Абстрагирование и идеализация. Мысленный эксперимент

Процесс познания всегда начинается с рассмотрения конкретных, чувственно воспринимаемых предметов и яв­лений, их внешних признаков, свойств, связей. Только в результате изучения чувственно-конкретного человек при­ходит к каким-то обобщенным представлениям, понятиям, к тем или иным теоретическим положениям, т.е. науч­ным абстракциям. Получение этих абстракций связано со сложной абстрагирующей деятельностью мышления.

В процессе абстрагирования происходит отход (вос­хождение) от чувственно воспринимаемых конкретных объектов (со всеми их свойствами, сторонами и т. д.) к воспроизводимым в мышлении абстрактным представле­ниям о них.

Абстрагирование, таким образом, заключается в мыслен­ном отвлечении от каких-то — менее существенных — свойств, сторон, признаков изучаемого объекта с одновре­менным выделением, формированием одной или несколь­ких существенных сторон, свойств, признаков этого объек­та. Результат, получаемый в процессе абстрагирования, именуют абстракцией (или используют термин абстракт­ное — в отличие от конкретного).

В научном познаний широко применяются, например, абстракции отождествления и изолирующие абстракции. Абстракция отождествления представляет собой понятие, которое получается в результате отождествления некото­рого множества предметов (при этом отвлекаются от це-

лого ряда индивидуальных свойств, признаков данных предметов) и объединения их в особую группу. Примером может служить группировка всего множества растений и животных, обитающих на нашей планете, в особые виды, роды, отряды и т. д. Изолирующая абстракция получает­ся путем выделения некоторых свойств, отношений, нераз­рывно связанных с предметами материального мира, в са­мостоятельные сущности («устойчивость», «растворимость», «электропроводность» и т. п.).

Переход от чувственно-конкретного к абстрактному все­гда связан с известным упрощением действительности. Вместе с тем, восходя от чувственно-конкретного к абст­рактному, теоретическому, исследователь получает возмож­ность глубже понять изучаемый объект, раскрыть его сущ­ность.

Конечно, в истории науки имели место и ложные, невер­ные абстракции, не отражавшие ровным счетом ничего в объективном мире (эфир, теплород, жизненная сила, элект­рическая жидкость и т. п.). Использование подобных «мертвых абстракций» создавало лишь видимость объяс­нения наблюдаемых явлений. В действительности же ника­кого углубления познания в этом случае не происходило.

Развитие естествознания повлекло за собой открытие все новых и новых действительных сторон, свойств, связей объектов и явлений материального мира. Необходимым условием прогресса познания стало образование подлинно научных, «не вздорных» абстракций, которые позволили бы глубже познать сущность изучаемых явлений. Процесс перехода от чувственно-эмпирических, наглядных представ­лений об изучаемых явлениях к формированию определен­ных абстрактных, теоретических конструкций, отражаю­щих сущность этих явлений, лежит в основе развития любой науки.

Мысленная деятельность исследователя в процессе на­учного познания включает в себя особый вид абстрагиро­вания, который называют идеализацией. Идеализация пред­ставляет собой мысленное внесение определенных измене­ний в изучаемый объект в соответствии с целями исследо­ваний.

В результате таких изменений могут быть, например, исключены из рассмотрения какие-то свойства, стороны, признаки объектов. Так, широко распространенная в меха-

нике идеализация, именуемая материальной точкой, подра­зумевает тело, лишенное всяких размеров. Такой абстракт­ный объект, размерами которого пренебрегают, удобен при описании движения. Причем подобная абстракция позво­ляет заменить в исследовании самые различные реальные объекты: от молекул или атомов при решении многих за­дач статистической механики и до планет Солнечной сис­темы при изучении, например, их движения вокруг Солнца.

