Дискуссия № 1. Вопросы к исследовательской работе.
Дискуссия № 1.
Вопросы к исследовательской работе
Прежде чем говорить о методике исследовательской работы, нужно попытаться понять, что такое исследование вообще. Поиск в науковедческой литературе не выявил ни одного определения, данного с достаточной для наших целей четкостью. Поэтому позволю себе ввести предварительное определение, исходя из сложившейся у меня за последние 10-15 лет концепции.
Исследование – это процесс получения нового связного представления об объектах, процессах, явлениях.
Результатом исследования является новая мысленная модель изучаемых объекта, процесса, явления.
Один из мифов об исследовательской работе заключается в том, что исследователь должен изучить объект, и на основании обнаруженного построить модель. В реальности все не так просто и скорее напоминает вопрос о курице и яйце.
Дело в том, что исследованию всегда предшествует либо предварительная модель, либо протогипотеза.
Пример 1: Исследования Ньютона в области гравитации не начались с яблока. Задолго до Ньютона Кеплер, открывший законы движения планет вокруг Солнца, задумался над вопросом, почему планеты не разлетаются. И предположил, что Солнце притягивает планеты с силой, прямо пропорциональной массам и обратно пропорциональной расстоянию. Эта идея была популярна в научной среде тех времен. Исходя из геометрических соображений, Гук предположил, что притяжение должно быть обратно пропорционально квадрату расстояния. Ньютон знал об этих предположениях Кеплера и Гука. Это и была та предварительная модель, с которой он начал свои исследования.
Пример 2: Открытие Беккерелем радиоактивности часто представляют, как некую случайность. Это далеко не так. Беккерель обсуждал с Пуанкаре гипотезу последнего о существовании проникающей радиации. Беккерель знал также об особо интенсивной фосфоресценции урановых соединений (это открытие сделал отец Беккереля). Вот почему у него и возникла протогипотеза: искать эту таинственную радиацию надо в солях урана. Он поставил ряд опытов с урановой солью, пытаясь выявить источник этой фосфоресценции. Предварительная модель была давно известна – источником фосфоресценции служит свет. Беккерель оставлял урановую соль на свету, после чего изучал фосфоресценцию по действию ее на фотопластинки. Знаменитая «случайность» заключалась лишь в том, что из-за плохой погоды Беккерель отложил ряд опытов, оставив образцы урановой соли в лаборатории. А вернувшись туда через некоторое время, он обнаружил, что фотопластинки все равно засвечены. Но представим себе, что погода не подвела бы Беккереля. Тогда через несколько дней он, как добросовестный исследователь, сделал бы ряд обязательных контрольных опытов с неосвещенной солью. И обнаружил бы то же самое. (13, с. 255-256)
Но дальше именно исследование должно превратить предварительную идею или протогипотезу в связную модель. Продолжим пример с Ньютоном.
Пример 3: Ньютон вначале разработал свою программу для планетарной системы с фиксированным точечным центром – Солнцем и единственной точечной планетой. Именно в этой модели был выведен закон обратного квадрата для эллипса Кеплера. Но такая модель запрещалась третьим законом динамики, а потому должна была уступить место другой модели, в которой и Солнце, и планеты вращались вокруг общего центра притяжения. Такое изменение мотивировалось вовсе не наблюдениями (не было «данных», свидетельствующих об аномалии), а теоретическим затруднением в развитии программы. Затем им была разработана программа для большего числа планет так, как если бы существовали только гелиоцентрические и не было бы никаких межпланетных сил притяжения. Затем он разработал модель, в которой Солнце и планеты были уже не точечными массами, а массивными сферами. И для этого изменения ему не были нужны наблюдения каких-то аномалий; ведь бесконечные значения плотности запрещались, хотя и в неявной форме, исходными принципами теории, поэтому планеты и Солнце должны были обрести объем. Это повлекло за собой серьезные математические трудности, задержавшие публикацию «Начал» более чем на десять лет. Решив эту «головоломку», он приступил к работе над моделью с «вращающимися сферами» и их колебаниями. Затем в модель были введены межпланетные силы и начата работа над решением задач с возмущениями орбит.
С этого момента взгляд Ньютона на факты стал более тревожным. Многие факты прекрасно объяснялись его моделями (качественным образом), но другие не укладывались в схему объяснения. Именно тогда он начал работать с моделями деформированных, а не строго шарообразных планет и т.д. (7, с. 326-327)
В результате была создана системная модель всемирного тяготения. Она явилась результатом огромного теоретического исследования, проведенного Ньютоном. Но на основе предварительной модели.
Нельзя проводить исследования на тему «а что будет, если...». Поскольку невозможно увидеть то, чего не знаешь и не предполагаешь увидеть.
Пример 4: Чарльз Дарвин – внук «того» Чарльза Дарвина – задал себе вопрос: что будет, если каждое утро играть на трубе перед грядкой с тюльпанами. Он старательно проделывал это в течение долгого времени. И не обнаружил ничего.
Все дело в том, что он просто не знал, что искать. Представим себе, что у него была бы предварительная модель, ну, допустим, что тембр трубы влияет на биохимические процессы. Тогда бы он, во-первых, сравнил не внешний вид тюльпанов «с трубой» и «без трубы», а несколько внутренних процессов. Во-вторых, он проделал бы эти эксперименты и с другими музыкальными инструментами. И не исключено, что получил бы интересные результаты. Поскольку аккустическое воздействие на ряд химических реакций действительно существует.
Иногда можно услышать, что модели создаются только при теоретических исследованиях, а не при экспериментальных. Но что такое «экспериментальные исследования»? Это всегда либо проверка какой-то модели, либо уточнение параметров модели, либо обнаружение отклонений от модели (или от известных экспериментатору сопутствующих моделей).
Пример 5: Рёнтген проводил совершенно обычные исследования катодных лучей. В его задачу входило уточнение параметров этого явления, открытого задолго до Рёнтгена Гитторфом и Гольдштейном. Именно в процессе этих исследований он заметил, что экран, покрытый платиносинеродистым барием, на некотором расстоянии от экранирующего устройства светился во время разряда. Дальнейшее исследование (оно заняло семь изнурительных недель, в течение которых Рёнтген редко покидал лабораторию) показало, что причиной свечения являются прямые лучи, исходящие от катодно-лучевой трубки, что излучение дает тень, не может быть отклонено с помощью магнита и многое другое. До того как Рёнтген объявил о своем открытии, он пришел к убеждению, что этот эффект обусловлен не катодными лучами, а излучением, в некоторой степени напоминающим свет. (7, с.89)
Как видим, это снова не случайность и не «а если сделать так..?» Рёнтген заметил отклонение от известной модели. И переключился на изучение этого отклонения. Если бы он заранее не знал ничего об излучениях, он или не заметил бы нового свечения вообще, либо не переключился бы на его изучение. Как не сочли нужным изучить небольшое синеватое свечение супруги Кюри. А вот Вавилов и его аспирант Черенков знали об излучениях и свечениях гораздо больше. И переключились на это свечение. Сейчас оно известно как излучение Вавилова-Черенкова.
