Глава IV
Генезис теоретических знаний в классической науке

Анализ структуры теоретических знаний позволяет конкретизировать проблему их генезиса. Ключевая роль теоретических схем как при интерпретации аппарата теории, так и в процессе развертывания ее содержания делает главной в генезисе теории проблему формирования теоретических схем. По-видимому, анализ структуры теории, если его проводить с акцентом на выявление связей между компонентами теории и репрезентируемой в ней реальностью, неизбежно приводит к такой постановке задачи. Предпринимая попытку решить эту задачу, мы будем опираться на выявленные в процессе анализа структуры теории основные характеристики теоретических схем. Знание таких характеристик определяет способ анализа материала истории науки, в котором запечатлены основные приемы и операции исследовательской мысли, приводящей к формированию теории.

Основная цель будет заключаться в том, чтобы путем реконструкции исторического материала выявить эти приемы и операции и таким образом выяснить, как создается ядро теоретических знаний.

Поскольку анализ структуры теории обнаружил, что существуют два уровня теоретических схем и соответственно этому два уровня организации теоретических знаний, постольку целесообразно исследовать генезис теории соответственно этим уровням: вначале рассмотреть, как формируются частные теоретические схемы (до их включения в развитую теорию), а затем перейти к проблеме становления развитой теории.

Приступая к решению этой задачи, следует принять во внимание факторы эволюции науки, которые меняют приемы построения теоретических знаний.

В истории науки обычно различают классический и неклассический периоды, каждому из которых присущи специфические приемы создания теории.

Поэтому целесообразно вначале проанализировать пути построения теоретических схем в классической науке, а затем рассмотреть, что изменилось в приемах их построения на современном этапе.

Но прежде чем приступить к этому анализу следует решить еще одну важную проблему. Она связана с выяснением роли эмпирических оснований в генезисе дисциплинарных онтологий — специальных научных картин мира, которые представляют собой особую форму теоретического знания. Это важно, поскольку в классической науке специальные картины мира всегда предшествуют теоретическим схемам. Существует множество ситуаций, когда наука начинает исследовать соответствующую предметную область, не имея средств и возможностей создать конкретные теоретические схемы для ее объяснения. В таких ситуациях наука изучает свою область эмпирическими методами, накапливая необходимые опытные факты. Принципы картины мира ставят задачи исследованию, целенаправляют наблюдения и эксперименты и дают им объяснения.

Поскольку картина мира принадлежит к слою теоретических знаний, она обладает объяснительными и предсказательными функциями. По этому признаку ее иногда называют теорией. Строго говоря, это не корректно, поскольку в этом случае не проводится различие между формами теоретического знания. Но если согласится с таким употреблением понятий (которое распространено в методологически неглубоком уровне рефлексии и применяется в рамках так называемого “здравого смысла” науки), то следует иметь в виду, что термин “теория” используется здесь не строго, а расширительно, как эквивалентный термину “теоретическое знание”.

Однако в методологическом анализе предпочтителен дифференцированный подход, различающий картину мира, которая описывается в системе теоретических принципов, и конкретные теории, включающие в свой состав теоретические схемы и соответствующие им формулировки законов. Поскольку теоретические схемы обретают онтологический статус только через связь с картиной мира, постольку для понимания процесса их формирования важно выяснить, как создаются и развиваются научные картины мира (дисциплинарные онтологии). Для этой цели опять таки следует различать две ситуации: развитие картины мира под непосредственным влиянием опыта и ее эволюцию под влиянием создаваемых теорий, которые опосредуют ее взаимодействие с эмпирическим материалом.

Научная картина мира и опыт

Ситуация непосредственного взаимодействия научной картины мира и опытных данных может реализовываться в двух вариантах. Во-первых, на этапе становления новой области научного знания (научной дисциплины) и, во-вторых, в теоретически развитых дисциплинах при эмпирическом обнаружении и исследовании принципиально новых явлений, которые не вписываются в уже имеющиеся теории.

Рассмотрим вначале, как взаимодействует картина мира и эмпирические факты на этапе зарождения научной дисциплины, которая вначале проходит стадию накопления эмпирического материала об исследуемых объектах. В этих условиях эмпирическое исследование целенаправлено сложившимися идеалами науки и формирующейся специальной научной картиной мира (картиной исследуемой реальности). Последняя образует тот специфический слой теоретических представлений, который обеспечивает постановку задач эмпирического исследования, видение ситуаций наблюдения и эксперимента и интерпретацию их результатов[1].

Специальные картины мира как особая форма теоретических знаний являются продуктом длительного исторического развития науки. Они возникли в качестве относительно самостоятельных фрагментов общенаучной картины мира на этапе формирования дисциплинарно организованной науки (конец XVIII — первая половина XIX в.). Но на ранних стадиях развития, в эпоху становления естествознания, такой организации науки еще не было. Это обстоятельство не всегда адекватно осмысливается в методологических исследованиях. В 80-х годах, когда интенсивно обсуждался вопрос о статусе специальных картин мира, были высказаны три точки зрения: специальных картин мира вообще не существует и их не следует выделять в качестве особых форм теоретического знания; специальные картины мира являются ярко выраженными автономными образованиями; их автономия крайне относительна, поскольку они выступают фрагментами общенаучной картины мира. Однако в истории науки могут найти подтверждения все три точки зрения, только они относятся к разным ее стадиям: додисциплинарной науке XVII века, дисциплинарно организованной науке XIX — первой половины XX века, современной науке с ее усиливающимися междисциплинарными связями. Эти стадии следует различать.

Первой из наук, которая сформировала целостную картину мира, опирающуюся на результаты экспериментальных исследований, была физика. В своих зародышевых формах возникающая физическая картина мира содержала множество натурфилософских наслоений. Но даже в этой форме она целенаправляла процесс эмпирического исследования и накопление новых фактов.

В качестве характерного примера такого взаимодействия картины мира и опыта в эпоху становления естествознания можно указать на эксперименты В.Гильберта, в которых исследовались особенности электричества и магнетизма.

Гильберт был одним из первых ученых, который противопоставил мировоззренческим установкам средневековой науки новый идеал — экспериментальное изучение природы. Однако картина мира, которая целенаправляла его эксперименты, включала ряд представлений, заимствованных из господствовавшей в Средневековье аристотелевской натурфилософии. Хотя Гильберт и критиковал концепцию перипатетиков о четырех элементах (земли, воды, воздуха и огня) как основе всех других тел, он использовал представления о металлах как сгущениях земли и об электризуемых телах как о сгущениях воды. На основе этих представлений Гильберт выдвинул ряд гипотез относительно электрических и магнитных явлений. Эти гипотезы не выходили за рамки натурфилософских построений, но они послужили импульсом к постановке экспериментов, обнаруживших реальные факты. Например, представления об “электрических телах” как воплощении “стихии воды” породили гипотезу о том, что все электрические явления — результат истечения “флюидов” из наэлектризованных тел. Отсюда Гильберт предположил, что электрические истечения должны задерживаться преградами из бумаги и ткани и что огонь должен уничтожать электрические действия, поскольку он испаряет истечение[2]. Так возникла идея серии экспериментов, обнаруживших факты экранирования электрического поля некоторыми видами материальных тел и факты воздействия пламени на наэлектризованные тела (если использовать современную терминологию, то здесь было по существу обнаружено, что пламя обладает свойствами проводника).

Аналогичным образом представления о магните как о сгущении Земли генерировали знаменитые эксперименты Гильберта с шаровым магнитом, посредством которых было доказано, что Земля является шаровым магнитом, и выяснены свойства земного магнетизма. Эксперимент с шаровым магнитом выглядит весьма изящным даже по меркам современных физических опытов. В его основе лежала аналогия между шаровым магнитом (террелой) и Землей. Гильберт исследовал поведение миниатюрной магнитной стрелки, помещаемой в разных точках террелы, и затем полученные данные сравнил с известными из практики мореплавания фактами ориентации магнитной стрелки относительно Земли. Из сравнения этих данных Гильберт заключил, что Земля есть шаровой магнит.

Исходная аналогия между террелой и Землей была подсказана принятой Гильбертом картиной мира, в которой магнит как разновидность металлов рассматривался в качестве воплощения “природы земли”, Гильберт даже в названии шарового магнита (“террела” — земля) подчеркивает общность материи Земли и материи магнита и естественность аналогии между земным шаром и шаровым магнитом.

Целенаправляя наблюдения и эксперименты, картина мира всегда испытывает их обратное воздействие. Можно констатировать, что новые факты, полученные В.Гильбертом в процессе эмпирического исследования процессов электричества и магнетизма, генерировали ряд достаточно существенных изменений в первоначально принятой им картине мира. По аналогии с представлениями о Земле как “большом магните”, Гильберт включает в картину мира представления о планетах как о магнитных телах. Он высказывает смелую гипотезу о том, что планеты удерживают на их орбитах силы магнитного притяжения. Такая трактовка, навеянная экспериментами с магнитами, радикально меняла представление о природе сил. В это время силу рассматривали как результат соприкосновения тел (сила давления одного груза на другой, сила удара)[3]. Новая трактовка силы была преддверием будущих представлений механической картины мира, в которой передача сил на расстоянии рассматривалась как источник изменений в состоянии движения тел.

