Дискуссия № 3

Дискуссия № 3.

Оценка материала для исследований

...вы никогда не взберетесь на вершину горы, если будете все время смотреть только на эту вершину, вы непременно споткнетесь о камень, которого вы не заметите у себя под ногами; но вы никогда не взберетесь на вершину и в том случае, если будете идти, не выбирая направления, а только глядя себе под ноги, чтобы не споткнуться. (А.Рич[1])

«Всё врут календари»

Часто можно слышать, что хорошее исследование должно строиться на достоверном материале. Как и в любом такого рода утверждении, в нем кроется ловушка. Дело в том, что совершенно достоверного материала не бывает в принципе.

Нет, речь не идет о прямых подтасовках или о журналистских «интерпретациях». Это патологии. Речь идет о вполне серьезных ситуациях. Допустим, вы использовали в своих исследованиях некий документально зарегистрированный факт. Это достоверный материал? Вовсе нет! Факт привел наблюдатель. Даже если это самый добросовестный наблюдатель, он смотрит на любое событие с позиций своего опыта и своей «любимой» парадигмы.

Пример 1: В опытах по сжиганию водорода в воздухе Лавуазье не зарегистрировал воду. Почему? Во-первых, он был в плену своей гипотезы – при горении металлов получаются щелочи, при горении неметаллов – кислоты. Но при сжигании водорода ожидаемой кислоты не было получено. Во-вторых, ему помешал опыт химических экспериментов. Вода в них всегда получалась в виде жидкости. Поэтому микроскопических капелек, оседавших на стенках сосудов, он просто не видел. Кавендиш повторил опыты Лавуазье, но не был в плену его опыта и парадигм. Поэтому сразу увидел воду.

Даже если в качестве материала использованы числовые данные, это не показатель достоверности. Во-первых, эти данные могут быть ошибочными. А во-вторых, цифры можно трактовать очень по-разному.

Пример 2: Лобачевский предполагал, что пространство Вселенной правильно было бы описывать не евклидовой, а разработанной им сферической геометрией. Чтобы это проверить, он попытался рассчитать положения некоторых звезд в обоих вариантах. Для этого Лобачевский воспользовался таблицей параллаксов Дасса-Мондидье. Результат был не в пользу геометрии Лобачевского, и он оставил мысль о неевклидовости пространства Вселенной. Позже оказалось, что данные Дасса-Мондидье были сильно завышены. Через 70 лет Эйнштейн показал, что пространство Вселенной все-таки неевклидово.

Пример 3: Знаменитые опыты Майкельсона-Морли были сделаны, чтобы решить спор между двумя теориями эфирного ветра. Результаты опыта оказались ниже предсказываемых обеими теориями, но далеко не нулевыми. Будучи сторонником теории эфира, Майкельсон трактовал полученные результаты как доказательство наличия эфирного ветра. Когда же была разработана теория относительности, те же результаты опытов Майкельсона-Морли стали трактовать, как доказывающие отсутствие эфирного ветра.

Можно приводить множество примеров недостоверности любых материалов, от исторических документов до экспериментальных наблюдений и патентов. Но сейчас важно другое. Если абсолютно достоверных источников нет вообще, то нужно научиться выстраивать достоверные модели из этих недостоверных материалов.

Эта проблема достаточно легко решается переходом к множествам. Построенная нами модель будет тем достовернее, чем больший материал она охватывает. А множество материалов на привычном нам языке называется картотекой.

Что делать с картотекой

Однако не всякая картотека подходит для исследовательской работы. И не всякая работа с картотекой является исследованием. Как говаривал песик Фафик, «пахнуть колбасой, быть колбасой и кушать колбасу – три совершенно разные вещи».

Для наших целей удобно разделить картотеки на две группы: иллюстрационные и исследовательские.

Иллюстрационные картотеки создаются изначально с целью скорее педагогической, чем исследовательской. Такие картотеки должны быть у каждого преподавателя. Они небольшие, с четким структурированием, и содержат по нескольку примеров на каждую преподаваемую тему. Примеры подбираются однозначные, не допускающие неточных трактовок. Аналогичные картотеки создаются на время написания статей и книг.