Изучение результатов исследований в различных отраслях науки показало, что они отвечают на ряд стандартных вопросов. Ниже приведены эти вопросы и отдельные примеры к ним. Более полный набор примеров приведен на сайте www.temm.ru .
|
Вопросы
|
Примеры
|
|
1. Что это такое? На что известное похоже? Каковы основные свойства этого объекта (процесса, явления)?
|
Пример 6: Перейдем теперь от вод к суше. Мы уже касались аристотелевской идеи о постепенном перемещении материков и океанов под влиянием небесных светил. Плиний приводит много примеров локальных изменений границ моря и суши; сюда входят и образование новой суши за счет аллювиальных отложений, и внезапное появление из водной пучины суши и островов, и отделение островов от материка, и, напротив, их срастание с побережьем, и полное поглощение морем целых стран (в качестве примера он ссылается здесь на Атлантиду Платона), и случаи провала гор в океан. Но хотя Плиний и сообщает о том, где имели место подобные необычные явления, он редко пытается объяснить, как они протекали и чем были вызваны. (12, с.37)
Пример 7: «…преобразования, которые я использовал, чтобы определить фуксовы функции, были тождественны преобразованиям неевклидовой геометрии» (Пуанкаре – Ю.М.). (13, с.121)
Пример 8:Несмотря на необоснованность гипотезы светоносного эфира, она привела Френеля к правильному основополагающему результату: он первым высказал утверждение о независимости скорости распространения света от движения его источника. На эту мысль его натолкнула аналогия с явлением распространения звука. Подобно тому как скорость звука определяется только свойствами среды, передающей звуковые колебания, и не зависит от скорости движения его источника, так и скорость прохождения сигнала в светоносном эфире должна определяться лишь свойствами этой среды. Этот вывод Френеля, оставшийся в силе и после признания электромагнитной природы света, сыграл исключительно важную роль в электродинамике движущихся тел. Он был положен в основу специальной теории относительности в качестве одного из исходных постулатов. (13, с.238-239)
Пример 9:Несмотря на то что световое излучение состоит из волн, тем не менее, согласно гипотезе Планка, свет в каком-то смысле ведет себя так, как будто он образован частицами: излучение и поглощение света происходит только в виде порций, или квантов. (14, с.85)
|
|
2. Почему происходит процесс (явление)? Откуда взялось? Как поддерживается?
|
Пример 10:…английский естествоиспытатель У. Гарвей (1578—1657 гг.). До работ Гарвея считалось, что организм человека имеет кровь двух видов: 1) обычная кровь, питающая тело, 2) кровь, содержащая элементы «духа». Вопреки фактам, установленным Серветом и Везалием, в науке и богословии господствовало убеждение, что центром кровообращения является не сердце, а печень. Сам факт движения и пульсации крови связывался с «духом». Гарвей подверг решительному пересмотру эти ошибочные представления и своим учением о кровообращении заложил основы современной физиологии животных. Он установил, что кровь в организме человека однородна, но движется по двум кругам кровообращения — большому и малому, что главным органом кровообращения является сердце. (4, с.52)
Пример 11:(Флуктуации плотности вещества приводили к еще большему гравитационному сжатию более плотных участков. – Ю.М.)
Однако детали этого процесса существенно зависят от конкретного типа малых «затравочных» флуктуаций плотности в космологической среде. Оказывается, в космологической плазме возможно было развитие нескольких типов протогалактических флуктуаций. Рассмотрим два из них.
(Один тип – когда вещество и излучение распределены так, чтобы отношение полного числа фотонов к барионам – удельная энтропия излучения – оставалось неизменным. Это адиабатические неоднородности. Второй – флуктуирует плотность вещества на фоне однородного излучения. При этом удельная энтропия тоже флуктуирует в пространстве. Это энтропийные неоднородности. – Ю.М.)
…при z > 103 (z – коэффициент, характеризующий красное смещение спектров галактик – Ю.М.) процессы рассеяния квантов на электронах определяли динамику развития неоднородностей. Адиабатические и энтропийные неоднородности по-разному реагировали на эти процессы. Для адиабатических возмущений, сегодняшний размер которых не превышал бы расстояния между скоплениями галактик, сглаживание исходного контраста плотности происходило благодаря вязкости и теплопроводности плазмы. Расчеты эволюции адиабатических возмущений в период рекомбинации водорода показывают, что уже при Т ≈ 3000 К характерный масштаб «выживающих» неоднородностей охватывал область вещества массой в 1015 солнечных. (Т.е. масштаб соответствует масштабу скоплений и сверхскоплений. Масштаб же энтропийных возмущений соответствует масштабу шаровых скоплений и карликовых галактик – Ю.М..) (9, с.39-40)
|
|
3. С какими другими объектами (процессами, явлениями) связано? Как связано? Нельзя ли связанный объект (процесс, явление) использовать в качестве параметра измерения?
|
Пример 12:21 июля 1820 г. Датский физик Эрстед выпустил в свет и широко разрекламировал свою работу, носившую весьма странное название: «Опыты, касающиеся действия электрического конфликта на магнитную стрелку». Небольшая – всего лишь четыре страницы – статья сообщала читателю, что Эрстед (а если быть точным, то какой-то слушатель лекций Эрстеда) заметил, что магнитная стрелка отклоняется, если ее поместить вблизи провода, по которому идет ток.
Сразу вслед за этим открытием последовало и другое. Замечательный французский физик Анри Мари Ампер (1775-1836) обнаружил, что электрические токи взаимодействуют друг с другом. (6, с.84)
Пример 13: Древние географы делили земную поверхность на климаты (climata), которые, как мы уже видели, представляли собой не климатические зоны, а широтные пояса, простирающиеся с востока на запад и ограниченные параллелями. Например, Плиний выделял семь климатов: первый - на широте Индии, где продолжительность самого долгого дня равна четырнадцати часам, и седьмой - на широте Борисфена (Днепра) и Венеции, Умбрии, Милана и Аквитании, где продолжительность самого долгого дня достигает 15 часов 45 минут. Марциан Капелла добавил к ним восьмой климат на севере - между параллелями Борисфена и Рифейских гор. Более того, он дал этим поясам названия. (12, с.218)
Пример 14: В первой половине ХIХ в. в связи с развитием геоботаники и зоогеографии накапливается значительный материал об изменениях растений, вызываемых условиями долинного и горного ландшафтов, холодного горного климата и т. д. В связи с этим возникают представления о климатических вариациях. Обнаруживается зависимость размеров животных, густоты и окраски их покровов от климата. Как выяснилось, размеры тела теплокровных животных возрастают с увеличением географической широты (правило Бергмана). Согласно другому правилу во влажных областях окраска пера птиц становится темнее (правило Глогера). (4, с.86)
Пример 15: Химикам было также известно, что тепло выделяется и при других химических реакциях, например при нейтрализации кислот основаниями (гл. 5), и что практически все химические превращения сопровождаются тем или иным тепловым эффектом: выделением тепла (а иногда и света) или же поглощением тепла (и/или света). В 1840 г. после опубликования работ русского химика Германа Ивановича Гесса (1802- 1850) граница между миром физики и химии стала размываться, и началось сотрудничество двух наук. Тщательно измерив действительное количество теплоты, выделяемой в процессе химических реакций между определенными количествами веществ, Гесс показал, что количество тепла, получаемое (или поглощаемое) при переходе от одного вещества к другому, всегда одинаково и не зависит от того, с помощью какой химической реакции и сколькими этапами этот переход осуществляется. Благодаря этому обобщению, получившему наименование закола Гесса, именно Гесса иногда называют основателем термохимии (теплохимии).
Исходя из закона Гесса, представлялось вполне вероятным, что закон сохранения энергии равно применим и к химическим, и к физическим процессам. И действительно, дальнейшее показало, что законы термодинамики, скорее всего, проявляются в химии точно так же, как и в физике.
Следование этим принципам в экспериментальных исследованиях и теоретических изысканиях привело ученых к мысли, что определенным химическим реакциям - как и физическим процессам - присуще свойственное только им самопроизвольное направление, сопровождающееся увеличением энтропии. Однако энтропия представляет собой величину, трудную для непосредственного измерения, поэтому химики начали искать другой, более простой критерий.
В 60-х гг. XIX в. Бертло, уже завоевавший известность как органик-синтетик (гл. 5), обратился к термохимии. Он разработал методику проведения химических реакций в замкнутых сосудах, погруженных в воду с контролируемой температурой. Измерив температуру воды до и после реакции, можно было установить, какое количество тепла выделяется в ходе той или иной реакции.
Используя такой калориметр (по-латыни - «измеритель тепла»), Бертло тщательно измерил количество теплоты, выделяющейся по ходу сотен различных химических реакций. Подобные эксперименты независимо от Бертло провел также датский химик Ханс Петер Юрген Юлиус Томсен (1826-1909).
Бертло полагал, что реакции, сопровождающиеся выделением теплоты, являются самопроизвольными, тогда как реакции, сопровождающиеся поглощением теплоты, таковыми не являются. Поскольку каждая реакция, в ходе которой выделяется теплота, должна сопровождаться - если заставить ее идти в обратном направлении - поглощением того же тепла (первыми к такому выводу пришли Лавуазье и Лаплас, гл. 4), постольку и любая химическая реакция идет самопроизвольно только в одном направлении, сопровождаясь при этом выделением тепла. (1, с.163-166.)