Полученные из наблюдения факты могут не только видоизменять сложившуюся картину мира, но и привести к противоречиям в ней и потребовать ее перестройки. Лишь пройдя длительный этап развития, картина мира очищается от натурфилософских наслоений и превращается в специальную картину мира, конструкты которой (в отличие от натурфилософских схем) вводятся по признакам, имеющим опытное обоснование.

В истории науки первой осуществила такую эволюцию физика. В конце XVI — первой половине XVII века она перестроила натурфилософскую схему мира, господствовавшую в физике Средневековья и создала научную картину физической реальности — механическую картину мира. В ее становлении решающую роль сыграли новые мировоззренческие идеи и новые идеалы познавательной деятельности, сложившиеся в культуре эпохи Возрождения и начала Нового времени. Осмысленные в философии, они предстали в форме принципов, которые обеспечили новое видение накопленных предшествующим познанием и практикой фактов об исследуемых в физике процессах и позволили создать новую систему представлений об этих процессах. Важнейшую роль в построении механической картины мира сыграли: принцип материального единства мира, исключающий схоластическое разделение на земной и небесный мир; принцип причинности и закономерности природных процессов, принципы экспериментального обоснования знания и установка на соединение экспериментального исследования природы с описанием ее законов на языке математики.

Обеспечив построение механической картины мира, эти принципы превратились в ее философское обоснование.

После возникновения механической картины мира процесс формирования специальных картин мира протекает уже в новых условиях. Специальные картины мира, возникавшие в других областях естествознания, испытывали воздействие физической картины мира как лидера естествознания и, в свою очередь, оказывали на физику активное обратное воздействие. В самой же физике построение каждой новой картины мира происходило не путем выдвижения натурфилософских схем с их последующей адаптацией к опыту, а путем преобразования уже сложившихся физических картин мира, конструкты которых активно использовались в последующем теоретическом синтезе (примером может служить перенос представлений об абсолютном пространстве и времени из механической в электродинамическую картину мира конца XIX столетия).

Ситуация взаимодействия картины мира и эмпирического материала, характерная для ранних стадий формирования научной дисциплины, воспроизводится и на более поздних этапах научного познания. Даже тогда, когда наука сформировала слой конкретных теорий, эксперимент и наблюдение способны обнаружить объекты, не объясняемые в рамках существующих теоретических представлений. Тогда новые объекты изучаются эмпирическими средствами, и картина мира начинает регулировать процесс такого исследования, испытывая обратное воздействие его результатов.

Весьма показательным примером в этом отношении может служить экспериментальное открытие катодных лучей в конце XIX века и изучение их основных свойств.

После того как эти лучи случайно были обнаружены в опытах с электрическими разрядами в газовых трубках, выяснилось, что существующие теоретические знания ничего не говорят о природе нового физического агента. Тогда начался довольно продолжительный период изучения катодных лучей преимущественно экспериментальными средствами. Было установлено, что катодный пучок способен вращать радиометр (эффект механического действия катодных лучей), что поставленный на их пути мальтийский крестик дает на флюоресцирующем стекле четкую тень (прямолинейность распространения катодных лучей), что приближение к ним магнита приводит к смещению вызываемого ими флюоресцирующего пятна (эффект взаимодействия катодных лучей с магнитным полем). Все эти свойства катодных лучей были выявлены в экспериментах Крукса, который заключил, что катодные лучи являются потоком заряженных корпускул.

Обычно считается, что гипотеза о корпускулярной природе катодных лучей была выдвинута Круксом после проведения экспериментов как их обобщение. Но это не так, поскольку в общем виде эта гипотеза предшествовала опытам Крукса. Они были целенаправлены особой системой исторически сложившихся представлений о физической реальности, согласно которым процессы природы трактовались как взаимодействие “лучистой материи” (колебаний эфира) и частиц, несущих электрический заряд (способных в свою очередь образовывать тела как заряженные, так и электрически нейтральные).

Указанная система представлений не являлась теорией в собственном смысле слова, поскольку она не содержала конкретных теоретических моделей и законов, объясняющих и предсказывающих результаты экспериментов. Это была физическая картина мира, принятая в естествознании в конце XIX — начале XX века.

Из этой картины следовало, что физический агент, природу которого надлежало изучить, мог быть либо потоком корпускул (электрически заряженных или нейтральных), либо “лучистой материей”. Крукс с самого начала придерживался корпускулярной гипотезы и свои опыты ставил с целью ее обоснования. Характерно, что в этот период другими исследователями (Ленард, Герц) проводилась экспериментальная проверка и альтернативного предположения — о волновой природе катодных лучей (опыты дали отрицательный ответ, показав, что катодные лучи не являются электромагнитными волнами).

Важно, что в обоих случаях первичная гипотеза, в соответствии с которой выдвигалась основная задача экспериментального исследования, была генерирована физической картиной мира. В дальнейшем по мере сопоставления гипотезы с возможностями эксперимента общая задача исследований конкретизировалась и расчленялась на ряд локальных задач: выяснялось, какие эффекты могут подтвердить корпускулярную (соответственно волновую) природу катодных лучей, намечалось, какими средствами можно регистрировать указанные эффекты, и т.д. Отсюда и возникал замысел каждого из экспериментов, поставленных Круксом, Ленардом, Герцем и другими исследователями. Картина физической реальности определяла здесь стратегию экспериментальной деятельности, формулируя ее задачи и указывая пути их решения.

В свою очередь, полученные факты оказывали активное обратное воздействие на сложившуюся физическую картину мира. Появилась гипотеза об особой природе частиц, образующих катодные лучи, которые Крукс полагал “частицами, лежащими в основе физики Вселенной”. “Я беру на себя смелость предположить, — писал Крукс, — что главные проблемы будущего найдут свое решение именно в этой области и даже за нею. Здесь, по моему мнению, сосредоточены окончательные реальности, тончайшие, определяющие, таинственные”[4].

Последующее развитие физики во многом подтвердило эту гипотезу, доказав, что отрицательно заряженные частицы, составляющие катодные лучи, не являются ионами, а представляют собой электроны (эксперименты Томсона и Ленарда и теория Лоренца).

Функционирование научной картины мира в качестве исследовательской программы эмпирического поиска обнаруживается как в процессе экспериментального исследования, так и в науках, основанных на наблюдениях и не применяющих экспериментальных методов.

Так, в современной астрономии, несмотря на довольно развитый слой теоретических моделей и законов, значительное место принадлежит исследованиям, в которых картина мира непосредственно регулирует процесс наблюдения и формирования эмпирических фактов. Астрономическое наблюдение весьма часто обнаруживает новый тип объектов или новые стороны взаимодействий, которые не могут быть сразу объяснены в рамках имеющихся теорий. Тогда картина реальности активно целенаправляет все последующие систематические наблюдения, в которых постепенно раскрываются особенности нового объекта.

Характерным примером в этом отношении может служить открытие и изучение квазаров. После обнаружения первого квазара — радиоисточника 3С 48 — сразу же возник вопрос, к какому типу космических объектов он относится? В картине исследуемой реальности, сложившейся ко времени открытия квазаров, наиболее “подходящими” типами объектов для этой цели могли быть звезды, либо очень удаленные галактики. Обе гипотезы целенаправленно проверялись в наблюдениях. Именно в процессе такой проверки были обнаружены первые свойства квазаров. Дальнейшее исследование этих объектов эмпирическими средствами также проходило при активной корректировке со стороны картины реальности. В частности, можно установить ее целенаправляющую роль в одном из ключевых моментов этого исследования, а именно — открытии большого красного смещения в спектрах квазаров. В истоках этого открытия лежала догадка М.Шмидта, который отождествил эмиссионные линии в спектре квазаров с обычной бальмеровской серией водорода, допустив большое красное смещение (равное 0,158). Внешне эта догадка выглядит сугубо случайной, поскольку к этому времени считалось повсеместно, что квазары являются звездами нашей Галактики, а звезды Галактики не должны иметь такое смещение. Поэтому, чтобы возникла сама идея указанного отождествления линий, нужно было уже заранее выдвинуть экстравагантную гипотезу. Однако эта гипотеза перестает быть столь экстравагантной, если принять во внимание, что общие представления о структуре и эволюции Вселенной, сложившиеся к этому периоду в астрономии, включали представления о происходящих в галактиках грандиозных взрывах, которые сопровождаются выбросами вещества с большими скоростями, и о расширении нашей Вселенной. Любое из этих представлений могло генерировать исходную гипотезу о возможности большого красного смещения в спектре квазаров.

С этих позиций за случайными элементами в рассматриваемом открытии уже прослеживается его внутренняя логика. Здесь выявляется важная сторона регулятивной функции, которую выполняла картина мира по отношению к процессу наблюдения. Эта картина позволяла не только сформулировать первичные гипотезы, которые целенаправляли наблюдения, но и помогала найти правильную интерпретацию соответствующих данных, обеспечивая переход от данных наблюдения к фактам науки.

Таким образом, первичная ситуация, характеризующая взаимодействие картины мира с наблюдениями и экспериментами, не отмирает с возникновением в науке конкретных теорий, а сохраняет свои основные характеристики как особый случай развития знания в условиях, когда исследование эмпирически обнаруживает новые объекты, для которых еще не создано адекватной теории.

