Появление теории систем является реакцией на
усилившуюся специализацию науки вообще и ее технических областей в частности.
Теория систем - это попытка связать воедино накопленные разнородные знания.
Исторически существуют два подхода к построению общей теории систем (ОТС) - по
М.Месаровичу и по фон Берталанфи. Согласно М.Месаровичу ОТС должна быть
настолько общей, чтобы она могла охватить многие уже существующие теории,
касающиеся в том или ином разрезе теории систем. Как частные случаи из ОТС
должны выводиться, например, теория динамических систем, теория конечных
автоматов, теория алгоритмов и т.д. При этом научные основания ОТС должны быть
настолько фундаментальны, чтобы ее выводы имели практическую ценность при
изучении конкретных систем, встречающихся в жизни. Согласно работам фон
Берталанфи, ОТС представляется как теория описания любых систем, где на первом
месте стоит иерархическая классификация систем и далее, каждый уровень иерархии
анализируется с использованием того аппарата, той степени абстракции, которые
допустимы на данном уровне системной сложности для достижения конкретной цели
текущего исследования. Над прикладным развитием понятий ОТС по фон Берталанфи
успешно работал К.Боулдинг. Его заслугой является формирование условной
порядковой шкалы сложности систем. В сокращенном виде эта шкала (классификация
по степени сложности) выглядит следующим образом:
1. - уровень статической структуры.
2. - уровень простой динамической системы с
предопределенными, обязательными движениями.
3. - уровень механизма управления (системы с циклами
обратной связи).
4. - уровень открытой системы, самосохраняющаяся
структура. Это уровень, на котором живое начинает отличаться от неживого
(уровень клетки).
5. - уровень растения, который определяется
специфической формой реакции на внешние воздействия, присущей миру растений.
6. - уровень животных, который характеризуется наличием
подвижности и целенаправленным поведением. Здесь развиты специализированные
приемники информационных сигналов (глаза, уши и т.д.), что приводит к
значительному увеличению входного потока сигналов. Кроме того, имеется развитая
нервная система, которая формируют из воспринимаемой информации основные черты
явления, или "образ". Чем выше организация индивидуума, тем заметнее становится
то, что его поведение не является простым ответом на какое-то воздействие, а
определяется образом, или структурой знания окружающей обстановкой в целом.
Трудности предсказания поведения этих систем возрастают из-за того, что между
воздействием и реакцией на него вклинивается образ.
7. - уровень человеческий. Кроме всех или почти всех
характеристик животных систем человек обладает самосознанием, которое отличает
его от простой осведомленности животного. Человеческое воображение помимо того,
что оно сложнее, чем у высших животных, обладает свойством самоотражения -
человек не только знает, но и осознает, что он знает. Это свойство тесно связано
с явлениями языка и с использованием символов-знаков.
8. - уровень общественных (социальных) институтов.
Положение этого уровня в иерархии систем по К.Боулдингу диктовалось, скорее
всего, предположением о том, что система, составленная из объектов определенного
уровня, будет в системном смысле сложнее. Но по современным представлениям, это
предположение неверно.
В конечном итоге общими усилиями разных групп ученых
были сформированы две трактовки для ОТС. Первая из них именуется "ОТС в широком
смысле" и охватывает собой все необходимые и возможные дисциплины, имеющие
отношение к анализу и синтезу систем. Вторая трактовка "ОТС в узком понимании" в
известной степени обобщает различные подходы к ОТС. Она получила название
абстрактной теории систем (АТС).
Так что же такое - система?
Окружающий нас мир есть не что иное, как материя в
движении. Выделяя некоторые общие закономерности движения материи, человек
создает понятия (идеальные объекты), отражающие эти закономерности, в частности
понятие "система". Свойство материи в процессе движения образовывать устойчивые
образования, обладающие свойствами, которых нет ни у одного из составляющих их
элементов, называют системностью, а устойчивую группу объектов, обладающую
свойством системности, называют системой. Главным критерием, по которому системы
отличают от простой совокупности объектов, является то, что именно группа
объектов, составляющих систему, обладает свойствами, которых нет ни у одного из
составляющих ее элементов в отдельности. При этом ни один из элементов системы
не может выполнять функцию системы. Ведь в противном случае другие элементы не
нужны, поскольку и без них можно осуществить желаемую функцию. До появления
понятия "система", существовали понятия "объект" - как нечто целое, обособленное
от других и множество (группа) - несколько объектов. Эти понятия нашли свое
диалектическое объединение в понятии система - группа объектов, функционирующая
как единое целое. Система представляет собой отражение (модель) объективной
реальности, как единство материального - структура и идеального - функция
(цель).