Пример 16: Исходя из этих данных, Кронстедт вполне справедливо полагал, что минералы следует классифицировать не только в соответствии с их внешним видом, но и по химической структуре. В 1758 г. он выпустил книгу «Система минералогии», в которой детально описал новую систему классификации. (10, с.85)
|
|
4. Какие другие объекты (процессы, явления) ведут себя так же (аналогично)? В чем суть аналогии? Чем отличаются аналогичные явления?
|
Пример 17: Что касается климата, то, как мы уже говорили, многие античные авторы делили поверхность Земли на пояса: жаркий, умеренный и холодный. Аристотель, Сенека и Плиний, видимо не поднялись еще до столь углубленного понимания особенностей распределения климатических зон, при котором допускается, что две страны, лежащие на одной и той же широте, могут при этом иметь различные климатические условия со всеми вытекающими отсюда последствиями. С их точки зрения, все местности, расположенные на одной широте, в климатическом отношении ничем не отличаются друг от друга. В этой связи следует отметить, что параллельные пояса, climata, на которые Эратосфен, Гиппарх, Птолемей, Плиний и Марциан Капелла подразделяли ойкумену, это не климатические зоны в нашем современном понимании, предполагающие преобладание в них определенных температурных и погодных условий, а скорее искусственные деления по астрономическому принципу, границы которых устанавливались произвольно. Тем не менее наличие реальных климатических различий вполне отчетливо осознавалось: Сенека в своих «Изысканиях о природе» не раз живо описывает палящий зной, засушливость южных районов и стужу крайнего Севера; Сенека и Плиний располагали более подробной информацией о полярных снегах и льдах, чем Аристотель. Плинию принадлежит несколько любопытных, хотя и ошибочных наблюдений: он объяснял темный цвет кожи эфиопов обжигающим действием солнечных лучей, а светлую окраску волос и кожи (как и дикость) обитателей Северной Европы - жизнью в холодном и неблагоприятном климате (предвосхитив тем самым одну из теорий нового времени). (12, с.30-31)
Пример 18:Элементы, принадлежащие к одной группе, Менделеев расположил в виде столбцов таким образом, чтобы те из них, символы которых располагались друг под другом, обладали бы сходными химическими свойствами. Оказалось, что добиться этого можно было лишь в том случае, если предположить, что имеются еще не открытые элементы. Для них Менделеев оставил «пустые клеточки» в своей таблице. Прозорливость великого ученого проявилась в том, что он поместил атом никеля на «надлежащее» место вслед за кобальтом, несмотря на то, что атомный вес кобальта несколько больше. (6, с.41)
Пример 19:Особое внимание ученый (Ч. Дарвин – Ю.М.) обращает на сомнительные виды, т. е. такие формы, которые в значительной мере имеют характер видов, но настолько сходны с другими или так тесно связаны сними промежуточными ступенями, что натуралисты не склонны признавать их за самостоятельные, виды. Таких видов много. Так, Г. Ч. Уотсон называл Дарвину 182 британских растения, которые обычно рассматриваются как разновидности, но некоторыми ботаниками признаются за самостоятельные виды. Подобные факты имеются и в животном мире. Но здесь особи, относимые одними зоологами к разным видам, а другими — к географическим расам одного вида, проживают обычно в различных областях. Нередко отнесение их к различным видам или разновидностям одного вида зависит только от расстояния между районами их обитания. Однако никто не может сказать, какое именно расстояние можно признать достаточным для отнесения животных к разным видам. (4, с.119)
Пример 20:…накопление материалов и стремление систематизировать их привели во второй половине прошлого столетия к установлению некоторых важных и общих истин. Было доказано, что: а) материалы, из которых состоит земная кора, не перемешаны в беспорядке, а расположены более или менее однородными слоями или пластами; б) окаменелости постоянно сопровождают известные пласты; с) пласты эти различаются по древности и могут быть классифицированы сообразно своему возрасту. (8, с.184)
Пример 21:Галилей обнаружил, что шар, скатывающийся вниз по наклонной плоскости, приобретает ровно ту скорость, которая дает ему возможность подняться на ту же высоту по другой наклонной плоскости с произвольным углом наклона. После этого он научился находить в этой экспериментальной ситуации сходство с колебаниями маятника как груза, имеющего точечную массу. Впоследствии Гюйгенс решил задачу нахождения центра колебания физического маятника, представляя, что протяженное тело последнего составлено из точечных маятников Галилея, связи между которыми могут мгновенно освобождаться в любой точке колебания. После того, как связи разорваны, каждый точечный маятник в отдельности совершает свободные колебания, но их общий центр тяжести, когда каждый из них достигал своей наивысшей точки, поднимался, подобно центру тяжести маятника Галилея, только на такую высоту, с которой центр тяжести протяженного маятника начинал падать. Наконец, Даниэль Бернулли обнаружил, каким образом уподобить струю воды из отверстия маятнику Гюйгенса. Для этого нужно определить понижение центра тяжести воды в сосуде и траекторию струи в течение бесконечно малого промежутка времени. Представьте далее, что каждая частица воды, одна вслед за другой, движется отдельно вверх до максимальной высоты, которой она достигает со скоростью, приобретаемой ею в течение данного промежутка времени. Повышение центра тяжести индивидуальных частиц должно быть в таком случае равно понижению центра тяжести воды в сосуде и в струе. Представив проблему в таком виде, Бернулли сразу получил искомую скорость истечения жидкости из отверстия. (7, с.244)
Пример 22:Современная картина Вселенной возникла только в 1924 г., когда американский астроном Эдвин Хаббл показал, что наша Галактика не единственная. На самом деле существует много других галактик, разделенных огромными областями пустого пространства. Для доказательства Хабблу требовалось определить расстояния до этих галактик, которые настолько велики, что, в отличие от положений близких звезд, видимые положения галактик действительно не меняются. Поэтому для измерения расстояний Хаббл был вынужден прибегнуть к косвенным методам. Видимая яркость звезды зависит от двух факторов: от того, какое количество света излучает звезда (ее светимости), и от того, где она находится. Яркость близких звезд и расстояние до них мы можем измерить; следовательно, мы можем вычислить и их светимость. И наоборот, зная светимость звезд в других галактиках, мы могли бы вычислить расстояние до них, измерив их видимую яркость. Хаббл заметил, что светимость некоторых типов звезд всегда одна и та же, когда они находятся достаточно близко для того, чтобы можно было производить измерения. Следовательно, рассуждал Хаббл, если такие звезды обнаружатся в другой галактике, то, предположив у них такую же светимость, мы сумеем вычислить расстояние до этой галактики. Если подобные расчеты для нескольких звезд одной и той же галактики дадут один и тот же результат, то полученную оценку расстояния можно считать надежной. (14, с.57-58)
|
|
5. Как устроен объект (процесс, явление)? Из чего состоит? Какова структура?
|
Пример 23: В отличие от твердых веществ и жидкостей воздух - как наблюдали еще в древности, а Бойль в свое время наглядно доказал - легко сжимается. Объяснить это можно, только приняв, что воздух состоит из мельчайших атомов, разделенных пустым пространством. Сжатие воздуха в этом случае обусловлено сближением атомов в результате сжатия пустого пространства между ними.
Если газы состоят из атомов, то вполне можно допустить, что жидкие и твердые вещества также состоят из атомов. Например, как испаряется вода? В процессе испарения одна за другой «улетучиваются» мельчайшие частички воды. Совсем не трудно представить себе, что вода превращается в пар атом за атомом. Если воду нагревают, она кипит, и образуется пар. Водяной пар имеет физические свойства воздухоподобного вещества, а потому вполне естественно предположить, что он состоит из атомов. Но если вода состоит из атомов, будучи в газообразной форме, то почему она не может состоять из атомов, находясь в жидком или твердом (лед) состоянии? А если это справедливо для воды, то почему не может быть справедливо для всех видов материи?