В методологии науки исследование этих эвристических функций научной картины мира вначале проводилось на материале истории физико-математического естествознания. Для этого имелись свои основания, поскольку физика раньше других опытных наук достигла высоких стадий теоретизации и здесь было легче отличить научную картину мира и теорию в качестве особых единиц теоретического знания, каждая из которых имеет специфические взаимосвязи с опытом. Но после того как в рамках этого подхода была выявлена эвристическая роль физической картины мира, в эмпирическом познании возникла проблема: насколько универсальны разработанные методологические представления? Подтверждаются ли они применительно к другим наукам? Существуют ли в других научных дисциплинах формы знания, аналогичные физической картине мира, которые выполняют функцию весьма общей исследовательской программы науки?

Полемика вокруг специальных научных картин мира (дисциплинарных онтологий) не раз возникала в нашей литературе. Сформировалось два альтернативных подхода к проблеме.

Сторонники первого из них полагали, что по аналогии с физической картиной мира могут быть выявлены и проанализированы соответствующие формы систематизации знаний в других науках. Сторонники второго подхода отрицали существование специальных научных картин мира, считая, что в методологическом анализе структуры и динамики знания можно обойтись без данного понятия. В поддержку этой позиции приводилась следующая аргументация. Прежде всего критика была направлена против введения по аналогии с физической картиной мира терминов “биологическая”, “химическая”, “техническая” и т.п. картины мира. Термины эти действительно не очень удачные, и их критика содержала рациональные моменты. Дело в том, что применительно к фундаментальным идеям и представлениям физики их обозначение термином “картина мира” было допустимым, поскольку предметом физического исследования являются фундаментальные структуры и взаимодействия, которые определяют эволюцию Вселенной и прослеживаются на всех стадиях этой эволюции. Но по отношению к другим наукам (биологии, химии, техническим и социальным наукам) этого сказать нельзя. Изучаемые ими процессы рассматриваются в современной системе представлений о мире как возникшие только на определенном этапе развития Вселенной. Они не принадлежат к фундаментальным структурам Универсума, существующим на любых стадиях его развития. Поэтому интуитивно термины “химическая картина мира”, “биологическая картина мира” и т.п. вызывают неприятие.

Но критика термина еще не является основанием, чтобы отрицать обозначаемую им форму знания. В конце концов, поиск адекватной терминологии является важным, но не решающим в разработке проблем методологии науки. Кстати, термин “картина исследуемой реальности” (биологической, химической, социальной и т.п.) представляется вполне приемлемым, учитывая, что применение соответствующих понятий уже имеют солидную традицию (в частности, понятие “биологическая реальность” было проанализировано в нашей литературе еще в 70-х годах в работах И.Т.Фролова).

Кроме возражений терминологического характера противники концепции специальных картин мира выдвигали также некоторые общеметодологические доводы. Например, утверждалось, что особенности биологических и социальных наук делают неперспективным перенос на эти области тех методологических моделей, которые были выработаны и обоснованы на материале физики.

Однако, как свидетельствует история науки, такого рода жесткие запреты редко бывают продуктивными. И в самой науке, и в ее методологии одним из распространенных способов изучения новой предметной области является трансляция идей, понятий, методов, теоретических моделей из других областей знания. Разумеется, применение уже развитых методологических схем в новой области предполагает их корректировку, а часто и достаточно радикальное изменение соответственно специфике той или иной научной дисциплины. Установить же заранее, пригодны или непригодны уже разработанные методологические средства, чрезвычайно трудно, а чаще просто невозможно вне конкретного анализа структуры дисциплинарно организованного знания. Поэтому особого внимания заслуживают те немногочисленные ссылки на результаты такого анализа, которые приводили оппоненты концепции специальных научных картин мира.

Так, в 80-х годах в работах Р.С.Карпинской, глубоко исследовавшей философские и методологические проблемы биологии, отмечалось, что анализ, ценный для методологии физики, пока “имеет малое отношение к биологии, поскольку в биологии нельзя найти конструкты, относительно которых строилась бы картина мира”[5]. В данном случае было четко сформулировано положение, которое можно было подтвердить или опровергнуть, обращаясь к конкретным историческим текстам биологической науки. Анализ этих текстов обнаружил, что в биологии, как и в других науках, фундаментальные представления об исследуемой реальности (картины биологической реальности) вводят набор базисных теоретических конструктов, которые имеют онтологический статус и описываются посредством системы онтологических постулатов (принципов) биологии. Например, представления Кювье о видах, которые исчезают только в результате природных катастроф, вводило типичный идеализированный конструкт — неизменный вид. Здесь вполне уместна аналогия с представлениями о неделимом атоме, которые входили в физическую картину мира вплоть до конца XIX — начала XX века.

Подобным же образом в картине биологической реальности, предложенной Дарвиным, содержались представления об отдельных особях как единицах эволюции, которые обладают способностью наследовать все приобретенные признаки. Это был базисный теоретический конструкт, который отождествлялся с действительностью, но от которого впоследствии пришлось отказаться, модифицировав дарвиновскую картину биологической реальности.

Многочисленные исследования, проведенные в последнее десятилетие, подтвердили предположение о существовании в различных науках форм систематизации знания, задающих обобщенное видение предмета исследования и аналогичных по своим функциям физической картине мира[6]. Это открывало возможности для анализа их эвристической роли в эмпирическом и теоретическом познании, апеллируя к широкому спектру ситуаций развития различных наук.

Большинство из этих наук значительно позже физики вступили в стадию теоретизации, связанную с формированием конкретных теоретических моделей и законов, объясняющих факты. Поэтому при анализе исторической динамики знания в этих науках методолог чаще всего сталкивался с доминированием ситуаций эмпирического поиска, в которых картина реальности берет на себя функции теоретического программирования опыта и развивается под его воздействием. При этом в науке одновременно могут соперничать альтернативные картины реальности, каждая из которых выполняет роль исследовательской программы, предлагая свою постановку исследовательских задач и интерпретацию эмпирического материала. В этой конкуренции обычно побеждает та исследовательская программа, которая лучше ассимилирует накапливаемый материал, обеспечивает переход к построению первых теоретических моделей и которая соответствует мировоззренческим установкам, сложившимся в культуре определенного исторического периода.

Такой путь эмпирического познания широко распространен в науке. Он может быть прослежен не только в физике, но и в биологии. Типичным примером здесь является соперничество альтернативных картин биологического мира, выдвинутых Кювье и Ламарком. Каждая из них взаимодействовала с опытом и ставила свои задачи эмпирическому поиску. Представления Кювье о неизменных видах и геологических катастрофах стимулировало целенаправленное накопление фактов, свидетельствовавших о существовании в прошлом видов, радикально отличающихся от современных и уже исчезнувших. Картина биологической реальности, предложенная Ламарком, ассимилировала этот эмпирический материал, но давала ему иную интерпретацию: разнообразие видов истолковывалось как результат возникновения одних видов из других в результате приспособления организмов к меняющимся условиям обитания и наследования приобретенных признаков. В этой картине вводилось представление о постепенном совершенствовании органического мира и появлении все более высокоорганизованных видов.

Новая картина биологического мира меняла ориентиры эмпирического поиска. Основные задачи теперь состояли в обнаружении фактов, свидетельствующих о постепенном накоплении изменений и непрерывной линии эволюции (задачи, противоположные тем, которые ставились картиной органического мира, отстаиваемой Кювье и его сторонниками)[7]. Показательно, что по мере расширения эмпирической базы ламаркистская картина биологической реальности уточнялась и конкретизировалась. В ней появилось представление о ступенчатой восходящей лестнице существ как результате эволюционных изменений и, соответственно, о градациях крупных таксономических групп животных и растений. Подчеркнем, что и в последующем развитии биологии классификации и типологии биологических объектов, обобщающие накопленный эмпирический материал, чаще всего осуществлялись под непосредственным влиянием картины биологического мира, которая функционировала в качестве исследовательской программы, целенаправляющей научный поиск.

Роль картины исследуемой реальности в интерпретации фактов и постановке задач эмпирического исследования может быть обнаружена и в других естественнонаучных дисциплинах. Например, то, что в химии называют флогистонной теорией, не может быть рассмотрено как теория в полном смысле слова, поскольку она не содержала конкретных законов и теоретических схем, объясняющих факты, а вводила лишь принципы такого объяснения. Посредством таких принципов фиксировалась весьма общая система представлений о химических объектах и их связях. Эта система представлений и образовывала картину химической реальности. Основы указанной картины были заложены в XVII веке работами Бехера и Шталя. В этой картине все химические соединения рассматривались как состоящие из троякого рода “земель”, — особых начал (элементов), которые соединяются с водой и особой материальной субстанцией — флогистоном. “Земли”, “вода”, “флогистон” выступали как первичные сущности, а все остальные вещества (соединения, “смешанные тела”) полагались построенными из этих сущностей.

Процессы окисления и горения связывались с действием флогистона, а кроме того он считался “летучей субстанцией”, которая могла сообщать свою летучесть частицам вещества при соединении с ними. Поскольку в этот период ньютоновское учение о всемирном тяготении только возникало, многие последователи Шталя верили, что флогистон не притягивается к центру Земли, но стремится вверх[8].