Следует четко представлять себе: по иллюстрационной картотеке нельзя вести исследования, нельзя сделать достоверные выводы. Такие картотеки НЕ МОГУТ СЛУЖИТЬ ДОКАЗАТЕЛЬСТВАМИ. Иллюстрационная картотека может «пахнуть исследованиями», но прямого отношения к ним не имеет.

Напротив, исследовательские картотеки должны содержать большое количество примеров. Тысячи, десятки тысяч, сотни тысяч информационных единиц – это нормально для исследовательской картотеки. Структура такой картотеки нестабильна, она меняется под каждую новую тему. Примеры в ней неоднозначны, допускают множественные трактовки, часто противоречат исследуемой теме или ее следствиям. Массив информации из исследовательской картотеки ИМЕЕТ ДОКАЗАТЕЛЬНУЮ СИЛУ.

Но и это еще не гарантия качественного исследования. Дело в том, что отбор информационных единиц из картотеки может служить разным целям. Первая – полное подтверждение изначально принятой концепции. При таком отборе выбирается множество информационных единиц, не имеющих серьезного отклонения от начальной концепции. Примеры, отклоняющиеся от концепции, либо игнорируются, либо объясняются ad hoc, случайными, ситуативными факторами. Результат такого «исследования» не может получиться иным, нежели начальная концепция. Такие исследования полезны, поскольку подтверждают концепцию, но они не дают развития этой концепции. То есть назвать их полноценными исследованиями все же нельзя. Нет в них и серьезного продвижения к практике, поскольку первоначальные концепции редко бывают прямо применимы практически. Они только обещают применение.

Пример 4. Большинство астрономов и физиков 19 века на множестве наблюдений за движениями планет показывали справедливость теории Ньютона. Отклонения в движении Нептуна и Меркурия они объясняли наличием неоткрытых планет за Нептуном и по другую сторону от Меркурия. Когда был открыт Плутон, его влиянием стали объяснять отклонения в движении Нептуна, несмотря на то, что масса Плутона по той же теории Ньютона не способна вызвать такие отклонения.

Полноценными исследованиями можно назвать только те, при которых отбираются информационные единицы как подтверждающие начальную концепцию, так и отклоняющиеся от нее и даже противоречащие ей. Это дает возможность типизировать отклонения. В результате появляются новые закономерности, нередко уже практически применимые. Даже противоречащие концепции примеры имеют большое значение. Они позволяют создать противоположные модели и ставят задачи по объединению таких моделей.

Пример 5: Приняв, что на Нептун не действует никакое влияние еще неоткрытых планет, удалось обнаружить неожиданное явление. Движение Нептуна не подчиняется законам Кеплера. Орбита Нептуна отличается от орбит других планет и временами даже проходит внутри орбиты Урана. Это позволило выдвинуть новую модель: планеты могут не только образовываться от своей звезды, но и быть захваченными со стороны.

В дальнейшем нас будут интересовать только исследования именно такого типа.

Атом картотеки

Итак, материал, с которым работает исследователь, – это информация. Не важно, получена она экспериментальным путем, путем наблюдений или в результате изучения других источников. Важна не сама информация, а то, как мы ее расположим, структурируем, какую модель из нее построим. Но чтобы строить дом, нужно знать хотя бы основные свойства кирпичей. Кирпичами информации являются «информационные единицы».

Информационные единицы могут содержать несколько типовых понятий. Рассмотрим их на примере фрагментов из истории древнегреческой литературы.

· Единичный факт, объект, явление. Имеется в виду сам факт наличия рассматриваемого объекта или какая-то его характеристика.

Пример 6: Древнейшими элегическими поэтами в Греции были Каллин и Тиртей – VII в. до н.э. Их произведения, близкие по характеру, представляют по преимуществу горячие призывы к воинам мужественно сражаться за отечество. (Факт – были в VII в. до н.э. такие поэты. Характеристика – они были элегическими поэтами.)

· Единичная зависимость фактов, параметров, структурная связь или общее происхождение объектов. Имеется в виду наличие или характеристика подобия нескольких объектов (по внешним параметрам, по структуре), связей между объектами, факт общего происхождения.

