использованию математических моделей.

Теоретический уровень моделей, полученных на базе аксиом, правил вывода теорем, правил соответствия повышается в дальнейшем на базе гипотико - дедуктивных положений с формулировкой следствий, полученных анализом выдвинутых гипотез. Математический аппарат, используемый при этом, - это только средство получения нового знания и никак не конечная цель методологического анализа.

За составлением математической модели следует её использование, целью которого является получение информации, которая отсутствовала до её создания, т.е. полученная модель должна быть эвристичной. Именно это действие превращает методологию в экспериментальную науку, допускающую верификацию её выводов на практике.

 

Модель и её свойства.

 

Формализация существующих знаний об исследуемой системе (составителем модели) создаёт модель, чтобы получить нужные свойства системы: непротиворечивость; полноту; независимость системы аксиом; содержательность. Хорошим примером выполнения этих свойств являются теории неевклидовых геометрий Лобачевского, Гаусса, Больяи в 19 веке. Итальянец Бельтрами показал, что существуют реальные тела, на поверхности которых выполняются законы геометрии Лобачевского.

На заре теоретического осмысливания знаний человечества развитие теорий всегда шло от частных случаев к общему. В настоящее время появились методики моделирования объектов уже на базе структурирования математической модели. Цепочка развития такого знания идёт в обратном порядке. Сначала появляется аксиоматическое математическое описание изучаемого события (объекта), а уже на его базе формулируется концептуальная модель – парадигма. Вместе с этим меняются и принципы соответствия природных процессов и теоретических схем (моделей). Вместо простого совпадения результатов счёта по модели с экспериментальными данными опытов рассматриваются сравнительные характеристики их математических алгоритмов достижения результатов по другим (косвенным) параметрам. К таким принципам относится, например, принципы простоты и красоты научных теорий. При этом модель в этом случае вводится с новым математическим аппаратом вместе с интерпретацией, т.е. исходным в ней является математический формализм, способный на языке математики объяснить некоторую сущность, проявляющуюся в опыте. Именно этот шаг затрудняет эмпирическую проверку, так как опытом должно проверяться не только уравнение описания, но и его интерпретация.

Введённый математический аппарат в этом случае содержит неконструктивные элементы, способные в дальнейшем привести к рассогласованию теории с опытом. Надо отметить, что в этом состоит как раз специфика современного научного исследования. С другой стороны эта особенность современного научного исследования грозит возможностью отбросить предложенный перспективный аппарат. Чтобы этого не случилось, необходимо отдельно заняться этой стороной дела - ликвидацией неувязок на базе экксперимента (примером может служить квантовая физика и электродинамика).

Старая система классической физики интерпретации научных фактов превратилась при этом в пошаговое «создание» приближённой математически сформированной теории реального процесса к исходной модели. Возникает вопрос, что же толкает исследователей к такому алгоритму действий, т.е. каковы же позывы к такому способу формирования теоретической картины? На это методология науки даёт вполне определённый ответ: самоценность истины; ценность новизны.

Достигается всё сказанное использованием следующих принципов исследования: а) запрет на плагиат; б) допустимость критического пересмотра оснований научного поиска; в) равенство всех (гениев в том числе) перед лицом истины; г) запрет на фальсификацию и подтасовки

Пример этому в связке Эйнштейн – Лоренц. Первый по существовашему тогда негласному рейтингу был в то время менее авторитетным, но его элементы теории относительности превратились в фундаментальную теорию..

Несмотря на многочисленность работ по математическому моделированию, выявилась некоторая трудность в формулировке точного понятия математического моделирования. Слишком разнообразны они (модели) и их содержание. В целом ясно, что от модели требуется нечто большее, чем сопоставление с реальной действительностью: модель обязательно должна давать информацию о свойствах моделируемых объектов и явлений. Поэтому приемлемым определением модели должно быть определение, которое не включает в себя частных неопределённостей. Например: моделью данного объекта называется другой объект, который сопоставляется исходному, моделируемому и определённые свойства которого заданным образом отражают (сохраняют) выбранные свойства объекта.

Модель должна отображать всё известное (иногда некоторые известные характеристики) об объекте и предсказывать или формировать новую информацию о нём в каких - либо новых условиях существования. Цель моделирования, таким образом,- функция представления (описания) в случае наличия объяснения явлений, рассматриваемых моделью. Именно в этом случае модель выступает в качестве теории. И, несмотря на это, резкое противопоставление математической (формальной) и содержательной сторон модели в целом несостоятельно. Учитывая специфическую сторону формирования модели можно резюмировать, что математика при этом выступает как важнейшее средство выработки содержательных представлений об изучаемом явлении на протяжении всего исследования.