Эта картина реальности, принятая исследователями, объясняла химические реакции как процесс перехода флогистона от вещества, богатого им, к веществу, в котором флогистона содержится меньше. Она позволяла рассматривать сами химические реакции в качестве взаимодействия как минимум двух веществ, объединить процессы горения с явлением обжига и т.д., иначе говоря, позволяла накапливать эмпирические факты и интерпретировать их. Более того, на основе этой картины были получены некоторые оправдавшиеся в практике советы по улучшению процессов выплавки металлов[9]. Но по мере развития знания открывались и такие факты, которые не укладывались в рассматриваемую картину химических процессов. Так, установление Реем увеличения веса металлов при превращении их в окалину вступало в противоречие с флогистонной концепцией, согласно которой считалось, что в процессе горения теряется некоторая часть горючих тел. Тем не менее, один из основоположников “флогистонной теории” — Г.Шталь — не придал этому факту никакого значения, а его последователи, с целью сохранения существующей картины химической реальности, прибегали к представлениям об отрицательном весе флогистона (Гитон де Морво).

Устойчивость картины реальности по отношению к аномалиям (фактам, не укладывающимся в ее представления) — характерная особенность ее функционирования в качестве исследовательской программы. И.Лакатос отмечал, что ядро программы (в данном случае фундаментальные принципы и представления картины исследуемой реальности) сохраняется за счет пояса защитных гипотез, которые выдвигаются по мере появления аномальных фактов.

Гипотеза “отрицательного веса флогистона” является типичным примером попытки защитить ядро исследовательской программы.

Вместе с тем накопление аномалий и увеличение числа ad hoc гипотез в “защитном поясе” картины реальности стимулирует критическое отношение к ней и выдвижение новой картины.

В истории химии рассматриваемого исторического периода новая картина исследуемой реальности была предложена Лавуазье. Она некоторое время конкурировала с прежними, основанными на флогистонной концепции, представлениями о химических процессах, а затем вытеснила устаревшую картину. Новая картина реальности, развитая Лавуазье, элиминировала представления о флогистоне и ввела новое представление о химических элементах как простых веществах, являющихся пределом разложимости вещества в химическом анализе, из которых благодаря действию “химических сил” образуются сложные вещества. Эта картина позволила дать иную интерпретацию имеющихся фактов, а перед исследователями, принявшими ее, возникали новые задачи: изучение свойств химических элементов, экспериментального доказательства закона сохранения вещества и анализа природы “химических сил” и т.д.

Функционирование картины реальности в качестве исследовательской программы, целенаправляющей эмпирический поиск, можно проследить и на материале социальных наук.

Здесь также можно обнаружить конкуренцию различных представлений о реальности, каждое из которых ставило свои задачи эмпирическому исследованию[10].

Так, в исторической науке XX столетия картины социальной реальности, предложенные, например, А.Тойнби, П.Сорокиным, картина общества, отстаиваемая сторонниками классического марксизма, выдвигали различные типы задач при исследовании конкретных исторических ситуаций.

Тойнби основное внимание уделял фактам, которые могли бы свидетельствовать об особенностях каждой из выделенных им цивилизаций и об их циклическом развитии. Он стремился проследить иерархию социальных ценностей и концепцию смысла жизни, которые лежат в основании каждой из видов цивилизации и которые определяют ее ответы на исторические вызовы. Соответственно этим задачам происходил отбор фактов и их интерпретация.

Картина социально-исторической реальности, предложенная П.Сорокиным, также акцентировала внимание историка на исследовании фундаментальных ценностей, которые определяют тип культуры и соответствующий ей тип социальных связей. Здесь основная задача состояла в выявлении фактов, обосновывающих типологию культур, соответствующую, согласно П.Сорокину, трем основным типам мировосприятия (чувственному, рациональному и интуитивному).

Историки и социологи, разделявшие эту систему представлений, сосредотачивали усилия на анализе того, как проявляются фундаментальные ценности в различных состояниях религиозной жизни, в философской и этической мысли, в политике и экономических отношениях.

Что же касается историков-марксистов, то для них главное в исследовании исторического процесса состояло в анализе изменений способа производства, классовой структуры общества, выяснении зависимости духовной жизни от господствующих производственных отношений.

Картина социальной реальности, заданная основными принципами исторического материализма, требовала рассматривать все исторические события под углом зрения смены общественно-экономических формаций. Соответственно всем этим парадигмальным установкам ставились задачи поиска и истолкования исторических фактов[11].

Характерно, что когда обнаруживались факты, которые не согласовывались с исходной картиной социальной реальности, они либо оставались без объяснения, либо объяснялись посредством ad hoc гипотез. Причем сопротивление картины реальности напору “аномальных” фактов было тем больше, чем активнее эта картина служила идеологическим целям. Известно, например, что историки-марксисты испытывали немалые трудности при анализе традиционных цивилизаций Востока, применяя к ним представления о пяти общественно-экономических формациях. В частности, не обнаруживалось убедительных фактов, свидетельствовавших о существовании в истории этих обществ рабовладельческого способа производства. Модель рабовладельческой формации в лучшем случае была применима к небольшому числу древних цивилизаций средиземноморского региона. Сложности возникали и при исследовании традиционных восточных обществ с позиций классических марксистских представлений о феодальном способе производства.

Все эти факты требовали корректировки разработанной К.Марксом и Ф.Энгельсом картины социальной реальности. Показательно, что в свое время К.Маркс, обнаружив трудности согласования эмпирического материала, относящегося к истории традиционных цивилизаций, с предложенной в его картине социальной реальности типологии обществ, предпринял попытку несколько модернизировать эту картину. Он выдвинул гипотезу об азиатском способе производства как основании восточных цивилизаций. Впоследствии историки-марксисты многократно возвращались к этой идее. Было проведено несколько дискуссий по проблеме азиатского способа производства. Однако по мере усиления в СССР идеологического контроля над общественными науками и догматизации марксизма все больше доминировали попытки подогнать факты под представления о пяти общественно-экономических формациях, выдвигая различные, часто искусственные допущения.

Вообще-то попытки сохранить ядро исследовательской программы путем введения защитных гипотез является характерным признаком ее функционирования[12]. Тем более, когда такое ядро представлено фундаментальными принципами науки, констатирующими принятую в ней онтологию — картину исследуемой реальности.

Пересмотр принципов картины реальности под влиянием новых фактов всегда предполагает обращение к философско-мировоззренческим идеям. Это в равной мере относится и к естествознанию, и к социальным наукам.

Вместе с тем в социально-научном исследовании идеологические и политические аспекты мировоззрения играют особую роль. Их влияние может стимулировать выработку новых представлений об исследуемой предметной области, но может и усилить сопротивление новым фактам, даже в тех ситуациях, когда принятая картина социальной реальности все меньше обеспечивает положительную эвристику эмпирического поиска.

Таким образом, анализ различных научных дисциплин позволяет сделать вывод об универсальности познавательных ситуаций, связанных с функционированием специальных научных картин мира (картин исследуемой реальности) в качестве исследовательских программ, непосредственно регулирующих эмпирический поиск, и об их развитии под влиянием эмпирических фактов. Такое развитие в классической науке выступает одним из условий построения теоретических схем, составляющих ядро конкретных научных теорий.

Генезис первичных теоретических моделей классической науки

Выше подчеркивалось, что главная особенность теоретических схем состоит в том, что они не являются результатом чисто индуктивного обобщения опыта. Но анализ структуры научного знания показал, что теоретические схемы должны быть изображением существенных черт предметной стороны тех экспериментов и измерений, на которые опирается теория.

На первый взгляд, между двумя отмеченными характеристиками имеется определенное противоречие. Однако это противоречие кажущееся. Теоретические схемы вводятся вначале как гипотетические конструкции, но затем они адаптируются к определенной совокупности экспериментов и в этом процессе обосновываются как обобщение опыта.

Отсюда представляется целесообразным при изучении генезиса теории выделить две стадии формирования теоретических схем: стадию их выдвижения как гипотез и стадию их обоснования.

Формирование теоретической схемы как гипотезы

В развитой науке теоретические схемы вначале строятся как гипотетические модели. Такое построение осуществляется за счет использования абстрактных объектов, ранее сформированных в сфере теоретического знания и применяемых в качестве строительного материала при создании новой модели.

Только на ранних стадиях научного исследования, когда осуществляется переход от преимущественно эмпирического изучения объектов к их теоретическому освоению, конструкты теоретических моделей создаются путем непосредственной схематизации опыта. Но затем они используются в функции средств для построения новых теоретических моделей, и этот способ начинает доминировать в науке. Прежний же метод сохраняется только в рудиментарной форме, а его сфера действия оказывается резко суженной. Он используется главным образом в тех ситуациях, когда наука сталкивается с объектами, для теоретического освоения которых еще не выработано достаточных средств. Тогда объекты начинают изучаться экспериментальным путем, и на этой основе постепенно формируются необходимые идеализации как средства для построения первых теоретических моделей в новой области исследования. Примером таких ситуаций могут служить ранние стадии становления теории электричества, когда физика формировала исходные понятия — “проводник”, “изолятор”, “электрический заряд” и т. д. — и тем самым создавала условия для построения первых теоретических схем, объясняющих электрические явления.

Большинство теоретических схем науки конструируются не за счет прямой схематизации опыта, а методом трансляции уже созданных абстрактных объектов. Чтобы выявить эту специфику построения теоретических моделей, обратимся к конкретному материалу истории физики.

