Статья

Исследования и исследователи

1. Введение

Для стабильного получения новых научных результатов нужна надежная методика.

С другой стороны, для того, чтобы разумно и перспективно решать вопрос о подготовке Исследователей, необходимо определить, какие качества им нужны.

Вот почему одновременно с продолжением изучения закономерностей развития научных представлений была сделана попытка разобраться, какие качества исследователя необходимы для быстрого и надежного решения научных задач, в каком направлении должно идти обучение будущих исследователей.

Уже Т. Кун в своих работах ясно показал, что этапы «революций» и «нормальной науки» имеют совершенно разные интеллектуальные задачи. Это подтверждается и научными противниками Куна – Поппером и Лакатосом. Сейчас мы знаем, что первичны здесь не разные природные качества исследователей, а природа выстраиваемых моделей.

Исследования развития научных представлений показали, что их смены носят закономерный характер. Удалось выявить этапы развития научных представлений. На сегодняшний день схема эта выглядит так:

Аналогии – Классификации – Периодизации – Эволюции – Эволюции эволюций...

Каждый из этих этапов начинается «революцией» и продолжается «нормальной наукой». Внутри каждого этапа тоже в определенной последовательности происходят «революции», но это не входит в тему данной статьи.

Построение аналогий требует одних мыслительных операций, построение классификаций – других, а построение эволюций – третьих, отличных от предыдущих.

Кроме того, в «нормальной науке» тоже могут быть задачи трех разных видов, разных степеней сложности. После появления «революционной» модели (РМ) схема развития ее выглядит следующим образом?

РМ – Развитие РМ – Уточнение РМ

И на каждой из этих ступеней необходимо иллюстрирование РМ.

Каждая из этих задач требует своих, отличных от других, качеств исследователя.

Более детальные исследования дали возможность выявить необходимые качества для разных этапов*. Они приведены в следующей таблице. Примеры вынесены отдельно, чтобы не загромождать таблицу.

Для экономии места мы не будем рассматривать примеры, относящиеся к этапам периодизаций и эволюций. Там ситуация аналогична.

2. Таблица типов исследователей и необходимых им качеств

3. Примеры к таблице качеств исследователя:

1. В средние века появляются так называемые травники, в которых даются описания и изображения полезных растений. Названия растений скорее соответствуют перечню их признаков и каждым ботаником даются произвольно.

2. Принято считать, что об электричестве человечество узнало в тот момент, когда юная дочь Фалеса из Милета, замечательного наблюдателя и философа-материалиста, пытаясь очистить свое янтарное веретено от приставших к нему мелких пылинок и ниточек, заметила, что они снова спешат прилипнуть к нему...

3. Эрстед в 1820г. открыл, что ток отклоняет магнитную стрелку

4. Фарадей, изучая прохождение тока через различные материалы, обнаружил, что вода пропускает ток, а лед нет. Исследование проводилось в рамках выдвинутой Фарадеем же модели о том, что все материалы проводят ток, только в разной степени.

5. Вульстен умозрительно предположил, что отклонения стрелки – это вращение ее вокруг проводника, и что можно получить обратное явление – вращение проводника вокруг стрелки.

6. Проблема: магнитная стрелка быстро успокаивается, если под нее подвести круг из немагнитного материала, но если круг вращать, начинает двигаться за ним. Фарадей, который уже перед этим выдвинул идею индукции токов, предложил следующее объяснение: во вращающемся круге индуктируются токи, которые тянут стрелку.

7. Фарадей изучал уже известные тогда линии распределения железных опилок на магните. Он дал им название «линий магнитной силы».

8. Фарадей, изучая электрохимические явления, первым делом заменил термины, чтобы не связываться со старыми представлениями.

9. По каким причинам возникает ток в батарее? Предыдущая модель Вольта – от соприкосновения металлов через смоченный проводник. (энергия может возникать «из ничего»). Модель Фарадея – в основе тока в батарее лежит химическая реакция в батарее.

10. Вот сущность теории флогистона, осно­ванной Бехером, развитой и переработанной Сталем: она признает существование особого элемента, флогистона, в большей или меньшей степени насыщающего все горю­чие тела. Он находится, например, в железе и в других металлах. Металл сгорает (окисляется) — флогистон выде­ляется; в этом разъединении двух тел и состоит горение. В результате получается окись, простое тело: металл минус флогистон.

11. Лавуазье. Новая модель: горение – это соединение с кислородом, который есть составная часть воздуха.

12. Фарадей присутствовал при разговоре Вульстена с Дэви о вращении магнитной стрелки вокруг проводника. Он предположил, что сила, вращающая стрелку, находится в самом проводнике, и вращает она магнитный полюс вокруг проводника.

13. Проблема: известно, что наэлектризованное тело возбуждает электричество в других телах. А проволока с током, хотя и является наэлектризованной, электричества в других проволоках не возбуждает.