Доводы такого рода производили впечатление, и впервые за свою двухтысячелетнюю историю атомизм начал завоевывать приверженцев, число которых быстро росло (например, к атомизму пришел Ньютон). Тем не менее понятие «атом» оставалось неопределенным. (1, с.48-49)
Пример 24: Эта работа была продолжена другим шведским минералогом Торберном Улафом Бергманом (1735 - 1784). Бергман развил теорию, объясняющую, почему одно вещество реагирует с другим веществом, но не реагирует с третьим. Он предположил, что между веществами существует химическое «сродство», и составил тщательно выверенные таблицы различных величин этого сродства. Эти таблицы пользовались широкой известностью при жизни их создателя и пережили его на несколько десятилетий. (10, с.85)
Пример 25: Реакциями нейтрализации заинтересовался немецкий химик Иеремия Вениамин Рихтер (1762-1807). При их изучении он выяснял точные количества различных кислот, необходимых для нейтрализации определенного количества того или иного основания, и наоборот. Соответствующие измерения показали, что, проводя реакцию нейтрализации, нельзя действовать как повар, который, руководствуясь собственным вкусом, увеличивает или уменьшает количество того или иного компонента: в реакции нейтрализации необходимы определенные и постоянные количества веществ. Рихтер ввел понятие эквивалентного веса - постоянного количества одного химического вещества, реагирующего с другим веществом, также имеющим постоянный вес. Свои выводы он обнародовал в 1792 г.
Вскоре после публикации работ Рихтера два французских химика вступили в яростный спор о том, присуща ли такая определенность только реакциям кислотно-основной нейтрализации или же вообще всем химическим процессам. В сущности, вопрос стоял так: если какое-либо соединение состоит из двух (трех, четырех) элементов, то всегда ли соотношение этих элементов постоянно? Меняются ли эти соотношения в зависимости от способа получения соединения? Клод Луи Бертолле - который, как уже упоминалось, вместе с Лавуазье разрабатывал современную химическую терминологию, - считал, что соединение, состоящее из элементов х и у, содержит большее количество х, если при получении этого соединения использовался большой избыток х.
Однако другой французский химик Жозеф Луи Пруст (1754 - 1826), живший в Испании, придерживался противоположного мнения. С помощью скрупулезных анализов Пруст в 1799 г. показал, например, что карбонат меди характеризуется определенным весовым соотношением меди, углерода и кислорода независимо от того, получена эта соль в лаборатории или каким-либо способом выделена из природных источников. Это соединение всегда содержит 5,3 части меди, четыре части кислорода и одну часть углерода.
Пруст установил, что постоянство соотношений компонентов наблюдается и в ряде других соединений. Он сформулировал общее правило, согласно которому все соединения содержат элементы в строго определенных пропорциях (а не в любых сочетаниях) независимо от условий получения этих соединений. Это правило называется законом постоянства состава, или законом Пруста.
Пруст также показал, что утверждение Бертолле о том, что состав химических соединений якобы меняется в зависимости от способа их получения, объясняется неточностью анализов и использованием недостаточно чистых соединений.
В первые годы XIX в. стало совершенно очевидно, что правда на стороне Пруста. После небольшого уточнения закон постоянства состава стал краеугольным камнем всей химии Тем не менее с момента открытия этого закона были серьезные сомнения в его справедливости. В конце концов, почему закон постоянства состава всегда должен быть справедлив? Почему соединение всегда должно содержать, скажем, четыре части х и одну часть у и почему оно не может содержать, например, 4,1 или 3,9 части х и одну часть у? Если допустить, что материя является сплошной (а не дискретной), то понять это трудно. И почему бы элементам не смешиваться в несколько иных пропорциях?
А что, если материя дискретна и состоит из атомов? Предположим, соединение образуется в результате связывания одного атома х с другим атомом у и никак иначе. Такая комбинация атомов впоследствии получит название молекула (от лат. molec - «небольшая масса»). Если предположить, что атом х в четыре раза тяжелее атома у, тогда соединение содержит точно четыре части х и одну часть у.
Чтобы это соотношение изменилось, атом у должен соединиться с таким числом атомов х, которое чуть больше или чуть меньше единицы. Поскольку еще со времен Демокрита атом считался неделимой частицей материи, нелогично предполагать, что от него можно «отколоть маленький кусочек» или что к нему можно добавить малую толику еще одного атома.
Иными словами, из признания атомного строения материи естественным образом вытекает и закон постоянства состава. Более того, поскольку справедливость закона постоянства состава, стала неоспоримым фактом, из этого следовало, что атом действительно является неделимой частицей.(10, с.80-83)
|
|
6. Как функционирует (внутренние или внешние механизмы)?
|
Пример 26: Причиной того, что море не выливается из своих берегов, хотя реки беспрерывно несут в него свои воды, Аристотель считал испарение. Иное объяснение этому загадочному обстоятельству дал Плиний; он выдвинул любопытную теорию, доминировавшую в античности и средневековье, согласно которой земля изнутри пронизана каналами, полостями и тоннелями.
По некоторым из них проходит воздух; другие поглощают исчезающие под землей реки; по третьим же морская вода поступает в колодцы, ручьи и родники, откуда, уже опресненная в процессе прохождения через толщу земли, изливается в реки, уносящие ее обратно в море. Таким образом, постоянный круговорот земных вод осуществляется по каналам, которые подобны венам, артериям и другим сосудам человеческого.
Истоки этой теории, вне всякого сомнения, следует усматривать отчасти в характерных особенностях строения почвы Греции и всего Эгейского региона, а отчасти также в древнем поверье, согласно которому внутри земли расположена обитель мертвых. (12, с.33-34)
Пример 27:Резерфорд допустил, что силы взаимодействия между одноименно заряженным ядром и альфа-частицей являются кулоновскими силами. Предположив, далее, что масса атома сосредоточена в его ядре, он рассчитал вероятность отклонения частиц на заданный угол и получил блестящее совпадение теории с опытом. (6, с.38)
Пример 28:Итак, род и община никогда полностью не совпадают, наблюдается лишь их сближение различной степени. При наличии родовой организации община состоит из представителей разных (минимум двух) родов, связанных между собой семейно-брачными отношениями. Эти отношения могут строиться по-разному. Как правило, муж уходит в общину жены (уксорилокальный брак) или жена уходит в общину мужа (вирилокальный брак). Брак может быть также авункулокальным (поселение семейной пары в общине брата матери мужа), амбилокальным (поселение семейной пары в общине либо жены, либо мужа) или неолокальным (основание новой общины). Дислокальный брак, при котором муж и жена остаются в своих общинах, очень редок и для охотников-собирателей совершенно нехарактерен. (5. с.15-16)
Пример 29:…немецкий врач и естествоиспытатель Ф. Парацельс (1493—1541 гг.). <…> Ученый высказал мысль, что совершающиеся в организме процессы являются химическими по своей природе. Исходя из этого, он вводит в практику новые химические медикаменты. Его перу принадлежит получивший широкое распространение научный труд «Большая хирургия» (1536 г.). (4, с.49)
|
|
7. Что будет с объектом (процессом, явлением) после опыта? Как изменится (или не изменится)? Почему именно так?
|
Пример 30: Изучая движение небесных тел, люди выяснили, что в определенное время в отдаленном будущем Солнце, планеты и звезды будут занимать точно такое же положение относительно друг друга, в котором они находятся в настоящий момент. Отсюда был сделан вывод, что влияние, оказываемое ими на подлунные области, в этом случае будет точно таким же, как сейчас, и все явления, наблюдаемые в данный момент на поверхности Земли, в точности повторятся. И в будущем они повторятся не однажды, но бесконечное число раз через одинаковые промежутки времени; точно так же в ходе бесконечных циклов все они уже повторялись в прошлом. (4, с.21)
Пример 31: Дидро писал, что от молекулы до человека природа представляет собой единую цепь, причем как неживые, так и живые тела не остаются неизменными. «Не надо думать,— писал он о видах животных,— будто они были всегда и будто они останутся всегда такими, какими мы их наблюдаем теперь. Это — результат протекшего огромного времени, после которого их цвет и их форма, кажется, остаются в стационарном состоянии. Но так лишь кажется».