Одним из важных этапов становления классической электродинамики было открытие Фарадеем явления электромагнитной индукции. Многочисленные эксперименты по изучению этого явления (опыты с магнитом, который при движении относительно замкнутого провода порождал в нем индукционный ток; аналогичные опыты с соленоидами и проводами различной конфигурации, опыт Араго и т. д.) были объяснены Фарадеем в рамках закона индукции. Согласно этому закону, когда проводящее вещество, движущееся относительно потока магнитных силовых линий, пересекает его, то в проводящем веществе возникает электродвижущая сила (э. д. с.).

Данный закон выражал корреляции между абстрактными объектами теоретической схемы, которая характеризовала электромагнитную индукцию через отношение абстрактных объектов “магнитные силовые линии” и “проводящее вещество”. Присмотримся, однако, более внимательно, откуда взялись эти объекты. Они не содержались внутри эмпирических схем индукции, а были перенесены из других областей теоретического знания. Фарадей заимствовал конструкт “магнитные силовые линии” из смежной области теоретического знания, которая была введена для объяснения опытов магнитостатики (исследование возможных ориентаций миниатюрных магнитных стрелок в поле действия постоянных магнитов и токов). Другой же абстрактный объект — “проводящее вещество” — был перенесен им из области знаний о токе проводимости. Эти объекты были “погружены” в новую систему отношений, благодаря чему приобрели новые признаки.

Конструкт “магнитные силовые линии” приобрел признак “вызывать электродвижущую силу (э. д. с.) в проводящем веществе” (тогда как раньше, в знаниях магнитостатики, он определялся только по признаку воздействия на пробный магнит). Конструкт “проводящее вещество”, который ранее репрезентировал только свойства проводников, связанные с действием тока проводимости, оказался наделенным новым признаком — “возникновением в проводнике э. д. с. индукции”. Наделение данных конструктов новыми признаками означало перестройку прежних абстрактных объектов, поскольку каждый из них определялся только как носитель некоторых жестко фиксированных признаков. Таким путем наука сформировала первоначальный вариант теоретической схемы электромагнитной индукции.

Аналогичные способы построения теоретических схем встречаются в физике буквально на каждом шагу. Рассмотрим, например, под этим углом зрения уже упомянутую резерфордовскую модель атома. Ее основные элементы (абстрактные объекты) — “ядро как центр потенциальных отталкивающих сил” и “электрон” — были заимствованы из уже сложившихся областей теоретического знания. Конструкт “положительно заряженный центр потенциальных отталкивающих сил” был перенесен из электродинамики и определен по отношению к идеальной a-частице и электрону как атомное ядро. “Электрон” также был взят из классической электродинамики ипри погружении его в новые отношения был наделен новым признаком — “вращаться вокруг ядра”. За счет всех этих внутритеоретических операций и была создана гипотеза о планетарном строении атома, предназначенная для объяснения экспериментов в атомной области.

Таким образом, в развитых формах научного исследования теоретическая схема создается путем соединения в новой “сетке” связей абстрактных объектов, почерпнутых из других областей знания. Но тогда возникает вопрос:откуда узнает исследователь, какие именно элементы уже созданных в науке теоретических схем можно использовать при построении новой модели и в какие отношения следует “погрузить” эти элементы, чтобы построить такую модель? Ответ на этот вопрос приводит к выяснению важных сторон процесса образования теоретической схемы на этапе ее выдвижения в качестве гипотезы.

На первый взгляд кажется, что исследователя в выборе абстрактных объектов целиком ориентируют те эксперименты, которые должны быть объяснены посредством новой модели. Так, в случае планетарной модели атома сами результаты эксперимента (обнаружение того, что a-частицы, проходя через атомы вещества, рассеиваются на большие углы) делали естественным вывод, что внутри атома существует мощный положительный заряд, который ведет себя как центр потенциальных отталкивающих сил. Отсюда следовала идея атомного ядра. Его стабильное существование внутри атома требовало в свою очередь, чтобы электроны не соприкасались с ядром и не нейтрализовали его заряд. Отсюда естественно возникало предположение о вращении электронов вокруг ядра, благодаря чему они удерживаются на определенном расстоянии от него.

В принципе, так обычно и излагаются истоки резерфордовской гипотезы строения атома. При таком изложении проблема формирования гипотетического варианта будущей теоретической схемы решается просто: выбор ее абстрактных объектов (положительно заряженного ядра и электронов) и систему их отношений подсказывает эксперимент.

Но продолжим анализ дальше. Как видно из истории физики, задолго до того, как Резерфорд осуществил свой опыт, в физике были известны такие гипотетические модели атома, согласно которым положительные заряды могут быть сконцентрированы в виде ядра, а электроны должны вращаться вокруг ядра.

Планетарная модель атома, которая обычно связывается с именем Резерфорда, в качестве гипотезы была выдвинута задолго до опыта с a-частицами в работе Нагаока в 1904 г. Судя по тому, что в первых трудах, посвященных обсуждению экспериментов с a-частицами и идеи ядерного строения атома (1911 г.), Резерфорд ссылался на эту работу, он, по-видимому, ставил свои опыты, уже имея в распоряжении в качестве одного из гипотетических вариантов, которые подлежали опытной проверке, планетарную модель атома[13]. Этот факт важен для понимания логики выдвижения научной гипотезы. Он свидетельствует, что проблема поиска абстрактных объектов будущей теоретической модели и их отношений не может быть решена только путем указания на целенаправляющую роль экспериментов, которые обосновывают гипотетическую модель.

Отсутствие таковых экспериментов не мешает выдвижению гипотетических моделей. Правда, в классической физике ситуации подобного типа скорее аномалии, чем правило. Но для анализа логики научных открытий они особенно важны, поскольку в таких ситуациях как раз и проявляются в чистом виде те операции построения теоретических схем на стадии гипотезы, которые трудно выявить при наличии развитого слоя экспериментов, обеспечивающего обоснование гипотезы и оказывающего воздействие на процесс ее формирования. Поэтому особый интерес приобретает выдвижение именно первых вариантов планетарной модели атома. Их можно рассматривать как гипотетическую стадию построения указанной модели. Деятельность же Резерфорда тогда можно интерпретировать как стадию обоснования планетарной модели атома.

Конечно, такой подход означает определенную реконструкцию исторического материала, поскольку модель Нагаока в свое время не имела успеха и не была принята большинством физиков. Сама идея атомного ядра в тот период не имела никаких подтверждений. Более того, были обнаружены не учтенные Нагаока парадоксы неустойчивости атома, к которым приводила планетарная модель: вращающийся вокруг ядра электрон должен излучать и, теряя свою энергию, падать на ядро[14].Планетарная модель атома обрела вторую жизнь только после экспериментов Резерфорда, подтвердивших существование атомного ядра, и поэтому ее по праву связывают с именем Резерфорда. Характерно, что в этот период все парадоксы неустойчивости атома стали открывать как бы заново. Однако теперь ситуация меняется, и физики, несмотря на эти парадоксы, принимают планетарную модель атома, считая, что устранить ее противоречия удастся в ближайшем будущем. Но от всех этих моментов, связанных с проблемой принятия гипотезы научным сообществом, можно абстрагироваться, прослеживая логику формирования теоретических схем. В определенных границах допустимо рассматривать выдвижение первых вариантов гипотетических моделей и последующее их обоснование как непрерывный процесс, осуществляемый некоторым “совокупным исследователем” (в нашем примере Нагаока—Резерфорд). В этом случае безразлично, как осуществляется выдвижение гипотезы и ее обоснование — одним ученым или коллективом исследователей, каждый из которых проделывает определенную серию познавательных операций, логически необходимых для построения теоретической схемы.

На основе сказанного можно вновь обратиться к проблеме выбора абстрактных объектов и “сетки” их связей, благодаря которой они образуют гипотетическую модель. Но теперь следует подойти к ней с новых позиций, не апеллируя к “решающим экспериментам” типа резерфордовских опытов с a-частицами.

Прежде всего необходимо выяснить, откуда взялась сама задача построения планетарных моделей атома, если не существовало еще экспериментов, свидетельствующих о наличии атомного ядра.

Анализ состояния физики в период выдвижения первых гипотез о строении атома показывает, что постановка такой задачи была теснейшим образом связана с разработкой электромагнитной картины мира. Эта картина утвердилась благодаря успехам электродинамики в конце XIX века и развивалась по мере все новых экспериментальных и теоретических достижений. Согласно принципам электромагнитной картины мира, все процессы природы должны быть представлены как взаимодействие вещества и эфира. Все силы природы предполагалось унифицировать, сводя различные типы сил к изменениям состояния эфира (“Один эфир для света, теплоты и электричества”, — писал Кельвин в конце XIX века[15]). Считалось, что даже ньютоновский закон всемирного тяготения может быть сведен со временем к передаче сил с конечной скоростью в эфире[16]. Взаимодействие эфира с атомами вещества рассматривалось как источник возникновения зарядов[17].