    Модель Фарадея – ток во второй проволоке возбуждается, но только в моменты включения и выключения тока в первой проволоке, т.е. до и после измерений. Прибор для постоянного прерывания тока позволил сделать индукционный ток непрерывным. Если замкнутый проводник подносить или отводить от проволоки с током, то в нем тоже индуцируется ток. Тот же результат от намагничивания и размагничивания сердечника в катушке. (Намагничивание железа в катушке с током уже было известно Эрстеду и Амперу.)

14. Круг, пересекавший магнитные линии Земли, в опыте Фарадея тоже дал ток. (Аналогию магнита и Земли ввел Гильберт.)

15. Фарадей, исходя из модели единства сил, предположил, что свет и электричество едины. Значит свет должен намагничиваться. Огромная серия безрезультатных опытов. Тогда он обратился к поляризованному свету. Открыл явление магнитного вращения плоскости поляризации. В рамках той же модели Фарадей обнаружил, что и электричество вызывает вращение плоскости поляризации.

16. Законы электрохимии Фарадей начал изучать в связи с тем, что до этого активно занимался химией. Законы изучены и сформулированы им в рамках известных ему химических представлений. Так, понятие «атомный вес» было известно только в химии, причем его не отделали от «молекулярного веса», что тоже отразилось в формулировках Фарадея.

17. Фарадей сумел сжидить хлор давлением при выделении его из соединений. Этот метод он распространил на все газы. Обоснование – идея о том, что все газы могут сжижаться. В рамках той же модели добавил внешнее давление и сжидил ранее не сжижаемые газы.

18. Шееле. Трактат о воздухе. «Огненный воздух» и флогистон, соединяясь, дают невесомую материю, которая свободно проходит сквозь стенки сосуда и исчезает в виде теплоты и света.

19. Пристли получил новый газ прокаливанием окиси ртути, которая считалась простым веществом. Объяснение Пристли: окись ртути, превращаясь в металл, отнимает флогистон у воздуха, остается «дефлогистированный воздух».

20. Теофраст (372-287 гг. до н.э.) – первая научная классификация растений. Теофраст разделил все растения на две группы: деревья-кустарники и полукустарники-травы. Деревья в свою очередь разделил на вечнозеленые и листопадные.

21. А Цезальпино разделил растения на 2 отдела и 15 классов.Описал более 1000 растений.

22. Джон Рей разделил цветковые на двудольные и однодольные по числу семядолей. Добавил признаки цветка, околоцветника, листьев и плодов.

23. К. Линней разделил растения на 24 класса по числу и разложению тычинок. Классы делились на 116 порядков по числу пестиков и строению плодов. Порядки включали более 1000 родов и 10 000 видов, иногда еще и разновидности. (5 таксонов)

24. < >

    Развивая теорию Бутлерова о строении органических веществ, Марковников пополнил ее понятием о взаимодействии атомов между собой в молекуле органического вещества.

25. Мишель Адансон. Использовал для классификации растений не только признаки строения цветка, но и строение вегетативных органов. Ввел новый таксон – семейство.

26. А.Браун построил первую филогенетическую классификацию.

27. А.Л.Жюсье и О.П.Деканоль. Еще более точные классификации на основе внешнего сходства.

28. Классификации А.Энглера, Р.Веттштейна, Х.Халлира, В.Циммермана, Д.Хатчинсона, Ч.Бесси, А.Кронквиста, Ф.А.Новака, И.Н.Горожанкина, Н.И.Кузнецова, Х.Я.Гоби, Б.Козо-Полянского, А.Гроссгейма, Н.Буша – все больший комплекс признаков.

29. Классификация А.Л.Тахтяджяна – все последние достижения. 11 подклассов.

30. В.С.Андреев методами генетической археологии показал, что плодолистики возникают из несросшихся структур, а крупный цветок мака представляет собой редуцированное до одного цветка соцветие.

31. Э.Гаккель – первое филогенетическое древо организмов.

32. А.А.Гроссгейм – радиальный графический метод изображения системы покрытосеменных растений.

     

    4. Выводы

     

33. Модели не появляются на основе «изучения массива фактов». Наоборот, «массивы фактов» появляются либо в результате хаотичного сбора информации, часто разными людьми, либо в результате иллюстрирования другой модели.

     

34. Модель появляется в результате иной, чем принято, трактовки одного или нескольких фактов. «Революционная» модель не является следствием решения противоречия.

     

35. Первый этап формирования модели – это некая «протогипотеза»: в таком-то явлении должен содержаться факт, который высветит путь к ответу, ответ на вопрос, новая закономерность, и т.п.

     

36. «Протогипотеза» строится на основе аналогии. Изучаемые объект или явление сравниваются с аналогичными, на них переносятся внешние особенности, строение, состав и механизмы действия объекта (процесса) -аналога. Перспективность подбора аналога зависит от широты эрудиции исследователя.