Причиной изменения видов Дидро считает преобразования среды, вызывающие упражнение одних и неупражнение других органов. Он высказывает догадку о естественном отборе. В своей работе «Элементы физиологии» Дидро пишет о «противоречивых существах», организация которых не гармонирует с остальной частью Вселенной, что приводит их к гибели. Природа сохраняет лишь те из порождаемых ею существ, которые могут более или менее сносно существовать в окружающей их среде. Аналогичные мысли можно встретить в сочинениях Ламетри, а также современных им натуралистов —Ж. Бюффона, Б. Ласепеда и несколько позднее Э. Дарвина (деда знаменитого Ч. Дарвина). (4, с.57-58)
Пример 32:…факты, которые позднее оказались объясненными (например, нагревание с помощью смешивания), поставлены в один ряд с другими (например, нагревание кучи навоза), которые в течение определенного времени оставались слишком сложными, чтобы их можно было включить в какую бы то ни было целостную теорию. Кроме того, поскольку любое описание неизбежно неполно, древняя естественная история обычно упускает в своих неимоверно обстоятельных описаниях как раз те детали, которые в которых позднее учеными будет найден ключ к объяснению. Например, едва ли хотя бы одна из ранних «историй» электричества упоминает о том, что мелкие частички, притянутые натертой стеклянной палочкой, затем опадают. Этот эффект казался поначалу механическим, а не электрическим. Более того, поскольку само собирание случайных наблюдений не оставляло времени и не давало метода для критики, естественные истории часто совмещали описания вроде тех, которые приведены выше, с другими, скажем, описаниями нагревания посредством антиперистасиса (или охлаждения), которые сейчас ни в коей мере не подтверждаются. Лишь очень редко, как, например, в случае античной статики, динамики или геометрической оптики, факты, собранные при столь незначительном руководстве со стороны ранее созданной теории, достаточно определенно дают основу для возникновения начальной парадигмы. (7, с.41-42) (Это отрицательный пример. Исследователи не посмотрели, что будет дальше – и открытие не состоялось. – Ю.М.)
|
|
8. Что было с объектом (процессом, явлением) ранее (в онтогенезе и в филогенезе? Что изменилось? Почему именно так? Каков механизм этого изменения?
|
Пример 33: …разработка А. Н. Северцовым и И. И. Шмальгаузеном вопроса о направлениях эволюционного процесса. Главными из этих направлений являются ароморфоз, идиоадаптация, общая дегенерация. для ароморфоза характерно общее повышение организации, т. е. морфо-физиологические изменения, связанные с усилением жизнедеятельности организма, углублением функциональной. дифференцировки частей выработкой более активных средств борьбы за существование. Приспособления такого рода оказываются полезными в весьма различных условиях, что позволяет организмам проникать в новую среду. Типичный пример ароморфоза — морфо-физиологические преобразования у древних кистеперых рыб при выходе их на сушу: приобретение плавниками новой функции — ползание по дну водоема, а парным плавательным пузырем функции примитивного легкого. Так, расширение функций плавников и плавательных пузырей привело к возникновению первых земноводных — стегоцефалов. К ароморфозам относятся также изменения морфо-физиологических особенностей при образовании пресмыкающихся, птиц, млекопитающих. Другое направление эволюционного процесса — идиоадаптация. Оно означает приспособление к частным условиям среды. Идиоадаптация не связана с повышением организации; приспособления не имеют здесь универсального значения, как при ароморфозе. По пути идиоадаптации идут морфо-физиологические преобразования в процессе возникновения большей части новых видов, родов, семейств в пределах одного класса. Упрощение организации, связанное с приспособлением к менее сложным условиям существования, получило наименование общей дегенерации. К ним относится, например, образование асцидий. Благодаря сидяче-прикрепленному образу жизни эти животные утратили хвост, хорду, нервную трубку.
Согласно А. Н. Северцову в каждой естественной группе сначала происходят ароморфозы, а затем идиоадаптация или общая дегенерация. Все эти изменения совершаются на основе естественного отбора. Возникновение того или иного направления эволюционных изменений зависит как от присущих организмам наследственных особенностей, так и от характера изменений окружающей среды. При этом речь идет не только об абиотических (физических, химических), но и биотических условиях. Последние связаны с возникновением новых органических форм, что вызывает изменение связей, отношений между различными видами живых тел. (4, с.155-156)
Пример 34: …Анаксимандру (610—546 гг. до н. э.) принадлежит мысль о множественности миров, о возникновении животных из ила, воды и земли под действием солнечных лучей. Первые животные, по его мнению, походили на рыб и были покрыты колючей чешуей. В дальнейшем, когда они переселились из воды на сушу, их чешуя высохла и распалась. Так образовались все наземные животные и человек. (4, с.41-42)
Пример 35:Первая целостная концепция эволюции была высказана французским естествоиспытателем и философом Жаном Батистом Пьером Антуаном де Монье шевалье де Ламарком в вводных лекциях по курсу зоологии в 1802 – 1806 гг., а в 1809 г. (год рождения Дарвина) он в полной форме изложил свою теорию эволюции в известном труде «Философия зоологии». Последователь французских энциклопедистов и просветителей Ламарк обратил внимание на поступательный и прогрессивный характер эволюции (он перевернул «лестницу существ» Боннэ с головы на ноги), на роль изменчивости в эволюции. (3, с.10-11)
Пример 36:Сформулированный им (Ч. Лайеллем – Ю.М.) принцип актуализма в геологии (к которому впервые подошли Хаттон и Ламарк) представлял себе целостную концепцию эволюцию Земли, т.е. первую фундаментально обоснованную теорию небиологической эволюции. Лайелль показал, что такие ныне действующие (актуальные) факторы, как горообразование, вулканизм, оледенения, потоки, дождь, ветер, приливы и отливы, вполне могут объяснить и объясняют как те изменения земной поверхности, которые происходят на наших глазах, так и те, которые происходили в геологическом прошлом. (3, с.12)
Пример 37:Наиболее близкой к человеку оказывается группа так называемых дриопитековых обезьян. Остатки дриопитеков обнаружены в позднетретичных слоях различных областей Западной Европы, Африки и Азии. Среди них выделяется несколько видов, обнаруживающих, однако, отчетливое морфологическое своеобразие, позволяющее объединить их в систематическую категорию более высокого порядка - подсемейство или семейство. (2, с.109)
Пример 38:Для удобства рассмотрения истории древнегреческой литературы мы устанавливаем следующие четыре периода:
1) начальный - период разложения первобытного родового строя (с конца II до начала I тысячелетия до н.э.), время нераздельного господства устного народного творчества;
2) эллинский, или классический, - время образования и процветания свободных государств-городов - приблизительно с IX до конца IV в. до н.э. В этот период получили развитие в соответствии с отдельными
фазами общественной жизни три сменявших друг друга жанра: эпос, лирика и драма. Он включает в себя и краткий период назревания новых условий - перехода к эллинизму;
3) эллинистический - время господства больших эллинистических монархий III-I вв. до н.э., время значительного ослабления творческих сил народа и преобладания изысканных форм в искусстве;
4) императорский, или эллинистическо-римский, - время римского владычества (I-V вв. н.э.) и конца античного общества с кратким переходом к установлению феодального строя, время замирания старых традиций и возникновения новых - христианско-византийских. (11, с.19)
|
|
9. Что делать, чтобы повторить тот же объект (процесс, явление) или избежать повторения? Можно ли получить то же самое искусственно?