Пример 7: Индивидуальная лирика возникла из народных песен и потому сохраняла в более развитом виде многие формы народного творчества, например, свадебных песен - "гименеев" и "эпифаламиев", похоронных заплачек - "френов", воинственных маршевых песен - "эмбатериев", застольных песен - "сколиев", девичьих песен - "парфениев", плясовых песен - "гипорхем", разного рода гимнов и т.д.

(Факт общего происхождения ряда литературных форм, факт связи с исходной формой.)

· Единичное различие между фактами, параметрами объектов, явлений. Имеется в виду различие по внешним параметрам, по структуре, по происхождению и т.д.

Пример 8: В древности же под названием «элегия» разумелось стихотворение, написанное независимо от содержания в форме так называемых "элегических двустиший", состоящих из соединения гексаметра с пентаметром. <...> Элегическое двустишие имеет следующую схему:

- * * - * * - * * - * * - * * - *

- * * - * * - * * -

<...> Одновременно с элегией появилась и другая лирическая форма - "ямб". Этим словом обозначалась и особая стопа, состоящая из двух слогов - краткого и долгого:

*-.

(Структурное отличие элегии от ямба.)

· Единичное изменение параметра, структуры объекта или явления, характера взаимодействия его с надсистемой. Имеется в виду сам факт изменения, характер этого изменения, изменившиеся параметры, причины изменения и т.п.

Пример 9: В VII в. до н.э. героический эпос потерял руководящее значение в литературе, первое место стала занимать лирика.

(Факт изменения роли жанров в литературе того времени.)

Информационная единица не является величиной абсолютной. Она проявляется только на фоне уже известной информации.

Пример 10-а: (Результаты анализа спектрограммы, сделанной Капланом, Мюнхом и Спинардом на Маунт-Вилсоновской обсерватории в апреле 1963 г. - Ю.М.) Так, по наиболее точным оценкам этих ученых, общее атмосферное давление (на Марсе – Ю.М.) оказалось равным 25 мбар, а давление СО₂ – 4 мбар...

Если исходить только из этих данных, то перед нами не более, чем простой единичный факт. Проведено изменение, получены такие-то результаты. А теперь посмотрим, как будет выглядеть та же информация (она будет повторена), но на фоне данных о предыдущих событиях:

Пример 10-б: Результаты всех фото- и поляриметрических измерений Марса – их было около около десяти – согласуются друг с другом. Французский астроном Жерар де Вокулёр проанализировал все результаты (в самом конце 50-х годов – Ю.М.) и пришел к выводу, что атмосферное давление на Марсе 85±4 мбар. Это похоже на цифру 64 мм Hg, полученную Ловеллом. Комиссия Совета по космическим исследованиям пришла к выводу, что "Вряд ли истинное значение давления на поверхности [Марса] отличается от 85 мбар больше чем в 2 раза".

(Результаты анализа спектрограммы, сделанной Капланом, Мюнхом и Спинардом на Маунт-Вилсоновской обсерватории в апреле 1963 г. - Ю.М.) Так, по наиболее точным оценкам этих ученых, общее атмосферное давление (на Марсе – Ю.М.) оказалось равным 25 мбар, а давление СО₂ – 4 мбар...

Извлеченный из временнóго контекста результат Каплана, Мюнха и Спинарда был просто одиночной констатацией параметров. Но на фоне данных де Вокулёра он становится примером изменения представлений, казавшихся такими достоверными. Заодно мы получили пример того, что решения самой высокоученой комиссии не являются критерием истины.

Как и все остальное в нашем мире, информационная единица – понятие ранговое. Рассмотрим это на простом примере:

Пример 11: Возьмем простой набор конкретных числовых значений двух переменных – x и y. Например, такой: при x = 1 y = 1; при x = 2 y = 4; при x = 3 y = 9 и т.д. Это будет один ранг данной информации – ранг конкретных данных.

Числовые значения, объединенные в зависимость, представляют собой информационную единицу более высокого ранга. Это может быть само уравнение в алгебраической форме, а может быть его геометрическое отражение. В первом случае мы получим уравнение y = x². Во втором случае мы получим «сообщение», что график этого уравнения представляет собой параболу. В обоих случаях это ранг зависимости между конкретными данными.