Изменения объекта, достигаемые в процессе идеализа­ции, могут производиться также и путем наделения его какими-то особыми свойствами, в реальной действитель­ности неосуществимыми. Примером может служить вве­денная путем идеализации в физику абстракция, известная под названием абсолютно черного тела. Такое тело наде­ляется несуществующим в природе свойством поглощать абсолютно всю попадающую на него лучистую энергию, ничего не отражая и ничего не пропуская сквозь себя. Спектр излучения абсолютно черного тела является идеаль­ным случаем, ибо на него не оказывает влияния приро­да вещества излучателя или состояние его поверхности. А если можно теоретически описать спектральное распре­деление плотности энергии излучения для идеального слу­чая, то можно кое-что узнать и о процессе излучения во­обще. Указанная идеализация сыграла важную роль в прогрессе научного познания в области физики, ибо помог­ла выявить ошибочность некоторых существовавших во второй половине XIX века представлений. Кроме того, ра­бота с таким идеализированным объектом помогла зало­жить основы квантовой теории, ознаменовавшей радикаль­ный переворот в науке.

Целесообразность использования идеализации опреде­ляется следующими обстоятельствами.

Во-первых, идеализация целесообразна тогда, когда под­лежащие исследованию реальные объекты достаточно сложны для имеющихся средств теоретического, в частнос­ти, математического, анализа. А по отношению к идеали­зированному случаю можно, приложив эти средства, пост­роить и развить теорию, в определенных условиях и целях эффективную, для описания свойств и поведения этих ре­альных объектов. (Последнее, в сущности, и удостоверяет плодотворность идеализации, отличает ее от бесплодной фантазии).

Во-вторых, идеализацию целесообразно использовать в тех случаях, когда необходимо исключить некоторые свой­ства, связи исследуемого объекта, без которых он существо­вать не может, но которые затемняют существо протекаю­щих в нем процессов. Сложный объект представляется как бы в «очищенном» виде, что облегчает его изучение.

На эту гносеологическую возможность идеализации обратил внимание Ф. Энгельс, который показал ее на при­мере исследования, проведенного Сади Карно: «Он изучил паровую машину, проанализировал ее, нашел, что в ней ос­новной процесс не выступает в чистом виде, а заслонен всякого рода побочными процессами, устранил эти безраз­личные для главного процесса побочные обстоятельства и сконструировал идеальную паровую машину (или газовую машину), которую, правда, также нельзя осуществить, как нельзя, например, осуществить геометрическую линию или геометрическую плоскость, но которая оказывает, по-свое­му, такие же услуги, как эти математические абстракции. Она представляет рассматриваемый процесс в чистом, неза­висимом, неискаженном виде»⁴.

В-третьих, применение идеализации целесообразно тогда, когда исключаемые из рассмотрения свойства, стороны, свя­зи изучаемого объекта не влияют в рамках данного иссле­дования на его сущность. Выше уже упоминалось, напри­мер, о том, что абстракция материальной точки позволяет в некоторых случаях представлять самые различные объек­ты — от молекул или атомов до гигантских космических объектов. При этом правильный выбор допустимости по­добной идеализации играет очень большую роль. Если в ряде случаев возможно и целесообразно рассматривать ато­мы в виде материальных точек, то такая идеализация ста­новится недопустимой при изучении структуры атома. Точ­но так же можно считать материальной точкой нашу пла­нету при рассмотрении ее вращения вокруг Солнца, но отнюдь не в случае рассмотрения ее собственного суточного вращения.

Будучи разновидностью абстрагирования, идеализация допускает элемент чувственной наглядности (обычный про­цесс абстрагирования ведет к образованию мысленных аб­стракций, не обладающих никакой наглядностью). Эта осо­бенность идеализации очень важна для реализации тако­го специфического метода теоретического познания, како-

вым является мысленный эксперимент (его также назы­вают умственным, субъективным, воображаемым, идеализи­рованным).

Мысленный эксперимент предполагает оперирование идеализированным объектом (замещающим в абстракции объект реальный), которое заключается в мысленном под­боре тех или иных положений, ситуаций, позволяющих обнаружить какие-то важные особенности исследуемого объекта. В этом проявляется определенное сходство мыс­ленного (идеализированного) эксперимента с реальным. Более того, всякий реальный эксперимент, прежде чем быть осуществленным на практике, сначала «проигрывается» исследователем мысленно в процессе обдумывания, плани­рования. В этом случае мысленный эксперимент выступает в роли предварительного идеального плана реального экс­перимента.