|
Пример 39:«Гренландцы, - пишет Тэйлор, - думали, что душу больного человека колдун может заменить свежей, здоровой душой зайца, оленя или ребенка». (4, с.14)
Пример 40: Не меньший интерес представляли и данные, свидетельствующие об отсутствии непроходимой пропасти между живой и неживой природой. Об этом наглядно свидетельствовали работы Дж. Пристли, Ж. Сенебье по фотосинтезу — образованию органических веществ в зеленом листе растений под воздействием солнечного света. На это же указывал искусственный синтез в лабораторных условиях ряда органических соединений: щавелевой кислоты (1824 г.) и мочевины (1828 г.) немецким химиком Ф. Велером, анилина (1842 г.) русским естествоиспытателем 1-1. Н. Зининым, жира (1860 г.) французом М. Бертло, сахаристого вещества (1861 г.) русским химиком А. М. Бутлеровым и др. (4, с.75)
Пример 41:Фарадей предпринял еще один опыт, вполне подтвердивший его соображения. Он рассуждал, что если круг из немагнитного металла, например, из меди, вращаясь в положении, при котором он пересекает линии магнитной силы соседнего магнита, дает индуктивный ток, то тот же круг, вращаясь в отсутствие магнита, но в положении, при котором круг будет пересекать линии земного магнетизма, тоже должен дать индуктивный ток. И действительно, медный круг, вращаемый в горизонтальной плоскости, дал индуктивный ток, производивший заметное отклонение стрелки гальванометра. (8, с.113-114)
|
|
10. Есть ли противоположные объекты (процессы, явления,)? Есть ли объекты (процессы, явления), не укладывающиеся в модель?
|
Пример 42: Для того чтобы выполнялось требование, согласно которому в столбцах должны находиться элементы с одинаковой валентностью, Менделеев в одном или двух случаях был вынужден поместить элемент с несколько большим весом перед элементом с несколько меньшим весом. Так, теллур (атомный вес 127,6, валентность 2) пришлось поместить перед йодом (атомный вес 126,9, валентность 1), чтобы теллур попал в один столбец с элементами, валентность которых равна 2, а йод попал в один столбец с элементами, валентность которых равна 1.
Поскольку этого оказалось недостаточно, Менделеев счел необходимым оставить в своей таблице пустые места (пробелы). Причем наличие таких пробелов он объяснил не несовершенством таблицы, а тем, что соответствующие элементы пока еще не открыты.
В усовершенствованном варианте таблицы (1871) существовало много пробелов, в частности пустовали клетки, отвечающие аналогам бора, алюминия и кремния. Менделеев был настолько уверен в своей правоте, что пришел к заключению о существовании соответствующих этим клеткам элементов и подробно описал их свойства. Он назвал их экабор, экаалюминий и экакремний (приставка «эка» на санскрите означает «одно и то же»). (1, с.149-151)
Пример 43: Если в результате химической реакции возникает электрический ток, то естественно предположить, что и электрический ток может изменять материю и вызывать химическую реакцию. И действительно, всего через шесть недель после опубликования статьи Вольта два английских химика - Уильям Николсон (1753-1815) и Энтони Карлайл (1768-1840) продемонстрировали наличие такой обратной зависимости. Пропустив электрический ток через воду, они обнаружили, что на опущенных в воду электропроводящих полосках металла появляются пузырьки газа. Как выяснилось, на одной из полосок выделяется водород, на другой - кислород. (1, с.88-89)
Пример 44:Согласно подсчетам Н. Тиндейла, частота межплеменных браков составляет в Австралии в целом примерно 15% [579 с. 169—190]. Он полагает, что браки за пределами племени являются у австралийцев не только сравнительно распространенным, но и древним обычаем. Женщины, приходящие из других племен, нередко приносят с собой языки и обычаи этих племен. А ведь браки между определенными группами традиционные они заключаются из поколения в поколение. С этим и другими факторами связано явление межплеменной лингвистической непрерывности, когда, по словам А. Радклиф-Брауна, «трудно сказать точно, где кончается один язык и начинается другой» [482, с. 37]. Поэтому даже такие критерии единства племени, как общий язык и общее культурное достояние, как справедливо отметил Р. Оуэн, становятся порою сомнительными [455, с. 680]. Неудивительно, что некоторые исследователи (Р. Берндт, Т. Стрелов, Л. Уорнер), говоря об австралийцах, вообще отказываются от термина «племя», так как считают его во многих случаях неадекватным. По мнению Т. Стрелова, нет, например, единого племени аранда и даже западные или северные аранда — не более чем лингвистические общности. По словам Л.Уорнера, племени мурнгин, которому он посвятил свою книгу, не существует даже как лингвистического единства вследствие значительных языковых различий между локальными группами [599, с. 9, 30]. Все это еще более подчеркивает значение общины как основной социальной общности у австралийцев. (5, с.80-81)
Пример 45:Произведенные за последние годы определения геологического возраста австралопитековых позволили датировать их эпохой нижнего плейстоцена. Возможно, что некоторые находки относятся к началу среднего плейстоцена. Это обстоятельство вместе с некоторыми морфологическими особенностями позволило ряду исследователей высказать предположение, что австралопитековые не были прямыми предками семейства гоминид, а представляли собой специализированную ветвь антропоморфного ствола, законсервировавшуюся в условиях относительной изоляции Африканского материка и дожившую до появления гоминид. (2, с.110)
|
Мы уже знаем, что в филогенезе научные представления проходят ряд стадий:
набор фактов – прямые аналогии – классификации – периодизации – эволюции – эволюции эволюций.
Разные виды моделей рассматривают разные вопросы. Так, вопрос о свойствах объектов рассматривается и аналогиями, и классификациями, но не входит в круг рассмотрения эволюционных моделей. А вопрос о филогенетических аспектах объектов и явлений никак не укладывается в возможности аналогий и классификаций. В следующей таблице приведено преимущественное распределение вопросов к моделям в зависимости от типов моделей.
|
Этап развития модели
|
Рассматриваемые вопросы
|
|||||||||
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
|
|
А. Набор фактов
|
х
|
|
|
х
|
х
|
|
|
|
х
|
х
|
|
Б. Прямые аналогии
|
х
|
|
х
|
х
|
х
|
х
|
|
|
х
|
х
|
|
В. Классификации
|
|
|
х
|
|
х
|
х
|
|
|
х
|
х
|
|
Г. Периодизации
|
|
х
|
|
|
|
|
х
|
х
|
|
|
|
Д. Эволюции
|
|
х
|
х
|
|
|
|
х
|
х
|
|
|
|
Е. Эволюции эволюций
|
|
|
х
|
|
|
|
|
х
|
х
|
|
Но рассмотрение вопроса еще не гарантирует качества ответа. Каждому ответу можно присвоить одну их четырех степеней точности:
|
Степень точности ответа
|
Примеры
|
|
0. Вообще не отвечает на вопрос
|
Пример 46: Идеи эти (единства развития всех животных – Ю.М.) нашли себе выражение в трудах так называемой натурфилософской школы, наиболее ярким представителем которой являлся немецкий натуралист Окен. Натурфилософское движение возникло из общего философского брожения тогдашней Германии; Шеллинг и Окен лишь перенесли в область биологии метафизические стремления, процветавшие в области отвлеченной философии. Как совершенно верно замечает Карус в своей истории зоологии, натурфилософское направление принесло только вред развитию науки — не потому; что все решительно положения натурфилософов были неверны, но потому, что неверна была их исходная точка и сам метод их мышления был произволен и неправилен. Они не извлекали индуктивным путем выводов из фактов, представляемых природою, а ставили совершенно произвольные положения, из коих логически или даже и с полным презрением к логике старались выводить факты. Окен, например, сам так характеризует свой метод мышления: «Логический метод я всегда отвергал. Я создал для себя другой, натурфилософский метод, чтобы выяснить прообраз божественного в отдельных проявлениях. Так, например: организм есть прообраз планеты, а потому он должен быть круглым… Этот метод не есть собственно метод выводов, а до известной степени диктаторский метод, при котором получаешь следствия, сам не зная как». <…>
Так, он проводит аналогию между царством животных в совокупности его и человеческим телом и соответственно этому разделяет животных на животных-внутренности (которые пожизненно соответствуют внутренностям человека), животных-кожу (у которых внутренности окружаются кожею) и животных-мясо или животных-лицо. Внутри этих крупных отделов существуют опять особые уже подразделения: так, животные внутренности разделяются на ячеистые, шариковые, волокнистые и точечные. Впоследствии Окен изменил свою систему так, что стал делить животное царство на животных-кишки, животных-сосуды, животных дыхательных и животных мясных, а последних разделил на животных-языки, носы, уши и глаза. Даже в тех случаях, где он улавливал верную, или, по крайней мере, плодотворную анатомическую идею, это являлось случайно, как показывает, например, сличение его позвоночной теории черепа с его же теориею таза. Таз, по мнению Окена, есть вторая голова, так как животное состоит из двух животных, животами вдвинутых одно в другое; лонная кость таза соответствует нижней челюсти, седалищная - верхней челюсти, а заднепроходное отверстие есть «половой рот».