Система есть структура (совокупность элементов
(объектов) и их связей (взаимодействий)), обладающая системным свойством (в
технике и в социологии вместо системного свойства принято говорить о выполнении
определенной функции). Свойство системы представляет собой возможность
(потенциал), а функция представляет собой реализацию этой возможности. Именно по
этой причине в системном анализе функция определена как отношение системы к
надсистеме. И именно надсистема создает условия для реализации свойств системы в
виде функций.
Между функцией и структурой существует связь, как между
философскими категориями - содержанием и формой. Другими словами, функция - это
содержание, структура - форма системы. Это типичная взаимосвязь диалектических
противоположностей, преодоление которых является источником развития и познания
систем. Система может рассматриваться, с одной стороны как подсистема для
системы более высокого порядка (надсистемы), а с другой как надсистема для
системы более низкого порядка. Система проявляет свои свойства в процессе
взаимодействия с окружающей средой, являясь при этом ведущим компонентом этого
воздействия.
Структура системы в определенном смысле независима от
элементов. Это означает, что возможна замена элементов на качественно иные, но
обладающие одним или несколькими свойствами, участвующими во взаимодействиях в
системе, сходными со свойствами заменяемых элементов (замена металлической
шестеренки в машине на пластмассовую). Как правило, система состоит из структур,
по меньшей мере, двух уровней - горизонтальной и вертикальной. Горизонтальная
структура представляет собой специфические связи элементов системы, а
вертикальная структура представляет собой связи элементов с источником
существования системы - вещественным или энергетическим. Всеобщность всех
мировых процессов, единство мира в значительной мере опирается на такое
универсальное проявление процесса существования живой и неживой материи, как
связь. Система как единое целое существует именно благодаря наличию связей между
ее элементами, иными словами, связи выражают законы функционирования системы.
Поскольку в объективной реальности все взаимосвязано, то выделение связей в
физических системах, или задание связей в технических системах, т. е.
определение какие связи существенны, а какие нет целиком на совести
исследователя. Связи классифицируют, выделяя одно из множества свойств:
Энергетические связи - выделяется сторона энергетическая - интенсивность
Информационные связи - выделяется сторона информационная - отражение.
Управляющие связи - выделяется сторона причинно-следственная. Функциональные
(формальные) связи - выделяются логические связи между функциями элементов
системы.
Важность учета не только совокупности элементов, но и
их связей можно проиллюстрировать на таком простеньком примере: зададимся
вопросом – какое минимальное количество песчинок может быть в куче песка?
Казалось бы – одна песчинка это песчинка, а две это уже кучка, хоть и маленькая.
Но если внимательнее присмотреться к слову «куча» и задать себе дополнительный
вопрос: а какие свойства есть у кучи песка, но которых нет у простой
совокупности песчинок? (определить системные свойства кучи), то можно выделить
например свойство сыпучести и свойство устойчивости. Тогда и получится
правильный ответ – четыре песчинки, расположенные тетраэдром (три на нижнем
уровне и одна на верхнем). Песчинки, расположенные на одном уровне, не обладают
свойством сыпучести, а песчинки, поставленные друг на друга, не обладают
свойством устойчивости. Таким образом, важно учитывать не только количество
элементов-песчинок, но и их связи, в данном случае – взаимное расположение.
Функция, выполняемая системой, определена как отношение
системы к надсистеме. Здесь часто используются понятия цели и смысла
существования. Система одного уровня определяет функции подсистем низшего
уровня. При этом подсистема имеет смысл для системы, если она успешно
справляется с поставленной ей задачей. Смысл же самой системы - именно сам
процесс создания и настройки этих подсистем. Благодаря этому она справляется
(или не справляется) с более сложной целью, поставленной ей надсистемой.