Вместе с тем мысленный эксперимент играет и самостоя­тельную роль в науке. При этом, сохраняя сходство с ре­альным экспериментом, он в то же время существенно от­личается от него. Эти отличия заключаются в следующем.

Реальный эксперимент — это метод, связанный с прак­тическим, предметно-манипулятивным, «орудийным» поз­нанием окружающего мира. В мысленном же эксперимен­те исследователь оперирует не материальными объектами, а их идеализированными образами, и само оперирование производится в его сознании, т. е. чисто умозрительно.

Возможность постановки реального эксперимента опре­деляется наличием соответствующего материально-техни­ческого (а иногда и финансового) обеспечения. Мысленный эксперимент такого обеспечения не требует.

В реальном эксперименте приходится считаться с ре­альными физическими и иными ограничениями его прове­дения, с невозможностью в ряде случаев устранить мешаю­щие ходу эксперимента воздействия извне, с искажением в силу указанных причин получаемых результатов. В этом плане мысленный эксперимент имеет явное преимущество перед экспериментом реальным. В мысленном эксперимен­те можно абстрагироваться от действия нежелательных факторов, проведя его в идеализированном, «чистом» виде.

В научном познании могут быть случаи, когда при ис­следовании некоторых явлений, ситуаций проведение реаль­ных экспериментов оказывается вообще невозможным.

Этот пробел в познании может восполнить только мыслен­ный эксперимент.

Научная деятельность Галилея, Ньютона, Максвелла, Карно, Эйнштейна и других ученых, заложивших основы современного естествознания, свидетельствует о существен­ной роли мысленного эксперимента в формировании теоре­тических идей. История развития физики богата фактами использования мысленных экспериментов. Примером мо­гут служить мысленные эксперименты Галилея, приведшие к открытию закона инерции.

Реальные эксперименты, в которых невозможно устра­нить фактор трения, казалось бы, подтверждали господство­вавшую в течение тысячелетий концепцию Аристотеля, утверждавшую, что движущееся тело останавливается, если толкающая его сила прекращает свое действие. Такое ут­верждение основывалось на простой констатации фактов, наблюдаемых в реальных экспериментах (шар или тележ­ка, получившие силовое воздействие, а затем катящиеся уже без него по горизонтальной поверхности, неизбежно замедляли свое движение и в конце концов останавлива­лись). В этих экспериментах наблюдать равномерное не прекращающееся движение по инерции было невозможно.

Галилей, проделав мысленно указанные эксперименты с поэтапным идеализированием трущихся поверхностей и доведением до полного исключения из взаимодействия трения, опроверг аристотелевскую точку зрения и сделал единственно правильный вывод. Этот вывод мог быть по­лучен только с помощью мысленного эксперимента, обеспе­чившего возможность открытия фундаментального закона механики движения.

Метод идеализации, оказывающийся весьма плодотвор­ным во многих случаях, имеет в то же время определен­ные ограничения. Развитие научного познания заставля­ет иногда отказываться от принятых ранее идеализирован­ных представлений. Так произошло, например, при созда­нии Эйнштейном специальной теории относительности, из которой были исключены ньютоновские идеализации «аб­солютное пространство» и «абсолютное время». Кроме того, любая идеализация ограничена конкретной областью яв­лений и служит для решения только определенных проб­лем. Это хорошо видно хотя бы на примере вышеуказан­ной идеализации «абсолютно черное тело».

Сама по себе идеализация, хотя и может быть плодо­творной и даже подводить к научному открытию, еще не­достаточна для того, чтобы сделать это открытие. Здесь определяющую роль играют теоретические установки, из которых исходит исследователь. Рассмотренная выше идеа­лизация паровой машины, удачно осуществленная Сади Карно, подвела его к открытию механического эквивален­та теплоты, которого, однако, «...он не мог открыть и уви­деть лишь потому, — отмечает Ф. Энгельс, — что верил в теплород. Это является также доказательством вреда ложных теорий»⁵.