В том же роде были и взгляды большинства остальных натурфилософов. Например, профессор Вагнер, у которого Бэр слушал лекции в Вюрцбурге, проповедовал следующее учение: так как всякое существо дифференцируется в свою противоположность, а из уравнивания разностей происходит нечто новое, то все отношения живых существ могут быть выражены четверною формулою. В семье, например, отец и мать составляют две естественные разности, а дети представляют результат взаимодействия разностей; недостает четвертого элемента формулы, и таковым является прислуга! Более абсурдных посылок и более нелепых выводов, кажется, и вообразить невозможно. А вот пример того, как натурфилософы представляли себе генетические отношения разных классов животных между собою. В книге некоего Каупа «Очерк истории развития и естественная система европейской фауны» (1829) устанавливается 63 ряда развития животных из амфибий и рептилий через птиц в млекопитающих. Крокодил, например, по мнению автора, дал начало соболю, причем постепенно превращался: сперва в одну из пород уток, потом в морскую ласточку, альпийскую ворону, бородатую синицу, жаворонка, щеврицу, трясогузку, черноголовую славку, сорокопута, сокола, сову и, наконец, в соболя. Почему именно эти виды, а не другие составляли здесь стадии развития,— остается секретом автора. (8, с.364-366)
Пример 47: …Мы уже видели, что Абеляр и Гильом Коншский уподобляли мир яйцу, четыре составные части которого соответствуют четырем элементам: огню, воздуху, воде и земле. Таким было теоретическое распределение элементов в соответствии с логическим применением законов физики Аристотеля. Совершенно очевидно, что вода не покрывает землю полностью, как должно было бы быть, если бы это теоретическое ее распределение соответствовало действительности. Как же тогда можно объяснить, что часть земной поверхности не покрыта водой? Роберт Гроссетесте, не прибегая к физическому объяснению, отвечал на этот вопрос с богословских позиций, вторя словам из книги Бытия. «Так вот, для того чтобы животные на этой земле имели обиталище и прибежище, - говорил он, - вода отошла во впадины, и появилась сухая и четко отделенная поверхность суши. Таким образом, суша с содержащимися в ней водами подобна сфере земли». Позднейшие авторы не желали принимать столь простое объяснение и искали физические и механические причины. Например, Брунетто Латини считал, что сферы земли и воды имеют разные центры, и размещал их относительно друг друга таким образом, что водная сфера покрывала сферу земли на одной стороне (в Южном полушарии) очень сильно, но на противоположной стороне оставляла сухой часть, населенную людьми. Несомненно, приведенный нами выше отрывок показывает, что и Абеляр должен был иметь в виду нечто похожее. (12, с.171-172)
Пример 48:Скажем, в те времена были известны семь небесных тел, постоянно меняющих свое положение и поэтому названных планетами («блуждающими звездами»). Были известны также семь металлов: золото, серебро, медь, железо, олово, свинец и ртуть... Возникла идея: а почему бы не соединить планеты и металлы в пары? Именно тогда золото стали связывать с Солнцем, серебро - с Луной, медь - с Венерой и т. д. А химические превращения объяснялись посредством мифологических сюжетов. (1, с. 23-24)
|
|
1. Отвечает недостоверно (умозрительно, несистемно) и неточно (ad hoc, лингвистическая аргументация, красивая система, не совпадающая с фактами и т.п.)
|
Пример 49: Многие античные мыслители были твердо убеждены, что состояние этого мира и все происходящее в нем, равно как и во всех областях ниже сферы лунной орбиты, обусловливается небесными телами. Аристотель и его последователи учили, что сами небесные тела состоят из неуничтожимого и нетленного, почти божественного пятого элемента - эфира, благодаря чему они отличны от четырех разрушимых элементов (огня, воздуха, воды и земли), образующих в совокупности мир, непосредственно воспринимаемый нашими чувствами. Утверждали, что в силу своей полубожественной природы Солнце, планеты и звезды осуществляют всеобъемлющий контроль над Землей, вокруг которой они вращаются, и тем самым полностью определяют ход событий, как крупных, так и малых. Из этого фаталистического убеждения выросла астрология - наука, которую на протяжении всей античной эпохи ставили на один уровень с астрономией. (12, с.21)
Пример 50: …почти все древние философы придерживались мнения, будто недра земли изобилуют полостями и подземными тоннелями. Платон утверждал, что одни из этих полостей заполнены воздухом и водой, а другие представляют собой огненные трясины и реки, в том числе гигантскую пламенную реку Пирифлегетон. Через вулканы эти подземные потоки вырываются на поверхность; стремясь пробиться наверх и вступая во взаимодействие с атмосферой, они вызывают землетрясения. С другой стороны, Аристотель отрицал всякую возможность существования подземного огня. Согласно его космологии, огню во вселенной отводилось место над сферой воздуха. Он утверждал, что сухое, дымообразное испарение, являющееся причиной образования в атмосфере ветров, не только проникает в пустоты земли извне, но и зарождается в ее недрах: когда же это испарение, стремясь вырваться наружу, встречает на пути препятствие, например в виде моря, это приводит к гигантскому сдвигу земных пластов и сотрясению суши. Сенека и Плиний считали причиной землетрясений ветры. Плиний полагал, что ветер во время сильной бури нагнетается в глубины земли и уплотняется, откуда нередко пытается вырваться на поверхность, в результате чего суша сотрясается на огромных участках. Иногда, когда давление увеличивается настолько, что земная кора не может его выдержать, ветры вырываются наружу, что сопровождается страшными бурями, а также дождями из искр и пепла. Аристотель описал такого рода вулканическое извержение, произошедшее на Эоловых (Липарских) островах. Если сильные извержения объяснялись подобным образом, то дремлющая вулканическая деятельность, например Этны, объяснялась обычно совершенно иными причинами. Плиний называет Этну, Химеру в Ликии и ряд других вулканов «горящими», т. е. видимо, связывает их с такими явлениями, как горение нефтяных источников или залежей битума и серы. (12, с.37-38)
Пример 51: Наиболее разработанное обсуждение свойств вод на суше содержится в «Причинах и врачеваниях» Хильдегарды Бингенской. Хильдегарда также полагала, что источником воды для колодцев, родников и рек является океан, окружающий землю. Она также считала, что природа воды в разных частях океана сильно отличается, и поэтому свойства воды на суше зависят от того, из какой части океана она поступает. Более того, она утверждала, что одни морские воды, проходя через землю, не утрачивают солености, а другие становятся пресными еще до того, как выходят на поверхность. На основании этих положений Хильдегарда далее анализирует санитарные, медицинские и гастрономические качества воды, соленой и пресной, в соответствии с их происхождением из четырех сторон света, а также с северо-востока и с северо-запада. Ее анализ предназначался в качестве практического руководства для тех, кто желал использовать (12, с.183)
Пример 52: Крайней формой преформизма явилась «теория вложения», ведущая начало от раннего средневековья, в частности от сочинений Августина (IV—V вв.). <…> Согласно теории вложения, в половых клетках организмов содержится в миниатюре не только весь будущий взрослый организм очередного поколения, но и зародыши всех последующих поколений. Так, Августин учил, что в чреве Адама и Евы находились зачатки всех последующих поколений людей. По «подсчетам» Галлера, яичники Евы содержали в себе 200 миллиардов зародышей. (4, с.81)
Пример 53: Существует группа болезней суставов под общим названием «отложения солей». Для предупреждения их нередко рекомендуют употреблять в пищу как можно меньше поваренной соли.Эта рекомендация основана на типичной «лингвистической» аргументации – на сходстве слов «соль» и «соли». На самом же деле, «отложения солей» не имеют абсолютно никакого отношения к поваренной соли. Более того, снижение солевого рациона иногда настолько разбалансирует обмен веществ, что способствует болезням суставов.