Справляется - значит хорошо, в ней есть смысл для надсистемы. Не справляется -
надсистема, скорее всего, предпримет определенные действия. Для человека, как
системы, целевая функция (или так называемый "смысл жизни") определяется и
задается на более высоком уровне - уровне надсистемы - социуме (человечестве). А
целевая функция человечества определяется на еще более высоком уровне - на
уровне Природы. Смысл системы для нее самой - это сам процесс постоянного
достижения неявно поставленной цели. Конечно, лучше если этой процесс окажется
эффективным. Для этого системе предоставляется определенная свобода на низшем
уровне (выбор подсистем и их настройка). Надсистема сюда почти не вмешивается.
Кому же нужен результат этого процесса? Это уже проблема следующего уровня.
Поняв это, мы автоматически поднимаемся на ступеньку вверх в этой иерархической
лестнице... и оказываемся в сходной ситуации. Конкретный человек является
подсистемой в различных системах - семья, трудовой коллектив и т.д. и т.п., а
каждая из этих систем диктует ему свои цели. Именно поэтому нет и не может быть
единого для всех "смысла жизни", что и подтверждается многовековой историей
поиска "смысла жизни". Основная функция и смысл существования человека
(как общественного, разумного существа), равно как и человечества в целом, пока
остаются не сформулированными, т.к. нет базы для обобщений, нет других известных
нам разумных существ и сообществ разумных существ. Есть только гипотезы, в
частности, интересная гипотеза В.Савченко о смысле существования в природе
разумной жизни -
"Мир перед точкой
закипания".
Системный подход - это направление методологии научного
познания и социальной практики, в основе которого лежит рассмотрение объектов
исследования как систем. Системный подход ориентирует исследователей на
раскрытие целостности объекта, на выявления многообразных связей в нем и
сведения их в единую теоретическую картину. Потребность в таком направлении
методологии научного познания следует из характера развития современной науки и
техники. Системный подход выполняет роль междисциплинарного языка, сущность
которого заключается в рассмотрении объекта или проблемы с учетом всей полноты и
сложности их внутреннего строения, целостности, взаимодействия всех составляющих
элементов, связи между ними и средой. Системный подход это диалектический
материализм, выраженный в терминах естественных наук и примененный к системам.
Анализ и синтез - являются фундаментальными понятиями как в философии, так и в
системном подходе. Если анализ - процесс мысленного расчленения (декомпозиции)
или реального разбиения объекта на элементы с учетом имеющихся между ними
связей, то синтез - процесс воссоединения элементов в одно целое. Анализ и
синтез системы во взаимосвязи выявляют, из каких частей состоит целостная
система и как они (части) взаимодействуют друг с другом, таким образом
раскрываются принципы функционально-структурной организации системы. Анализ и
синтез диалектически взаимосвязаны. Мышление состоит столько же в разложении
предметов сознания на их элементы, сколько в объединении связанных друг с другом
элементов. Между познанием человека направленным на естественный объект и
познанием и деятельностью человека направленными на создание искусственных вещей
есть существенное различие. Оно состоит в том, что если в первом случае в нем
преобладает анализ, а во втором синтез.
Одним из первичных, а, следовательно, основополагающих
атрибутов системного подхода является недопустимость рассмотрения объекта вне
его развития. Развитие - это необратимое, направленное, закономерное изменение
материи и сознания. В результате возникает новое качество или состояние объекта.
Закономерности развития по природе своей действуют объективно, т.е. не зависят
от того, желаем ли мы их проявления или нет. Понятие развитие относится не к
конкретной системе, а к некоторому классу систем, т.е. к последовательно
сменяющим друг друга системам, выполняющим одинаковые функции. Для отдельно
взятой системы применяют термин жизненный цикл:
- возникновение - функционирование - распад.
В течение жизненного цикла система изменяется, но сохраняет целостность
(функциональность) до момента распада (хотя, строго говоря, изменившийся объект это уже
другой, не прежний объект).
В системном подходе большое внимание уделяется
системообразующим факторам, которые подразделяются на внешние и внутренние.
Внешние системообразующие факторы - это факторы внешней
среды, которые способствуют возникновению и развитию системы.
Внутренние системообразующие факторы - это факторы,
которые порождаются отдельными элементами или группами элементов, образующих
систему.
Влияние внешних и внутренних факторов в процессе
жизненного цикла - возникновения, развития и распада систем постоянно меняется и
зависит от конкретного типа системы, здесь еще много неизученного, ожидающего
своего исследователя. Развитие системы может идти по двум противоположным
направлениям - эволюция и деградация. Вершина неограниченной эволюции -
вырождение. Вершина неограниченной деградации - распад. А принцип гомеостаза -
сочетание этих направлений на разных уровнях структуры в разное время. Гомеостаз
(стремление к равновесию) - есть сохранение целостности системы вопреки
изменениям окружающей среды.