Если же мы возьмем группу однотипных уравнений (y = x²; y = 2x²; y = 3x² и т.д.), то получим информационную единицу еще более высокого ранга – характер изменения парабол при увеличении коэффициента.

Информационная единица не является абсолютной ценностью сама по себе. Ее содержание зависит от надзадачи, от концепции, от того, что мы ищем.

Пример 12: (В Республике Бенин – Ю.М.)Меня удивило устройство классов: дети сидели за полукруглыми столами, установленными в светлых комнатах в кажущемся беспорядке. Но потом становилось ясно, что столы составлены как бы в ячейки и дети сидят лицом друг к другу. Учительских столов нигде не было видно, зато в каждом классе было по две доски, установленных в противоположных углах комнаты.

- Подобное устройство классов не случайно, - объяснил мне один из преподавателей. - При такой системе нет передних и задних парт, а значит, нет разделения на плохих и хороших учеников. Вы знаете, есть такая традиция - сажать впереди успевающих, а сзади - учеников похуже. Дети есть дети, им хочется повертеться, покрутить головой, подвигаться. Одним словом, как-то выплеснуть переполняющую их энергию. Вот и пусть крутятся себе на здоровье. А опыт с двумя классными досками показал, что переключение внимания способствует лучшему усвоению материала. (44.54)

Если надзадача – узнать, есть ли в Африке школы, то мы получили информацию о факте – есть, по крайней мере, в Бенине. Если надзадача – собрать педагогические приемы, то мы получим прием удержания внимания – сделать класс с двумя досками для переключения внимания. Если надзадача – разработать методику решения педагогических задач, то мы получим прием решения – удвоение, переход к паре «система-антисистема». Если надзадача – построение эволюционной модели педприемов, то мы получили пример дробления, в данном случае дробится класс на группы, которые могут поворачиваться внутри класса. Если же надзадача – собрать, например, информацию о расовых отличиях людей, то из этого примера мы не получили вообще никакой информации.

Песчинки и куча

Сколько информационных единиц (ИЕ) нужно, чтобы исследование было качественным? Это зависит от двух факторов. Первый – какого уровня работу мы планируем. Второй – в какой надсистеме мы ведем исследование, каковы требования этой надсистемы. Попробуем разложить количественные требования по уровням работ.

5 уровень. Задача – получить новую парадигму, надмодель.

Для возникновения идеи нередко достаточно одной или нескольких ИЕ. Затем нужна исследовательская картотека в сотни ИЕ для разработки основных направлений новой парадигмы.

Пример 13: В 1923 г. американский астроном Эдвин Хаббл (1889-1953), при поисках новых звезд обнаружил в Туманности Андромеды очень слабую переменную звезду (М31), оказавшуюся во всем подобной цефеидам. К концу 1924 г. он нашел 12 таких звезд в туманности Андромеды и 22 - в туманности Треугольника. Когда он применил к ним зависимость "период - светимость", по которому можно определить расстояние до цефеиды, то оказалось, что до туманности Андромеды 930 000 световых лет (сейчас по уточненным данным это расстояние в два раза больше), т. е. она находится далеко за пределами нашей Галактики. Стало ясно, что почти все другие «слабые туманности» - это далекие звездные системы. (Для вывода о том, что множество известных к тому времени туманностей являются другими галактиками, Хабблу было достаточно одной Туманности Андромеды.)

4 уровень. Задача – разработать крупные детали новой парадигмы. Нужны сотни и тысячи ИЕ для описания основных особенностей одного из направлений парадигмы.

Пример 14: Голландский астроном Эйнар Герцшпрунг в 1905 - 1907 гг. построил диаграмму зависимости «спектр-светимость» для звездных скоплений Плеяды (около 500 звезд) и Гиады (около 400 звезд). Он обнаружил, что звезды на диаграмме распределяются определенным образом в зависимости от температуры и размеров. (Спектральный анализ звезд был к тому времени уже известен. Светимость звезд входила в каталоги очень давно. Герцшпрунг обнаружил зависимость между ними и определенный характер группировки звезд по этим параметрам.)

3 уровень. Задача – разработать средние детали парадигмы и возможности их практического применения. Нужны тысячи, десятки и сотни тысяч ИЕ для широкого охвата явления и возможностей практического применения.