|
|
2. Отвечает достоверно (системно, «красиво»), но неточно, например, правильно констатирует факт, но не показывает его механизм, и т.п.
|
Пример 54: В Средиземном море, за исключением нескольких районов, приливы настолько слабы, что не привлекали к себе внимания. Только после путешествий Пифея из Массалии (Марселя) вдоль берегов Северной Атлантики, похода Александра, плавания Неарха и обследования им устья Инда, а также побережья Белуджистана и Макрана греки получили представление о приливах и отливах. Эратосфен считал, что сильные течения в проливах Средиземного моря вызваны разницей уровня морей по обе стороны от проливов, а эта разница, в свою очередь, обусловлена ритмом приливов и отливов в океане по ту сторону Геркулесовых столпов. Связь между приливно-отливными явлениями и фазами луны греки осознали еще в III B. до н. э., или, возможно, немногим ранее, так как Аристотель, судя по всему, ничего об этом не знал. Механизм влияния Солнца и Луны на приливы и отливы впервые подробно описал Посидоний. Он располагал весьма точными данными о суточных, месячных и, возможно, годовых периодах приливов и отливов; эти сведения легли в основу его астрологических представлений. Плиний тоже полагал, что приливы обусловлены влиянием Луны, и описал три эти периода с еще большей точностью, чем Посидоний. Он считал, что приливы должны соотноситься и с астрономическим лунно-солнечным циклом в сто лунных месяцев или восемь лет, который издавна был известен грекам. В его описании содержится весьма точное наблюдение, что приливы и отливы, подобно всем прочим явлениям на земле, находящимся под влиянием небес, следуют, как правило, за этими влияниями с некоторым запозданием. Сенека не пытается разъяснить природу приливов и отливов; он лишь вскользь упоминает о них в связи с красочным описанием чудовищного потопа… (12, с.32-33)
Пример 55: Свет с колебаниями только в одной плоскости был назван в 1808 г. французским физиком Этьеном Луи Малюсом (1775 - 1812) поляризованным светом. В то время волновая теория еще не завоевала признание, и Малюс полагал, что свет состоит из частиц с северным и южным полюсами и что в поляризованном свете все полюсы ориентированы в одном направлении. Эта теория вскоре была отвергнута, но название, данное Малюсом, прижилось и используется до сих пор. (1, с.130)
|
|
3. Отвечает достоверно и точно
|
Пример 56: Такого рода демонстрации повышали интерес к свойствам воздуха. В частности, они привлекли внимание ирландского химика Роберта Бойля (1627 - 1691). Сконструированный им воздушный насос был совершеннее насоса Герике. Освоив методику откачивания воздуха из сосуда, Бойль решил попробовать провести обратный опыт - сжать воздух.
В ходе проведения опыта Бойль установил, что объем данной массы воздуха обратно пропорционален давлению (рис. 4). Заливая ртуть в очень длинную трубку особой U-образной формы, Бойль запирал пробу воздуха в коротком запаянном конце трубки. Добавляя ртуть в длинный открытый конец трубки, можно было увеличить давление. Когда Бойль добавил такое количество ртути, при котором давление на воздух увеличивалось вдвое (удвоенная масса ртути), объем воздуха уменьшился также вдвое. Если давление увеличивалось втрое, объем уменьшался втрое. В то же время, если давление снижалось, объем увеличивался. Открытая Бойлем обратная зависимость объема от давления получила название закона Бойля. Первое сообщение об этом законе было опубликовано в 1662 г. Закон Бойля явился первой попыткой применить точное измерение при выяснении причин изменения веществ. (1, с.46-47)
Пример 57:Историческая заслуга Дарвина не в том, что он показал существование эволюционного процесса (об этом писали задолго до Дарвина), а в том, что он вскрыл движущий фактор эволюции – естественный отбор и тем самым выявил причины протекания биологической эволюции. (3, с.16)
Пример 58:Ряд исследований, посвященных этому предмету, завершился в 1859 году важным мемуаром «Об отвердевании лавы и о вулканах», окончательно утвердившим в науке «теорию накопления» за которую стояли Лайель и его предшественник по этому вопросу Паулет Скроп. Согласно этой теории вулкан представляет груду лавы, пепла и шлаков, скопившуюся мало-помалу путем бесчисленных извержений, тогда как противоположная «теория поднятия» объясняла происхождение вулканов вспучиванием земной коры под напором огненно-жидкой массы. (8, с.214)
|
Конечно, понятие точности ответа зависит от ситуации в надмодели.
Пример 59: Модель Птолемея была точной до тех пор, пока наблюдения велись невооруженным глазом и крайне неточными (с нашей точки зрения!) способами измерения времени и расстояний. Но уже во втором тысячелетии нашей эры существенно изменилась техника наблюдений. И модель Птолемея перестала быть точной.
Пример 60: Сейчас принято ругать теорию флогистона, называть ее неправильной и ненаучной. Это не так. Теория флогистона, разработанная И.И.Бехером и Г.Э.Шталем, впервые объяснила процесс превращения руды в металл (это было первое теоретическое открытие в химии). Она позволила объединить в единый процесс горение и ржавление. Она дала первое рационалистическое объяснение отличию между металлами и неметаллами. Флогистон был флюидом, не имеющим веса, сейчас этот тип веществ считается несуществующим. Но в тогдашней надмодели флюидов было много, они считались естественным явлением. А вот вес не считался существенным параметром вещества. И только когда, благодаря Ньютону и Лавуазье, сменилась надмодель (появилось понятие веса, как неотъемлемого свойства материи), теория флогистона перестала быть точной. (1, с.54-56)
Предлагаемые степени точности ответа разработаны, естественно, исходя из современных надмоделей. Прогнозирование изменения надмоделей не входит в задачу данной дискуссии. Это дело будущих исследований (которые уже начаты).
Список использованной литературы:
1. Азимов Айзек. Краткая история химии. М. : Центрполиграф, 2002.
2. Алексеев В.П., Першиц А.И. История первобытного общества. «История». М. : Высш. шк., 1990. 351 с. : ил.
3. Воронцов Н.Н. Теория эволюции: истоки, постулаты и проблемы. М. : Знание, 1984.
4. Жизнь, ее происхождение и развитие. М. : Наука, 1967. 440 с.
5. Кабо В.Р. Первобытная доземледельческая община. М., 1986.
6. Китайгородский А.И. Электроны. 2-е изд., перераб. М. : Наука, 1982. 208 с.
7. Кун Томас. Структура научных революций. М. : ООО «Издательство АСТ», 2001. 608 с.
8. Лавуазье. Фарадей. Лайель. Чарлз Дарвин. Карл Бэр : биогр. повествования. Челябинск : «Урал LTD», 1998.
9. Марочник Л.С., Насельский П.Д. Вселенная: вчера, сегодня, завтра. М. : Знание, 1983.
10. Охлобыстин О.Ю. Жизнь и смерть химических идей. М. : Наука, 1989.
11. Радциг С.И. История древнегреческой литературы. М. : Высш. шк., 1977.
12. Райт Дж.К.Географические представления в эпоху крестовых походов. М. : Наука, 1988.
13. Тяпкин А., Шибанов А. Пуанкаре. М. : Молодая гвардия, 1982.
14. Хокинг Стивен. Краткая история времени. От большого взрыва до черных дыр. СПб. : Амфора, 2003. 268 с.
Предложение 1:
В экспериментальном порядке рассматривать предложенные на саммит и защиту диссертаций работы со следующих позиций:
- На какие вопросы должно было ответить проделанное исследование?
- Какова степень точности полученных ответов?
- Какой тип модели получен в результате исследования?
Подчеркиваю, предложение экспериментальное. Такое рассмотрение будет возможно только в том случае, если автор работы согласится на это.
Следующая тема дискуссии – уровень новизны полученных моделей. Материал будет подготовлен в течение месяца.
С уважением,
Ю.Мурашковский.
16.11.2008