Кроме влияния внешних и внутренних факторов
необходимо учитывать структуру внешних и внутренних взаимодействий. С
гносеологической точки зрения именно структура взаимодействий определяет
структуру связей, а не наоборот.
Причинно-следственные связи – свойство группы
объектов, возникающее благодаря преобладанию линейной структуры взаимодействий.
Гомеостаз и самоорганизация – системные свойства группы объектов, возникающие
благодаря наличию структуры взаимодействий с обратными связями. В качестве
примера можно взять гомеостат У.Р.Эшби.
Функционально-структурный подход, как составная
часть системного подхода, базируется на взаимозависимости функции и структуры в
процессе развития системы при определяющей роли функции системы по отношению к
ее структуре. Изменение этого положения ведет к крайностям в виде
"функционализма" или "структурализма". На основе функционально-структурного
подхода можно сделать следующие заключения:
1. Структура системы определяется совокупностью
функций, реализуемых данной системой.
2. Между реализуемыми функциями и структурой системы не
существует взаимнооднозначного соответствия (т.е. может быть несколько систем с
одинаковыми функциями, но с различной структурой).
3. Функционально-структурная организация системы
адаптируется к изменяющимся условиям ее существования. Изменение условий
существования системы (внешней среды) вызывает изменение системной функции и
ведет соответственно к изменениям структуры.
4. Все системы высокого уровня сложности существуют как
процессы. Для них уже нельзя пренебречь временным фактором их существования
(кроме некоторых методологически обоснованных случаев анализа частных
подробностей), ибо они в каждый момент находятся в состоянии неравновесия -
гомеокинеза. Для таких систем существует только состояние динамического
равновесия, к которому они стремится, но в котором никогда не могут статически
зафиксироваться.
5. Сложная система наблюдаема с точностью до ее
языкового представления, а язык представления системы должен соответствовать
сложности системы. Кроме того, в сложных системах, в частности в информационных,
не применимо бинарное отношение истинно-ложно, т.к. реальность оказывается
сложной, многомерной и динамичной (меняющейся со временем).
6. В ходе взаимодействия открытых систем как
взаимодействия внешних (обменных, определяющих это взаимодействие) процессов и
внутренних (внутрисистемных, определяющих самостоятельность системы как целого)
последние подстраиваются к окружению, изменяются. Соответственно, управление в
открытых системах делится на внешнее (изменяющее) и внутреннее
(стабилизирующее). Управление существует и различается в пределах гомеостаза и
гомеокинеза.
Классификация систем зависит от того, какие свойства
или принципы положит исследователь в основу классификации. Например
классификация гносеологическая:
Системы - Материальные (наша планета) Идеальные (науки,
языки) Комплексные (общество).
Или например онтологическая:
Системы - Физические, Технические, Биологические,
Социальные, Информационные …
Для физических систем - выделение системы означает, что
исследователь мысленно проводит замкнутую границу между некоторым множеством
объектов и процессов, которые и составляют систему и остальными материальными
объектами и процессами, которые образуют окружающую среду. Принцип единства
материального мира означает, что даже выделив систему из окружающей среды
исследователь обязан учитывать, что система продолжает взаимодействовать с
окружающей средой. По определению система как совокупность материальных объектов
обладает неограниченным множеством свойств и выделение свойств системы
(определение какие свойства считать значимыми, а какие нет) целиком на совести
исследователя.
Для биологических систем - отличительная черта -
самовоспроизводство, поэтому главные функции биологических систем - продолжение
рода и сохранение жизни. Биологические системы внутренне детерминированы, в
отличие от физических, которые детерминированы внешне. Поэтому для биологических
систем с увеличением сложности увеличивается устойчивость, а для физических
систем наоборот.
Для социальных систем различают два основных состояния:
активное и пассивное. Активное состояние - есть сформулированная и внедренная в
сознание цель (для народа это называется национальной идеей), при этом возникает
равнодействующая усилий элементов социальной системы. Пассивное состояние - нет
сформулированной и внедренной в сознание цели, при этом равнодействующая усилий
элементов социальной системы близка к нулю.