Пример 15: В 1913 г. американский астроном Г.Ресселл построил диаграмму, аналогичную диаграмме Герцшпрунга, для всех звезд с известными расстояниями. Кроме главной последовательности звезд на диаграмме, Ресселл обнаружил еще несколько дополнительных последовательностей. Эта диаграмма получила название диаграммы Герцшпрунга – Ресселла. По ней и сейчас определяются параметры состояний и эволюции звезд. Это один из основных инструментов звездной астрономии. (Строго говоря, Ресселл обнаружил зависимость «спектр-светимость» независимо от Герцшпрунга. Но та часть его работы, которая отличается от результатов Герцшпрунга, является развитием и детализацией найденной им и ранее Герцшпрунгом основной последовательности звезд.)

2 уровень. Задача – разработать мелкие детали парадигмы и мелкие особенности их применения. По факту для этого нужны десятки ИЕ. Но такие работы выполняются уже на этапе «нормальной науки». То есть подчиняются формальным требованиям намного больше, чем логическим. По формальным же требованиям нужно предоставить сотни ИЕ для обоснования мелкой детали и ее практического применения.

Пример 16: Известны так называемые звезды Вольфа-Райе. По современным представлениям, это один из этапов эволюции массивных О-звезд. Важной особенностью их является мощное истечение вещества, так называемый звездный ветер. Наблюдения показали, что реальные потери вещества такими звездами в несколько раз отличаются от теоретически предсказанных. Это было объяснено двухфазностью звездного ветра, то есть тем, что в нем есть области разреженного газа и более плотные облака.

Для изучения звездных ветров удобны двойные звезды Вольфа-Райе. Звездный ветер одной звезды сталкивается со второй звездой и ее звездным ветром. Построено несколько моделей взаимодействия двухфазных звездных ветров.

Известно несколько двойных звезд Вольфа-Райе, в которых один из компонентов является релятивистским (черная дыра, нейтронная звезда и т.п.). В таких парах звездный ветер О-звезды взаимодействует с аккреционным диском вокруг релятивистского объекта.

В 2004 г. защищена диссертация, в которой взаимодействие двухфазного облака с аккреционным диском объясняется при помощи упомянутой выше модели взаимодействия двухфазных звездных ветров. (Аккреционный диск тоже состоит из движущегося газа, только не от звезды, а вокруг нее.) Это позволило устранить ряд несоответствий теоретических расчетов с результатами наблюдений. В автореферате не приведены данные о собственных наблюдениях автора, но список использованной литературы включает 128 наименований. (Взят очень частный случай – таких звезд немного. Для описания одного из частных процессов, связанных с такими звездами, применена модель, известная для аналогичных объектов.)

1 уровень. Задача – уточнить мельчайшие детали парадигмы и мельчайшие особенности их практического применения, обнаружить полную идентичность изучаемых объектов уже изученным. По факту для этого достаточно нескольких ИЕ. Но по формальным требованиям нужны десятки и сотни однотипных ИЕ. Причем главную роль в оценке этих ИЕ играет не их научная значимость, а популярность в данной научной среде (своеобразная научная мода), личные взгляды руководителя работ, идеологические требования и т.п. Работы в основном выполняются для получения научной степени, для пополнения числа публикаций, но редко имеют практическое применение.

Пример 17: Известны затменно-переменные звезды. Это двойные звезды разной светимости, вращающиеся вокруг общего центра масс. Звезды вращаются также вокруг своих осей, поэтому имеют слегка сплюснутую форму. Это приводит к тому, что орбиты их вращения вокруг центра масс являются не круговыми, а представляют собой незамкнутые эллипсы. Большая ось этих эллипсов (линия апсид) тоже вращается. Первым этот эффект исследовал в 1928 г. Рассел. Последующие авторы изучили параметры вращения оси апсид, построили ряд математических моделей, учитывающих изменение формы звезд, внутреннее их строение, релятивистские эффекты и т.д.