Первоначально, согласно программе Максвелла и его последователей (например, Ленарда, Герца), предполагалось, что заряды можно представить как особые процессы возмущения эфира[18] (основанием тому была ключевая идея максвелловской теории электромагнитного поля о тождественности тока смещения току проводимости, что позволяло представить плотности зарядов-токов в форме потока электромагнитного поля). Однако под влиянием идей атомистики в физике неоднократно высказывались гипотезы о возможности распространить принцип атомизма и на заряды. Эти идеи нашли эмпирическое и теоретическое подтверждения после открытия электронов и разработки электродинамики Лоренца, основанной на представлении о зарядах-токах как о системе электронов, взаимодействующих с электромагнитным полем. После этого в картину мира окончательно вошло новое представление о зарядах. Они стали рассматриваться в качестве особых частиц вещества — электронов (“атомов электричества”), взаимодействие которых с электромагнитным полем (эфиром) было представлено как глубинное основание всех физических процессов. Тогда в физической картине мира кроме “атомов вещества” и “эфира” появился новый элемент — “атомы электричества”, и возникла проблема их отношения к атомам “обычного” вещества. Огромный интерес к вопросам строения вещества, который появился в физике в конце XIX — начале XX века, во многомбыл генерирован именно этой проблемой[19]. Обсуждая ее, физики прежде всего поставили вопрос: не входят ли электроны в состав атома? Конечно, сама формулировка такого вопроса была смелым шагом, посколькуона приводила к новым изменениям в картине мира (нужно было признать сложное строение атомов вещества). Поэтому конкретизация проблемы соотношения атомов и электронов была связана с выходом в сферу философского анализа, что всегда происходит при радикальных сдвигах в картине мира(например, Дж. Дж. Томсон, который был одним из инициаторов постановки вопроса о связи электронов и атомов вещества, искал опору в идеях атомистики Босковича, чтобы доказать необходимость сведения в картине мира “атомов вещества” к “атомам электричества”[20]). Но так или иначе можно зафиксировать, что проблема соотношения электронов и атомов и ее анализ под углом зрения сложности атома была генерирована развитием физической картины мира.

С развитием физики, по мере появления новых экспериментальных данных и теоретических представлений (особенно после открытия радиоактивного распада и создания его теории) конструирование различных моделей строения атома стало у физиков обычным явлением. Однако построение таких моделей началось несколько раньше под влиянием проблемы электрона, введенного в качестве особого элемента в картину физической реальности.

Таким образом, мы вправе сделать вывод, что импульс к построению гипотетических схем структуры атома был дан электромагнитной картиной мира, включившей в свой состав под влиянием предшествующего развития эмпирического и теоретического материала физики и при участии философских идей новые элементы.

Физическая картина мира не только способствует выдвижению проблемы, приводящей к поискам новых гипотетических моделей физики, но и указывает пути ее решения, очерчивает область возможных средств, используя которые можно создавать гипотетические варианты будущих теоретических схем. В нашем примере с планетарной моделью атома нетрудно обнаружить, что сама постановка задачи — свести “атомы вещества” к “атомам электричества” — определяла область исходных абстрактных объектов, которые должны были использоваться для построения модели атома. Это должны быть объекты теории “атомов электричества”, т. е. объекты электродинамики Максвелла — Лоренца — положительные и отрицательные заряды, взаимодействующие через электромагнитное поле. Отношения этих зарядов призваны были представить электрически нейтральный и стабильный атом.

Однако, чтобы построить модель атома, недостаточно было только определить ее элементы. Нужна была еще и “сетка отношений”, в которой эти элементы должны находиться. Выбор элементов будущей гипотетической схемы атома в какой-то мере уже налагает ограничения на характер такой “сетки” (поскольку признаки абстрактных объектов должны соответствовать характеру их отношений в рамках создаваемой модели). В частности, разноименные заряды согласно их основному признаку, по которому они были введены в электродинамику, должны были притягиваться в соответствии с законом Кулона. Значит, проблема состояла в том, чтобы подыскать такие их корреляции, в рамках которых они, несмотря на это притяжение, оставались бы пространственно разделенными и такая их конфигурация была бы стабильной.

Одной из первых моделей атома, предлагающих решения этой задачи, как раз ибыла модель Нагаока. Ее создатель, опираясь на высказанную Кельвиным идею о возможности уподобить конфигурацию зарядов, из которых должен состоять атом, системам тяготеющих масснебесной механики, перенес отношения между стабильными конфигурациями таких масс (например, планет иСолнца в солнечной системе: планеты иее спутников)на заряды, образующие атом.

С этих позиций представить процесс построения модели атома можно таким образом: образ планетной системы был использован в качестве своеобразной структуры, особой сети отношений, в которую должны быть погружены конструкты “электрон” и “положительно заряженная сфера в центре атома”. Нагаока пользовался вначале моделью единичных тел, вращающихся вокруг центрального тела, а затем, с целью найти аналог многоэлектронных орбит, использовал аналогию между ними и кольцами, вращающимися вокруг Сатурна. Соединяя эту сеть отношений, заимствованную из небесной механики, с конструктами электродинамики (замещая материальные точки, изображающие центральное тело и движущиеся вокруг него массы, зарядами), Нагаока получил гипотетическую модель строения атома.

Указанную процедуру выдвижения гипотезы можно было бы описать также в терминах “гештальт-переключения”, как это часто делается в философской литературе (при обсуждении проблемы научного открытия)[21]. Тогда стабильные конфигурации тяготеющих масс небесной механики (типа солнечной системы или планеты со спутниками) предстанут в роли “гештальтов” (или “образцов” по Куну), позволивших в новом свете увидеть проблему строения атома. Однако при таком подходе несколько затемняется важное для логического понимания проблемы структурное расчленение теоретических моделей, а также связь их формирования с процессами переноса абстрактных объектов из других областей знания. Кроме того, существует еще один важный момент, который, на наш взгляд, не учитывается при описании процесса открытия в терминах смены “гештальтов”.

Речь идет об основаниях, благодаря которым происходит создание и применение в науке аналоговых моделей. Следуя Куну, можно говорить лишь о психологической интуиции исследователей, которая выражается в смене образца видения научной ситуации. Вопрос о причинах выбора того или иного образца у Куна, по существу, снимается[22].

Однако постановка такого вопроса как раз и приводит к обнаружению важного аспекта теоретических открытий. Почему, например, исследователи, создающие модели атома, вдруг обратились к представлению о тяготеющих массах? Что обусловило их видение атома как аналога планетной системы? Ведь для того чтобы использовать аналогии, нужно иметь какое-то основание, предположить сходство между двумя типами в общем-то очень разнородных явлений.

Оказывается, такое основание было? и источником его служила электромагнитная картина мира. В этой картине все виды сил природы, в том числе и тяготение, связывались с эфиром. Считалось, что действие тяготеющих масс в принципе можно объяснить свойствами эфира как носителя электромагнитной энергии (в качестве конкретно-теоретического основания приводилось сходство выражений ньютоновского закона всемирного тяготения и закона Кулона для зарядов и указывалось на успешную переформулировку последнего в рамках теории поля)[23].

Одним из первых исследователей, который стал рассматривать взаимодействие зарядов в атоме по образу и подобию взаимодействия тяготеющих масс, был Кельвин. Он в свое время особое внимание уделял проблемам связи тяготения и электромагнетизма и поэтому, может быть, лучше других, был готов к использованию аналогии между тяготеющими массами и зарядами (моменты, относящиеся к психологии открытия). Но, коль скоро было основание для такого шага, сам этот шаг уже может быть рассмотрен как логически оправданный и доступный любому исследователю (логика открытия). В этом отношении показательно, что, несмотря на различие моделей атома, предложенных в начале нашего столетия Кельвиным, Дж. Дж. Томсоном, Нагаока и другими, все они первоначально опирались на аналогию между распределением зарядов и распределением тяготеющих масс[24], пытаясь подобрать такую конфигурацию масс, чтобы, заменив ими заряды, получить стабильный атом.

Таким образом, физическая картина мира не только указывает на область теоретических конструктов, которые могут быть использованы при построении новых теоретических схем науки, но и помогает отыскать определенные отношения таких конструктов. Конструкты и структура, в которой они должны находиться, могут заимствоваться из разных областей знания. Но для переноса структуры нужно увидеть аналогию между объектами исследования уже сложившейся и только формирующейся области теоретического знания. Такое видение физических ситуаций обеспечивает картина мира.

Рассмотренный пример с планетарной моделью атома, которая создавалась в качестве гипотезы до появления “решающих экспериментов”, подтвердивших наличие атомного ядра, позволяет проследить в относительно чистом виде основные особенности построения теоретических схем на начальном этапе их становления.

Главная из этих особенностей состоит в активном целенаправляющем воздействии картины мира на процесс выбора абстрактных объектов и сети их отношений, благодаря объединению которых создаются первые гипотетические варианты теоретических схем. Эта особенность прослеживается и тогда, когда теоретическая схема создается при наличии развитого слоя экспериментов, для объяснения которых она вводится. В этом случае эксперименты облегчают процесс формирования гипотетических вариантов схемы, но они не являются единственным фактором в первоначальном выборе ее абстрактных объектов и их отношений.

Нетрудно, например, установить, что при построении фарадеевской модели индукции, которая создавалась для объяснения уже осуществленных экспериментов, обнаруживших явление электромагнитной индукции, важнейшую роль как в выборе абстрактных объектов, так в нахождении их связей сыграла развиваемая Фарадеем картина физической реальности. В ней все электрические и магнитные процессы рассматривались как проявление некоторой единой сущности, а центр тяжести анализа этих процессов переносился с зарядов и магнитов на пространство между ними, которое рассматривалось как “заполненное кривыми электрических и магнитных сил”. Эти первоначальные представления картины мира, выработанные Эрстедом, Воллостоном и Фарадеем, основывались на предшествующих достижениях электродинамики, рассмотренных под углом зрения философских идей единства мира и единства материи и силы.