Основные свойства систем.
Функциональность - это проявление определенных свойств
(функций) при взаимодействии с внешней средой, а так же цель (назначение
системы) как желаемый конечный результат.
Структурность - это упорядоченность системы,
организованность, определенный набор и расположение элементов со связями между
ними. Изменение содержания (функций) влечет за собой изменение формы
(структуры). Одна и та же функция может реализоваться при различных структурах
системы т.е. существует проблема выбора структуры. Структура системы - это
способ существования и выражения ее функции.
Целостность - выражает внутреннее единство системы,
наличие всех необходимых элементов со связями между ними, относительную
автономность системы в смысле независимости от окружающей среды Свойство целого
как философской категории выражается в не сводимости свойств целого к свойствам
его отдельных частей как простой суммы.
В настоящее время для описания систем преимущественно
используется теория моделей - логический аппарат для структурного описания
систем, но еще необходим аппарат и для динамического описания системы. Кроме
того, с увеличением сложности для описания систем стало необходимым
использование инвариантных величин (в частности - тензоров), которые связывают
преобразование структур для различных систем координат. Тензорный анализ
позволяет отделить то субъективное в изучении явления, что связанно с позицией
ученого, с выбором той или иной системы координат, от объективного, объективной
реальности, которая не зависит от точки зрения (от выбора системы координат).
Для исследования сложных систем по частям существует Диакоптика - метод,
предложенный Г.Кроном. Суть метода - сложная система расчленяется по
определенным правилам на подсистемы, для которых строятся топологические модели.
Для каждой подсистемы проводится анализ и отыскивается решение. Общее решение
получают путем сочленения полученных частных решений с помощью аппарата
тензорного исчисления. Тензорная методология Г.Крона использует тензорный анализ
в сочетании с методами топологии. Дальнейшее развитие этой методологии
направлено на применение в исследованиях многомерных и нелинейных систем
(например - регрессионный анализ многомерных экспериментальных данных), а так же
самоорганизующихся систем (например - самоорганизующийся волновой автомат
Г.Крона). Эталонный пример применения метода Г.Крона - тензорный анализ
электрических цепей с использованием двойственного описания системы и
использованием мощности в качестве инварианта электрической цепи.
Системное познание мира.
Человек с давних времен системно познавал и оценивал
мир, зачастую даже не осознавая этого. Однако уровень, качество, характер
системного познания мира - все это менялось, совершенствовалось по мере развития
человека и его мышления. Как известно, человек познает и осваивает мир
различными способами. Прежде всего человек познает мир чувственно, т.е.
непосредственно воспринимая окружающую среду органами чувств. При этом отражение
может быть как целостным, охватывающим весь объем воспринимаемого, так и
дробным, когда выделяются детали, отдельные части общей картины. Характер такого
познания определяется эмоциональными состояниями человека, закрепляемыми в его
памяти. На основе этих состояний, являющихся психофизиологическим отражением
действительности у человека возникает представление о мире. Чувственный образ
есть одна из форм отражения, а так же одна из ступеней познания. На этой ступени
познания формируется оценка окружающей действительности. Оценка, как
разновидность знания, представляет собой средство осознания значимости
конкретной вещи для конкретного человека. В оценке, в отличие от чувственного
образа, уже проявляются и логические стороны познания, поскольку в нем
фиксируется взаимосвязь различных состояний, которые взаимодействуют и дополняют
друг друга, создавая общее представление о мире. В то же время чувственное
познание существенно одностороннее (субъективное) и, как следствие, оно дает не
полное знание. При этом законы движения материи остаются не познанными.
Чувственное познание мира есть свойство всего живого, а не только человека.
Спецификой человека является более высокая ступень познания - рациональное
познание, основанное на абстрактном мышлении, позволяющее обнаруживать и
закреплять в памяти законы движения материи. При этом формируется мысленная,
понятийная система, более или менее адекватная системе объективной реальности.
Такая система знаний является синонимом науки в современном смысле этого слова,
а развитие системы знаний выступает как прогрессирующее познание системы
явлений, называемой объективной реальностью. Системность различных видов
отражения действительности есть в конечном итоге проявление всеобщей системности
материи и ее свойств.