В 2003 г. была защищена диссертация, в которой представлены результаты более 9000 измерений пяти двойных звезд на протяжении 3 лет. Полученные результаты практически ничем не отличаются от результатов измерений других двойных звезд, проделанных другими авторами. (Показано, что изучаемые объекты по изучаемому параметру полностью идентичны другим таким же объектам.)

Что делать с материалом

Собранный в картотеке материал используется по-разному, в зависимости от постановки надзадачи. На каждом уровне работы функции этого материала разные. Необходимый и достаточный объем материала тоже разный. Рассмотрим это на примерах работ разных уровней.

5 уровень:

Сравнение новой ИЕ с известными данными и получение новой аналогии. Для этого достаточно 1 ИЕ.

Пример 18: (Пример, известный из статьи М.Рубина о картотеках – Ю.М.) Вернадский прочитал статью о весе тучи саранчи, пролетавшей над Африкой. Будучи геологом, он имел возможность сравнить этот вес с весом полезных ископаемых. Сравнение привело к идее о том, что биологическое воздействие на оболочки Земли сравнимо с воздействием геологическим. Возникла модель биогеоценоза. (Одна ИЕ в сравнении с ранее известными данными дала новую модель.)

Сравнение новых ИЕ между собой и получение новой аналогии. Достаточно нескольких ИЕ.

Пример 19: Сходство береговых линий континентов было замечено еще в Средние века. Но это считалось игрой случая. В 1912 г. Альфред Вегенер опубликовал теорию дрейфа материков. Идея дрейфа сформировалась, когда Вегенер сравнил геологические структуры берегов Южной Америки и Африки (они являются продолжением друг друга), палеонтологические данные земель на обоих берегах Атлантического океана (флора и фауна совпали) и геологические признаки древнего оледенения, охватившего в одно и то же время Австралию, Индию и Южную Африку (совмещение этих фрагментов суши дало единую картину ледника). (Несколько ИЕ – о геологических структурах, о флоре и фауне и о форме ледника – соотнесенные между собой дали принципиально новую модель.)

Постановка новой проблемы и ее решение. Достаточно 1 ИЕ.

Пример 20: В 1772 году Лавуазье представил в академию коротенькую записку, в которой сообщал о результате своих опытов, показавших, что при сгорании серы и фосфора они увеличиваются в весе. Это противоречило теории флогистона. Поставленную таким образом проблему Лавуазье решил, предложив новый механизм горения: не истекание флогистона, а присоединение кислорода из воздуха. (Две ИЕ – факты увеличения веса фосфора и серы при горении – поставили новую проблему. Лавуазье решил ее, предложив принципиально новую модель. В принципе, достаточно было и одной ИЕ.)

Подсказка к решению ранее поставленной проблемы. Достаточно 1 ИЕ.

Пример 21: Будучи геологом, Владимир Ларин знал большое количество геологических проблем, необъяснимых с позиций традиционной модели строения Земли. Обычная модель подразумевает металлическое ядро, силикатную мантию и оксидную кору. Ларин однажды познакомился с диаграммой распределения элементов в Солнечной системе, которую астрофизик Фред Хойл составил с учетом влияния магнитного поля протопланетной небулы. Ларин увидел, что исходя их этих графиков, можно построить другую (металловодородную) модель строения Земли, которая может решить эти проблемы. (Проблемы были известны. Подсказку к решению дала одна диаграмма. Можно, конечно, сказать, что на ней было много данных. Но решение подсказал не ранг конкретных данных, а ранг характера распределения элементов. На основании именно характера распределения Ларин выдвинул металловодородную модель.)

Узнавание парадигмы в принципиально новых областях. Достаточно 1 ИЕ.

Пример 22: 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. 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.

4 уровень:

Узнавание парадигмы в новых областях, близких к исходной. Достаточно 1 ИЕ для возникновения идеи, но нужны сотни ИЕ для проверки достоверности идеи.

Пример 23: (Изинтервью с Джеймсом Уотсоном – Ю.М.) - Но почему вы так нацелились на ДНК? Ведь тогда далеко не все были убеждены, что ДНК имеет какое-то отношение к наследственности.

