ВИО- и ПИО-типы работы и эксперимента в физике

Наличие двух типов идеальных объектов («первичных» и «вторичных») ведет к наличию двух типов работы в естественных науках: ВИО-тип работы по построению ВИО из существующих ПИО и ПИО-тип работы по созданию новых ПИО (сх.

Это различение фиксируется в предложенном Т. Куном делении на «нормальную» и «аномальную» (революционную) фазы науки и в эйнштейновском различении на «конструктивные» и «принципиальные» («фундаментальные») теории. Нам представляется, что в истории физики наличие указанных двух типов работы отражается в споре конца XIX в. о задаче физики: «объяснять» или «описывать»? Но союз «или» здесь неверен, поскольку речь шла о двух последовательных фазах: создании ПИО в ПИО-типе работы и последующем его использовании в ВИО-ти- пе работы. Нетрудно увидеть, что сторонники «объяснительной» версии занимались ВИО-типом работы. Творцы новых разделов физики: классической механики (Галилей, Ньютон (в «Математических началах натуральной философии», но не в «Оптике»), электродинамики (Максвелл, Герц), специальной теории относительности (ранний Эйнштейн, находившийся под сильным влиянием Маха) — занимались ПИО-типом работы, организованной по другим правилам. Этот тип работы не мог ориентироваться на нормы первого типа работы, существовавшие под лозунгом «объяснения». Поэтому они образовали другой лагерь под лозунгом «описательной» установки. Это «развязывало руки» для ПИО-типа работы, т. е. для создания нового «строительного материала» — ПИО.

Есть еще третий тип работы в физике — экспериментальное исследование, в ходе которого из обобщения эмпирических фактов (процедура, близкая бэконовской индукции (гл. 1) возникают новые эмпирические явления (объекты или процессы) и кандидаты в «экспериментальные законы» (рассуждения Дю- гема и Карнапа про отличие экспериментальных и теоретических законов см. в гл. 3 и 5). Примерами последних служат законы идеального газа в термодинамике или домаксвелловские законы электродинамики.

Этим типам работы отвечают соответствующие типы эксперимента. При этом следует различать ПИО-эксперимент в разках ПИО-типа работы в физике и ВИО-эксперимент в рамках ВИО-типа работы в физике. Между этими двумя случаями есть важное различие, для фиксации которого мы воспользуемся введенным Е. Хаттеном [Hutten] различением двух типов моделей: «модели ДЛЯ» (model for) чего-то еще не существующего и «моделью ЧЕГО-ТО»              (model of) уже существующего.

В ПИО-эксперименте исходным является теоретический объект — ПИО, а отвечающий ПИО эмпирический объект является его приближением, т. е. ПИО является «моделью ДЛЯ» чего-то еще не существующего. В ВИО-эксперименте ВИО является приближением эмпирического объекта, т. е. ВИО является «моделью ЧЕГО-ТО» уже существующего.

ВИО-эксперимент может существовать как в натуральной (материальной), так и в мысленной форме. Возможность мысленного эксперимента обусловлена тем, что ВИО состоит из ПИО, а для ПИО существует теоретическое описание, и его поведение известно, поэтому, построив ВИО-модель из ПИО, можно предсказать поведение ВИО. Этот тип работы скрывается за утверждением: «Теоретик мыслит в экспериментах, но эксперименты остаются по преимуществу мысленными» [Ахутин, с. 4]1. При этом если отвечающее ВИО уравнение движения оказывается слишком сложным, то его решают численно на ЭВМ. Последнее называется математическим моделированием или компьютерным экспериментом[XCVII] [XCVIII].

Суть ПИО-эксперимента — реализация ПИО, сложившегося в теоретическом слое; этот процесс сложнее, чем идеализация того или иного предмета опыта. Понятие ПИО-эксперимента, которое связано с понятием ПИО-типа работы по получению нового ПИО, является одним из основных понятий данного подхода к структуре научного знания. Именно здесь возникает сложное переплетение теоретических и нетеоретических элементов, делающих стандартную позитивистскую дихотомию «эмпирическое — теоретическое» или «наблюдаемое — ненаблюдаемое» неадекватной.

Если обратиться к текстам «Бесед...» Г. Галилея, где он, решая доставшуюся ему в наследство от Аристотеля задачу об описании падения тела, закладывает основы естественной науки Нового времени, то обнаружится, что основой его построений является не столько эмпирическое наблюдение, сколько теоретическое убеждение, что природа «стремится применить во всяких своих приспособлениях самые простые и легкие средства... Поэтому, когда я замечаю, — говорит он в своих «Беседах...» — что камень, выведенный из состояния покоя и падающий со значительной высоты, приобретает все новое и новое приращение скорости, не должен ли я думать, что подобное приращение происходит в самой простой и ясной для всякого форме? Если мы внимательно всмотримся в дело, то найдем, что нет приращения более простого, чем происходящее всегда равномерно» [Галилей, 1964, с. 238]. Схема «физической» работы Галилея, ярко продемонстрированная в решении задачи о брошенном теле («4-й день»), такова: задается закон движения — тела падают равноускоренно — и в результате мысленных физических экспериментов происходит создание элементов физической модели: тела, идеального движения в пустоте и мешающей этому идеальному движению среды. Далее к созданному таким образом теоретическому построению Галилей подходит, как инженер к проекту, т. е. ставит перед собой задачу воплотить в материал определение-проект этой «пустоты», как это делает инженер со своим проектом. Делает он это в ходе созданного им физического эксперимента ПИО-типа с помощью операций приготовления (lt;П|) («гладкие наклонные плоскости» (позже эту функцию выполняют откачанные от воздуха трубки) и другие «конструктивные элементы» инженерной конструкции) и операций измерения (|Иgt;).