Системное познание мира предполагает:
- рассмотрение объекта деятельности (как теоретической,
так и практической) как системы, т.е. структуры, выполняющей определенную
функцию,
- определение структуры как совокупности элементов и
связей (взаимодействий) между ними, выделение главных связей (ведущих
взаимодействий),
- выявление внешних связей системы и выделение из них
главных,
- определение функции системы,
- анализ диалектики структуры и функции системы,
- на основании анализа диалектики структуры и функции
системы определение закономерностей и тенденций развития системы.
Примем в качестве аксиом утверждения:
- объективная реальность сложнее и многограннее, чем
наши представления о ней.
- истина всегда относительна, т.е. наши знания истинны
в рамках определенных условий, которые меняются по мере развития знания.
При этом любой акт познания предполагает два элемента -
субъект и объект познания. Субъект познания - это индивидуум, экспериментатор
или теоретик, обладающий стандартными средствами и методами исследования. Объект
познания - это не объективная реальность "как таковая", а определенный ее
"срез", обусловленный методами и целями исследования. Мы познаем мир не так, как
он существует "сам по себе", а в том виде, как он представляется конкретному
наблюдателю в конкретном познавательном процессе. И только вся система научных
знаний в целом, обобщая данные отдельных исследований, многократно проверяя и
перепроверяя их на практике, представляет собой адекватное отражение объективной
реальности.
Л.Фейербах писал, что с его точки зрения сущность,
предшествующая человеку, являющаяся причиной и основой человека, которой он
обязан своим происхождением и существованием, это не бог - мистическое,
неопределенное, многозначащее понятие, а природа - понятие ясное, чувственное и
недвусмысленное. С точки зрения диалектического материализма и природа и
сознание существуют объективно и представляют собой две взаимодействующие
системы. Но если развитие природы, в общем, не зависит от сознания, то сознание
развивается лишь во взаимодействии с природой в процессе деятельности человека.
В сознании человека отражается природа, а проверяя на практике адекватность
этого отражения действительности, человек приходит к объективной истине. Истина
есть процесс, а познание есть бесконечное приближение мышления к объекту, в
вечном процессе возникновения противоречий и их разрешения. Бесконечность этого
процесса обусловлена не только субъективностью мышления, но и тем
обстоятельством, что сам объект познания непрерывно изменяется в процессе своего
развития.
Мир постигается действием, а действие всегда
конкретно. Все явления вначале существуют для познания вне связи друг с другом,
обособленно, самостоятельно. Мир предстает как хаос. Воспоминания об этом
периоде детства человечества сохраняются в религиозных учениях в виде откровений
о первозданном хаосе, из которого высшие силы создали гармонический мир. Но
проходит время, и обнаруживается нечто общее в казавшихся ранее различных вещах.
Возникают понятия как обобщение множества повторяющихся, однородных явлений.
Понятия фиксируют общее в индивидуальном, позволяют охватить мыслью широкий круг
явлений и тем самым расширяют и углубляют знание конкретного. Открываются
устойчивые связи и отношения между определенными вещам, явлениями, процессами.
Эти связи, как и сами явления не плод воображения, не конструкции ума, а
отражение объективной реальности. Но взаимосвязь явлений не является
однообразной. Наблюдается четко выраженная обособленность объектов, связанных
одной формой связи от объектов с иной формой связи. Так возникают понятия рода и
вида, создается классификация объектов и явлений. На основе классификации
создаются теории, объясняющие явления природы путем выявления причин, вызывающих
эти явления, и позволяющие предсказывать новые, ранее не встречавшиеся явления.
Максимально высокий уровень абстракции (обобщения) представляет собой систему
философских категорий, которые фиксируют то общее, что обнаруживается в
различных теориях, в различных областях науки. Наука как система понятий,
фактов, теорий, методов и т.д. представляет собой область человеческой
деятельности, направленной на познание окружающего нас мира.
Можно выделить следующие уровни научного знания:
- уровень единичности (описание) - экспериментальные
данные и факты. Данные эксперимента представляют собой интерпретированные с
помощью теории факты, зафиксированные в эксперименте.
- уровень особенности (объяснение) - теории, основная
масса знания. Выделение особенного - разбивка на группы.
- уровень всеобщности - мировоззрение, наиболее общие
сведения. Объединение обособленных групп на основе того общего, что есть у них.