- Но на это указывали эксперименты О.Эвери по трансформации бактерий. Он показал, что наследственность передается с помощью ДНК. Правда, многие тогда считали бактерии совсем особой формой жизни, где все не так, как у людей. Кроме того, большинство биохимиков думали, что секрет жизни – в ферментах, а нуклеиновые кислоты не проявляли свойств ферментов. (Новая идея о ДНК, как носителе наследственности для бактерий, была «узнана» для других организмов, считавшихся тогда очень отличающимися от бактерий.)

Факт или вывод другой парадигмы или наблюдений, не стыкующийся с данной парадигмой. Достаточно 1 ИЕ для возникновения идеи, но нужно несколько ИЕ для проверки достоверности первой ИЕ.

Пример 24: В середине 1816 года Френель и Араго пытались определить, оказывает ли поляризация лучей какое-либо влияние на поляризацию. Никакого влияния они не заметили. Но через несколько месяцев Френель обнаружил, что лучи, поляризованные во взаимно-перпендикулярных плоскостях, смешиваясь, не дают интерференционных полос. С точки зрения волновой теории это было совершенно не понятно. Френель и Юнг независимо друг от друга выдвинули идею о том, что свет может представлять собой не продольные, а поперечные колебания. Но эта идея противоречила всем представлениям о колебаниях упругих жидкостей. (Эфир представлялся тогда упругой жидкостью. В таких жидкостях невозможны поперечные колебания.)

Подсказка решения одной из ключевых проблем парадигмы. Достаточно 1 ИЕ, но нужны сотни и тысячи ИЕ для создания полной модели.

Пример 25: Ключевой проблемой при создании языка Эсперанто была проблема «великанских словарей», как ее назвал автор языка Л.Л. Заменгоф. Чтобы язык был богатым, в нем должно быть как можно больше слов. Но чтобы язык был легко изучаемым, в нем должно быть как можно меньше слов. Эту проблему Заменгоф разрешил, когда увидел на одном из домов вывеску «Швейцарская». Она подсказала ему, что большие группы слов можно заменять одним суффиксом или приставкой, то есть получать множество слов как типовые производные от очень немногих корней. (Одно слово, точнее, его структура, подсказало решение ключевой проблемы искусственных языков.)

3 уровень:

Узнавание парадигмы в новых частных областях. Достаточно 1 ИЕ для создания модели, но нужны сотни ИЕ для подтверждения этой модели.

Пример 26: В статье “Эфир”, написанной Максвеллом для “Британской энциклопедии” незадолго до смерти, он перечисляет трудности, с которыми столкнулась волновая теория света и которые легко устраняются электромагнитной теорией. Во-первых, волновая теория допускает возможность не только поперечных, но и продольных колебаний. Во-вторых, явления отражения в этой теории лучше объясняются, если исходить из предположения, что колебания происходят перпендикулярно к плоскости поляризации, тогда как явления двойного лучепреломления требуют, чтобы они совершались в этой плоскости. Наконец, в-третьих, для объяснения двойного лучепреломления необходимо вводить весьма искусственные соотношения между коэффициентами упругости. Что касается электромагнитной теории, все эти трудности она преодолевает с помощью одной-единственной гипотезы: электрическое смещение перпендикулярно к плоскости поляризации. (Максвелл узнал свою модель в целом ряде явлений, характерных для света.)

Факт или вывод другой парадигмы или наблюдений, не стыкующийся с частной моделью данной парадигмы. Достаточно 1 ИЕ для возникновения идеи, но нужны сотни ИЕ для ее проверки и определения области ее применимости.

Пример 27: Биохимик А.Рич рассказывал, что он попытался уточнить устройство ДНК, построив карту ее электронной плотности с высоким разрешением. Удалось закристаллизировать олигонуклеотид – отрезок, состоящий из шести пар оснований. Это позволило получить дифракционную картину с очень высоким (как говорят, атомарным) разрешением.

«Первый же монокристалл, который был проанализирован, содержал двойные спирали. Но что за спирали – левые! Быстро выяснилось, что это типичная двойная спираль с уотсон-криковскими парами оснований, с двумя цепями, которые идут антипараллельно, с типичными водородными связями. И все-таки это была спираль левая, а не правая. Анализ показал, что такова еще одна стабильная форма двойной спирали, и мне показалось естественным, что природа могла бы найти применение этой форме в живых организмах».