     

37. В рамках «протогипотезы» и идет подбор или изучение уже подобранного массива фактов.

     

38. На основе изучения первых примеров постепенно формируется гипотеза, т.е. основной принцип, основная закономерность. При этом область применимости модели совершенно не определена, объяснения отдельных фактов натянуты. Гипотеза не объясняет и «не должен объяснять» (Т. Кун) большую часть фактов.

     

    Пример 34: По мере расширения исследований электрического тока и совершенствования первых электрическиз батарей возник вопрос о причинах возникновения тока в батарее. Батареи состояли из попеременно сложенных дисков из разных металлов (например, медь и цинк), и смачивающей их жидкости. Вольта выдвинул гипотезу о том, что ток возникает из-за соприкосновения металлов. В рамках этой гипотезы были изучены батареи из разных металлов. Фарадей был знаком с этой гипотезой и с результатами изучения батарей в ее рамках. Кроме того, он много лет до этого активно занимался химией и электрохимией. Именно поэтому он выдвинул «протогипотезу»: ответ надо искать в химическом взаимодействии внутри батареи. В рамках этой «протогипотезы» он попробовал менять в батарее не металлы, а смачивающую жидкость. При жидкостях, не взаимодействующих химически с металлами батареи, ток не возникал. При жидкостях, вступавших с металлами батареи в химическую реакцию, батарея давала ток. таким образом была сформирована гипотеза: ток возникает в результате химического взаимодействия металлов батареи со смачивающей жидкостью.

     

39. Новая модель дает концепцию для серии поисковых опытов. При этом обнаруживаются новые явления, которые не укладываются напрямую в модель («головоломки» по Т. Куну). Это аналог этапа 1 – собирание новых фактов. Решение «головоломок» вынуждает строить новые аналогии, но только в рамках уже предложенной модели (под-модели). Таким образом исходная модель-аналогия меняется, становится все более непохожей на начальный аналог. По мере ее укоренения в культуре, она сама становится аналогом для будущих моделей.

     

40. В ряде случаев полученный факт трактуется не в рамках модели, а в рамках над-модели.

     

    Пример 35: Фарадей, изучая воздействие магнита на разные материалы, обнаружил явление «магнитного трения» - качающийся между полюсами магнита объект тормозился. Фарадей дал объяснение этому явлению не в рамках магнитной модели, а в рамках общей механики.

     

41. Исследователи, работающие в рамках других моделей, решают «головоломки» по согласованию новых фактов со своими моделями.

     

    Пример 36: Явления дифракции и поляризации были объяснены как в рамках корпускулярной теории света (Ньютон), так и в рамках волновой (Гюйгенс, Френель и др.).

     

42. Модель-аналогию можно не только углублять, но и расширять. При этом проводятся аналогии между явлениями, лежащими за пределами данной модели и самой этой моделью.

     

    Пример 37: Расширяя свою модель горения, как присоединения кислорода, Лавуазье объясняет процессы в живых организмах, как окисление углерода и водорода. Отсюда он делает вывод о том, что органические вещества состоят из углерода и водорода.

     

43. Такая «зацикленность» на одной модели имеет и отрицательные стороны.

     

    Пример 38: Лавуазье в рамках модели «неметаллы + кислород = кислота» пытался получить кислоту, сжигая «горючий газ» (водород). Кислоты не получалось. Воду Лавуазье просто не заметил, пока этого не сделал Кавендиш.

     

44. Аналогии служат затем основой классификаций.

     

    Пример 39: По модели Лавуазье горение – это присоединение к веществу кислорода. В зависимости от того, к какому исходному веществу присоединен кислород, Лавуазье построил первую серьезную классификацию неорганических соединений.

     

45. Для построения моделей «революционных» и моделей «нормальной науки» необходимы разные мыслительные операции, разные качества.

    1. Для построения «революционной» модели необходимо умение отвлекаться от базовой модели, видеть новые общности, даже если они не объясняют большую часть фактов. Умение решать «головоломки» на этом этапе не требуется.

    2. Для построения моделей в рамках «нормальной науки» необходимо умение видеть базовую модель в разных ситуациях, трактовать новые факты в рамках этой базовой модели, объяснять факты базовой моделью максимально точно, решать «головоломки».

        

46. Так называемая ТРИЗ-педагогика должна четко определить, какую цель она ставит перед собой. На сегодняшний день она более или менее успешно справляется с банальной задачей – подготовка людей, потенциально могущих работать в рамках «нормальной науки». При этом основной упор по факту делается на подготовку иллюстраторов и уточнятелей. Идет обучение умению во всем видеть базовую модель ТРИЗ. Это тупиковый путь.

     

47. В любой момент возможно появление моделей, альтернативных ТРИЗ, имеющих большую область применимости. Удержать позиции мы можем только обгоном событий. Поэтому быстрое создание школы Исследователей является приоритетной задачей.