Научное знание системно, поэтому вопрос о применимости
одного конкретного закона, понятия некорректен. Надо ставить вопрос о
применимости системы законов, понятий. Следует учитывать, что общие теории
непосредственно не проверяемы опытом, поскольку не могут решать конкретные
задачи, и поэтому являются вспомогательными. Проверяемы только специальные
теории (теоретические модели), они и являются основой научного знания, но каждая
такая теория охватывает очень узкий круг задач.
Требования к научной теории:
- приемственность (должна включать в себя старую теорию
как предельный случай),
- самосогласованность (не должна приводить к резко
противоречивым выводам),
- полнота (должна объяснять все бесспорные эксперименты
в своей области),
- практичность (позволяет рассчитывать и объяснять
новые эксперименты).
Физическая теория - это математическая модель и язык
(физическая модель) для отображения физической реальности на область абстрактных
объектов математики и наоборот. Любое положение теории необходимо либо
постулировать, либо выводить из постулатов, но пользоваться положением, не
упоминая его в основаниях теории нельзя. Все понятия, встречающиеся в теории,
должны быть вынесены в список исходных положений, или определяться через них. В
физической теории необходимо четко разграничить наблюдаемые и ненаблюдаемые
величины. Наблюдаемы те величины, для которых можно четко указать метод
наблюдения и дать подробное описание экспериментальной установки. Каждое понятие
(символ) физической теории должно быть определено как математическое,
семантическое или физическое условие:
Математическое - формальные свойства;
Семантическое - какой физический объект или свойство
представляет это понятие. Формула или знак, не имеющие семантического
предположения (физического применения символов), называются физически
неопределенными;
Физическое - отношение к другим понятиям, имеющим
физический смысл.
В отличие от физики, математика не относится к
естественным наукам, т.к. работает с абстрактными объектами и мерой истинности
является не опыт, а логика. Математика - дедуктивная наука. Истинные утверждения
выводятся из исходных утверждений, принятых верными (аксиом) с помощью
логических рассуждений, а все понятия, участвующие в рассуждениях можно
разделить на исходные (общепринятые) и производные (определенные через
исходные). Как показали Н. Бурбаки, в основании математики лежат три независимые
порождающие структуры - алгебраическая, топологическая и структура порядка, при
этом точными математическими соотношениями могут быть описаны только
детерминированные процессы: периодические (гармонические и полигармонические),
непериодические и переходные процессы. Основа математики - числа и отношения
между числами. Число:
- абстрактно, т.е. является результатом отражения.
- единично, отражает только количественную сторону объекта
(процесса).
Число получает некоторое качество (совокупность
свойств) только в числовой (математической) системе. А уже в рамках системы наук
математика может быть инструментом не только количественных оценок, но и
качественных: теория множеств, функциональный анализ, комбинаторная топология,
теория категорий, теория моделей, исчисление теорий.
Применительно к реальным предметам исследований
(процессам и явлениям), особенность математики состоит в том, что пока не
раскрыта качественная сторона объекта, его количественная сторона не может быть
определена верно. В основе математики лежат наблюдения за реальными объектами и
процессами, только связь математики с реальностью не прямая, а опосредованная,
через всю общественную практику. Поэтому и в физике, и в технике при расчетах
используется понятие: "значение, не имеющее физического смысла", т.е.
математический результат (число) есть, а к реальности это число отношения не
имеет. Особенно часто встречающаяся ситуация - при решении квадратных уравнений
в задачах механики отбрасывается отрицательное значение корня.
Наука - область человеческой деятельности, направленная
на выделение и изучение общего в явлениях природы, что позволяет объяснить,
почему явления протекают так, а не иначе и предсказать их дальнейшее развитие.
Для каждой задачи существует свое оптимальное соотношение между анализом и
синтезом (компромисс между сосредоточением на отдельных свойствах и учетом
максимально возможного количества свойств объекта). С точки зрения философии
наука это изучение сущности, проявляющейся в явлениях. Раскрывая объективные
законы явлений, наука выражает их в абстрактных понятиях в отличие от искусства,
которое выражает познанное в конкретных художественных образах. Наука базируется
на понятиях, которые представляют собой обобщения понятий и взглядов,
используемых наукой. Получается замкнутый круг, но из него есть выход -
эксперимент. Источник знания - опыт. В нем содержатся в неявном виде еще не
открытые законы.
(Редактировано в 2008г.)