Конечно, структура ДНК в основном соответствует модели Уотсона–Крика. Это правозакрученная спираль. Однако исследования А. Рича показали, что отдельные участки в ДНК могут быть закручены и наоборот.(В модели Уотсона-Крика спирали ДНК правые. Наблюдение показало, что у фрагмента совершенно обычной ДНК спираль левая. Оказалось, что некоторые фрагменты действительно могут быть левыми.)

Подсказка решения одной из частных проблем. Достаточно 1 ИЕ для возникновения идеи, но нужны сотни ИЕ для проверки ее достоверности.

Пример 28: Традиционно считалось, что исторически сперва возникло скотоводство, затем земледелие. Этот вывод следовал из того, что, во-первых, самые ранние найденные культурные растения относились к концу мезолита – началу неолита (переход к сельскому хозяйству даже назван «неолитической революцией»). А во-вторых, найденные признаки животноводства относились к более ранним периодам. Раскопки в Передней Азии и долине Нила, относящиеся к более раннему периоду, чем считалось (IX-X тысячелетиям до н.э., т.е. к концу верхнего палеолита и началу мезолита), показали, что сперва все же появилось земледелие с содержанием небольшого числа стойловых животных. (Новые находки подсказали решение очень частной проблемы – порядка возникновения элементов культуры.)

2 уровень:

Особенность известного явления. Достаточно нескольких ИЕ для того, чтобы сделать вывод, но нужны сотни ИЕ для формального подтверждения этого вывода.

Пример 29: Темой моей дипломной работы было исследование зависимости растворимости фенантрена от температуры в двух известных растворителях. Полученные результаты показали, что эта зависимость для одного из растворителей отличается от зависимости для другого растворителя. Но аналогичные отличия были известны и для других веществ и растворителей, они имели свое объяснение, полностью подходившее для данного случая. (Зависимость растворимости от температуры давно известна. Выявлена особенность, известная для совершенно аналогичных случаев.)

Аналогия из близкой области, подсказывающая объяснение ранее необъясненной особенности известного явления. Достаточно 1 ИЕ для возникновения идеи, но нужны несколько ИЕ для подтверждения этой идеи.

Пример 30: В примере 16 особенности звездного ветра двойных звезд Вольфа-Райе с релятивистским объектом не были объяснены ранее. Объяснение было получено применением известной модели для аналогичных двойных звезд Вольфа-Райе, но с нерелятивистским объектом.

1 уровень:

Полное подтверждение деталей известной парадигмы. Нужны сотни и тысячи ИЕ для формального оформления результата.

Пример 31: Детали известной парадигмы в примере 17 полностью и без отклонений подтверждены.

Как видим, информация на пятом уровне дает нам новые аналогии, на четвертом и третьем – вызывает противоречия, которые можно решать, а на втором и первом вносит непротиворечивые уточнения в уже известные модели. Таким образом, говорить о развитии науки можно только при уровнях работ не ниже третьего.

Кроме того, очевидно, что для возникновения идеи модели высокого уровня достаточно одной или нескольких ИЕ. Но развитие этой модели требует сотен, тысяч, иногда десятков тысяч ИЕ. Для результатов нижних уровней тоже бывает достаточно нескольких ИЕ. А сотни и тысячи ИЕ вовсе не развивают модель. Они нужны для формального принятия модели.

И последнее. Требования науки и требования практики не просто разные. Они противоположны. Если наука требует РАЗВИТИЯ моделей и даже СМЕНЫ их, то практика заинтересована в СТАБИЛИЗАЦИИ, НЕИЗМЕННОСТИ моделей. Без настоящего баланса этих интересов развитие науки останавливается, а практика быстро входит в состояние стагнации.

Предложение № 3:

1. Оценивать предлагаемые на саммит и на защиту работы по количеству ИЕ, использованных для исследования с учетом уровня выполненной работы.

2. Ввести обязательный пункт в каждую предлагаемую работу: указывать количество ИЕ, на основе которых сделан каждый из выводов работы.

В следующий раз мы поговорим о типах моделей.

С уважением,

Ю.Мурашковский

16.02.2009

[1] Биохимик, открыл структуру транспортной РНК и Z-форму ДНК.