Опираясь на эту картину физической реальности, Фарадей при построении теоретической схемы электромагнитной индукции перенес на новую область выработанное в магнитостатике представление о перемещениях магнитных силовых линий в пространстве. Таким путем было введено одно из главных отношений между проводящим веществом и силовыми линиями в модели индукции, а именно, что э. д. с. появляется тогда, когда число силовых линий, пересекающих проводник, меняется во времени в каждой единице его объема.

Сквозь призму этого представления можно было легко понять все эффекты, возникающие при относительном движении проводников и магнитов. Но из знания самих этих эффектов представление о силовых линиях вывести было чрезвычайно трудно, а практически и невозможно. Достаточно вспомнить, насколько неожиданным для современников Фарадея было его объяснение явлений электромагнитной индукции, хорошо известных из экспериментов, чтобы убедиться, что само по себе знание таких экспериментов отнюдь не подсказывало идею связи между э.д.с. индукции и изменением числа силовых линий в проводнике. В этом отношении особенно характерно неожиданное объяснение Фарадеем опыта Араго. Суть опыта состояла в следующем: если над подвешенным (ненамагничивающимся) медным диском вращать магнит, то диск тоже начинает вращаться. Все знали этот опыт, но только Фарадей сумел объяснить его: при вращении магнита в пространстве перемещаются окружающие его силовые линии и, пересекая проводящее вещество (медный диск), порождают в нем индукционные токи, что делает на время диск источником магнетизма (ток рождает магнетизм) и приводит его во взаимодействие с прямолинейным магнитом, вызывая вращение диска. Таким образом, чтобы ввести такое объяснение, нужно было заранее иметь картину движения магнитных силовых линий в пространстве. Но эта картина не следовала из самих опытов по индукции. Фарадей выработал ее в магнитостатике, а затем экстраполировал на область новых явлений. Процесс такой экстраполяции стал возможен только благодаря выработанной Фарадеем картине мира, согласно которой все процессы электромагнетизма следовало объяснять исходя из “конфликта” электрических и магнитных сил в пространстве.

Образ изменения направлений силы в пространстве, как причины всех электромагнитных явлений, постоянно был перед внутренним взором Фарадея. Поэтому для него было совершенно естественно использовать модели магнитостатики, основанные на представлении о магнитных силовых линиях, в качестве аналогов при объяснении электромагнитной индукции.

Отметим также, что сам перенос моделей из одной области знаний об электричестве и магнетизме в другую был возможен только потому, что фарадеевская картина физического мира постулировала связь предметов исследования каждой из таких областей. Если учесть, что в этот же период Фарадею приходилось доказывать, что различные виды электричества (электричество трения, гальваническое, магнитоэлектричество и т. д.) —суть проявления одного и того же электричества, то подобные переносы моделей выглядят отнюдь не тривиальными.

После того как картина мира стимулировала выбор определенных типов объектов и их отношений для создания гипотетической модели, экспериментальные ситуации корректируют и уточняют гипотезу (например, представление о возникновении в проводнике э. д. с. индукции является результатом подобного типа корректировки). Но только одни эксперименты не могут определить выбор теоретических средств для построения гипотетических моделей в науке.

Итак, можно заключить, что построение теоретической схемы на стадии гипотезы в классической науке начиналось с картины мира, которая помогала поставить задачу исследования и указывала средства ее решения.

Вводя общие представления о структуре природных взаимодействий, картина мира тем самым указывает, какие области науки имеют сходные предметы исследования. Так возникает “подсказка”, откуда транслировать абстрактные объекты как строительный материал для будущих теоретических схем. В то же время картина мира помогает отыскать и предварительную сетку отношений, структуру, с которой должны быть соединены такие объекты. Средством для переноса указанной структуры служит использование теоретических схем одной области в качестве аналоговых моделей для другой области исследования.

В рассмотренных выше случаях такая структура вводилась в форме наглядного представления о связях, которым должны удовлетворять абстрактные объекты новой области знаний, подставляемые вместо прежних элементов в аналоговую модель. Это, например, представление о движении материальных точек вокруг центрального тела, введенное в небесной механике и использованное при построении планетарной модели атома; или картина движения магнитных силовых линий, пересекающих тела, которую Фарадей экстраполировал из области магнитостатики на область явлений электромагнитной индукции (для создания гипотетической схемы электромагнитной индукции достаточно было подставить в аналоговую модель, заимствованную из магнитостатики, вместо конструкта “тело вообще” новый абстрактный объект — “проводящее вещество, в котором возникает индукционная э. д. с.”) .

В обоих приведенных примерах структура, в которую должны быть “погружены” абстрактные объекты создаваемой теоретической схемы, выражалась в виде наглядного образа корреляций между элементами аналоговой модели и фиксировалась посредством содержательных описаний типа: “материальные точки вращаются вокруг притягивающего центра”, “силовые линии пересекают тела” и т. д.

Но в принципе эта же структура (“сетка отношений”) может быть представлена и в форме математических зависимостей. Тогда ее перенесение на новую область означает применение в этой области соответствующих математических средств (уравнений, которые призваны связать новые теоретические конструкты). Такая переброска уравнений осуществляется по уже описанному рецепту. Картина мира помогает определить, какие теоретические схемы сложившихся областей знания могут быть использованы в функции аналоговых моделей по отношению к новому предмету исследования. Тогда уравнения, связанные с такими аналоговыми моделями, переносятся в новую область знаний и соединяются там с новыми абстрактными объектами, из которых строятся гипотетические варианты будущих теоретических схем. Так, уравнения, применяемые для описания конфигурации небесных тел в механике, были использованы Нагаока вместе с планетарной моделью при описании и объяснении строения атома. Нагаока использовал их как средство расчета при решении проблемы стабильности атома, применяя также и некоторые уравнения электродинамики (использование последних было необходимо в силу того, что исходные абстрактные объекты модели заимствовались из электродинамики).

В классической физике использование математических средств в теоретическом исследовании обязательно было связано с предварительным построением содержательно выраженной теоретической модели, хотя бы в форме гипотетической конструкции. Часто процесс соединения такой модели с уравнениями мог быть отделен во времени от ее первоначального построения (примером тому могут служить созданные Фарадеем теоретические схемы электромагнитной и электростатической индукции). В таком случае гипотетическая модель предварительно проходила этап эмпирического обоснования и превращалась в теоретическую схему, которая обеспечивала объяснение и предсказание фактов на основе качественного закона (типа фарадеевского закона индукции). Но затем наступал этап поиска количественной, математической формулировки этого закона. Он заканчивался введением соответствующего уравнения, по отношению к которому теоретическая схема представала как его интерпретация.

Важно, однако, отметить, что соединение готовой теоретической схемы с уравнениями чаще всего сопровождается изменением самой схемы. Уравнения, применяемые в качестве средств теоретического описания, часто вводят новые отношения между абстрактными объектами теоретической схемы, что требует наделить такие объекты новыми свойствами. Например, к рядуизменений в фарадеевских схемах электростатической и электромагнитной индукции привело произведенное Максвеллом соединение этих схем с уравнениями Эйлера (ниже, когда речь пойдет о построении Максвеллом развитой теории электромагнетизма, мы подробное остановимся на этих изменениях).

Эту же особенность теоретического поиска можно проследить и на других исторических примерах. Чтобы выяснить более конкретно, каким образом происходит изменение уже обоснованной опытом теоретической схемы под влиянием вносимого в теорию математического аппарата, разберем в качестве одного из таких примеров ситуацию, возникшую в электростатике в связи с формулировкой знаменитого закона Кулона.

В период, непосредственно предшествующий этому открытию, в электростатике была создана система теоретических представлений о взаимодействии заряженных тел. Первоначально эти представления были выражены в виде наглядной теоретической модели, объясняющей процессы притяжения и отталкивания наэлектризованных тел. Такая модель была создана усилиями Эпинуса, Кевендиша, Пристли и самого Кулона и требовала рассматривать взаимодействие тел, содержащих электричество, как процесс передачи в пространстве сил, которые возникают при воздействии друг на друга двух типов “электрического флюида” (положительного и отрицательного). Каждому такому флюиду приписывалось свойство концентрироваться в телах. В зависимости от плотности концентрации происходило ослабление или усиление сил взаимодействия между телами, содержащими “электрический флюид”.

Таким образом, теоретическая схема электростатических взаимодействий тел, построенная Эпинусом, Кевендишем, Пристли и Кулоном, вводила абстрактные объекты “плотности электрического флюида” и “силы”, действующие между “электрическими флюидами”.

Корреляции между указанными абстрактными объектами характеризовались следующим образом: считалось, что два одинаковых флюида, содержащиеся в телах, отталкиваются, а два разноименных — притягиваются с силой, прямо пропорциональной их плотности в телах иобратно пропорциональной расстоянию между телами. Эта характеристика соответствовала качественномувыражению закона электростатического взаимодействия наэлектризованных тел. Поиск количественной формулировки закона потребовал найти точное математическое выражение зависимости между плотностями флюида в телах, расстояние между ними и величиной действующих сил. Пристли и Кевендишем была высказана гипотеза о том, что характер этой зависимости тот же, что и у взаимодействия между точечными тяготеющими массами ньютоновской механики[25] Кулон, приняв эту гипотезу, установил позднее ее справедливость в экспериментах с крутильными весами[26]. Следует отметить, что, как только эта гипотеза была принята, соединение уравнения для взаимодействия тяготеющих масс с моделью взаимодействия “электрических флюидов” сразу же трансформировало последнюю. Это видно хотя бы из кулоновских формулировок законов для заряженных тел. Они выражаются уже не в терминах плотности электрического флюида в протяженных телах, а в терминах “бесконечно малых частиц” такого флюида, его плотностей в точках[27].Последнее означает, что вместе с гипотетическим уравнением для взаимодействия зарядов была введена и новая теоретическая схема, в которой появились такие абстрактные объекты, как точечные заряды (“плотности электрического флюида в точке”). Обоснование Кулоном справедливости указанных гипотез привело к открытию знаменитого закона электростатики[28].

Таким образом, процедура математизации теоретических знаний нередко приводит к изменениям первоначально введенных теоретических схем. Однако в силу таких изменений они из ранга доказанных и обоснованных теоретических схем вновь переводятся в ранг гипотетических конструкций, которые нуждаются в обосновании. Поэтому в классической физике можно говорить о двух стадиях построения частных теоретических схем как гипотез: стадии их конструирования в качестве содержательно-физических моделей некоторой области взаимодействий и стадии возможной перестройки теоретических моделей в процессе их соединения с математическим аппаратом.

На высших ступенях развития теоретических знаний эти два аспекта гипотезы сливаются. Но на ранних этапах эволюции физики, когда только начинали формироваться теоретические знания о новых областях явлений, эти два аспекта построения гипотетических вариантов теоретической схемы могли быть разделены.

Важно, однако, что в обоих случаях этап выдвижения гипотез протекает по общим законам. Даже тогда, когда речь идет о перестройке теоретической схемы под влиянием математических средств, познавательное движение воспроизводит все основные черты, свойственные процессу формирования гипотетической модели. На этом этапе математические средства переносятся в новую область с помощью аналоговых моделей (весь этот процесс выбора и использования аналогий целенаправляет физическая картина мира).

Несколько ниже мы покажем, как протекал этот процесс применительно к теоретическим схемам электромагнитной и электростатической индукции, созданных Фарадеем. Пока же отметим, что у Максвелла средством соединения теоретических схем электростатической и электромагнитной индукции с уравнениями служили аналоговые гидродинамические модели, которые позволили перенести уравнения гидродинамики в новую область знаний. Что же касается самого основания для аналогии между процессами гидродинамики и областью электрических и магнитных взаимодействий, то оно коренилось в принятой Максвеллом фарадеевской картине физической реальности. Последняя, как показано выше, изображала взаимодействие в виде непрерывного изменения сил в пространстве, а поэтому легко позволяла увидеть аналогию между механикой сплошных сред и электромагнетизмом.

Точно так же перенос уравнения Ньютона для тяготеющих масс на область электростатических взаимодействий при выводе закона Кулона был обусловлен применением аналоговой модели точечных масс, связанных силами тяготения, к ситуации с заряженными телами. Сама же аналогия такого типа была возможна только благодаря тому, что после Франклина под влиянием экспериментальных и теоретических успехов “физики электричества и магнетизма” Эпинусом, Саймером, Пристли была разработана картина физической реальности, которая была модифицированным вариантом ньютоновской картины мира. Она предполагала, что количество материи, характеризующее массу ньютоновских корпускул, может соединяться с некоторым количеством материи невесомого электрического флюида и что нарядус механическими силами в природе действуют электрические и магнитные силы, которые мгновенно передаются от одного тела к другому в абсолютном пространстве.

Из сказанного видно, что физические картины мира, участвуя в формировании теоретических схем на уровне их выдвижения как гипотез, определяют стратегию теоретического поиска. Они ориентируют исследователя, в какой области знаний физики он может заимствовать исходные абстрактные объекты для построения новых теоретических схем, и помогают найти сеть связей таких объектов, выражаемую как в содержательной форме, так и в виде математических зависимостей, которые могут служить математическим аппаратом будущей теории. Поэтому, если исследователь выбрал картину мира, то он тем самым выбрал программу будущего теоретического движения, глобальную стратегию теоретического поиска.

Эвристическая роль картин мира в процессе формирования теоретических знаний не раз отмечалась в философской и историко-физической литературе. На наш взгляд, наиболее полно этот анализ проделан в отечественных исследованиях. Вышеизложенные рассуждения претендуют на продолжение и конкретизацию таких исследований применительно к проблеме механизмов формирования гипотетических моделей, лежащих в основании научной теории.

В зарубежной логико-философской литературе, посвященной проблемам эпистемологии, долгое время под влиянием позитивистской традиции при анализе процесса формирования теории исключалась сама постановка вопроса о роли в этом процессе картин мира. Во многом именно с этим был связан отказ от рационального анализа процесса научного открытия. Считалось, что сам акт выдвижения гипотезы является только продуктом смелой догадки исследователя (и дело психолога, а не логика разбирать основания такой догадки)[29].

Некоторый поворот в отношении “философии науки” к проблемам, которые ранее квалифицировались как “бессмысленная метафизика”, произошел в постпозитивистский период западной философии науки(Т. Кун, С. Тулмин, П. Фейерабенд, М. Поляни, И. Лакатос и др.).

Однако недостаточно дифференцированное описание структуры теоретических знаний не позволило им четко различить такие его компоненты, как картина мира и теоретическая модель. Выше уже отмечалось, что основные понятия в концепциях Куна, Лакатоса, Тулмина и других, а именно понятия “парадигмы”, “исследовательской программы”, “рациональных идей относительно регулярного порядка Природы” употребляются весьма неоднозначно.

Если бы, например, Лакатос более дифференцированно рассматривал структуру научного знания, то уже в рамках его концепции можно было бы конкретизировать идею различных типов исследовательских программ, которые отличаются по широте охвата явлений и формам их обобщения. Картина мира выступила бы как ядро глобальной исследовательской программы, относительно которой формируются более локальные исследовательские программы, обладающие своим ядром и своим “предохранительным поясом защищающих гипотез”. Но поскольку у Лакатоса подобной классификации исследовательских программ не было выработано, а лишь намечен общий подход, постольку сам термин “исследовательская программа”, обозначая разнородные компоненты науки, не вносит ясности в их соотношение и взаимодействие. В свою очередь, это не позволяет исследовать конкретные механизмы такого взаимодействия и выявить конкретные процедуры выдвижения научной гипотезы. Та же ограниченность присуща исследованиям Куна, Тулмина и других представителей постпозитивизма.

Существует, однако, один аспект, который особо подчеркнут у Лакатоса и Куна и который следует отнести к достоинствам их концепций: это — идея борьбы исследовательских программ (наличия нескольких парадигм, по терминологии Куна), которые характеризуют развитие научного знания. Применительно к естественнонаучным картинам мира, как определителям стратегии теоретического поиска, данное положение означает, что на одном и том же этапе эволюции науки могутсоперничать несколько вариантов картины мира. Последнее, по-видимому, особенно характерно для стадии становления частных теоретических схем, которые еще не синтезированы в единой развитой теории и отражают отдельные существенные черты и аспекты новой области взаимодействий. Так, из истории классической электродинамики отчетливо видно, как примерно в один период складываются два альтернативных подхода к анализуэлектромагнитных взаимодействий: картина мира, предполагающая описание взаимодействий природы с позиций мгновенной передачи сил по прямой в пустоте (развиваемая в электродинамике Эпинусом, Пристли, Кулоном, Ампером, Вебером), и картина мира, базирующаяся на представлении о “кривых линиях сил”, заполняющих пространство между телами (Эрстед, Воллостон, Фарадей, Максвелл). Аналогичным образом можно выделить конкурирующие картины мира, определившие борьбу картезианского и ньютоновского направлений в механике.

Каждая из выдвигаемых в науке физических картин мира проходила длительную эволюцию, изменяясь и уточняясь под воздействием все новых результатов теории и эксперимента, которые она генерировала.

Исследователь, приступая к решению тех или иных задач, уже самим их выбором неявно выбирает и картину мира. В этом смысле Кун прав, когда отмечает, что выбор парадигмы определяет выбор научных проблем. Различие в картинах мира, принятых разными научными направлениями, способно породить и различие в выдвигаемых ими проблемах. Как подчеркивает Кун, “парадигма одного научного сообщества” может даже исключить постановку задач, которые считаются главными для другого сообщества. Похожую мысль, но сформулированную в терминах “методологии исследовательских программ”, можно найти у Лакатоса, который указывает, что ядро программы обеспечивает положительную и отрицательную эвристику, т. е. определяет круг главных проблем и методов исследования и в то же время может запретить постановку ряда других проблем, как не имеющих смысла в рамках исследовательской программы.

В этоместь доля истины. Понятно, например, что для сторонников амперовского направления в электродинамике не имела смысла главная проблема фарадеевского направления — исследовать формы линий электрических и магнитных сил в пространстве и характер их изменения во времени. Конечно, несовместимость задач двух различных направлений исследований, в основе которых лежат различные картины физической реальности, никогда не бывает абсолютной (эту сторону вопроса Кун недостаточно учитывает, излишне преувеличивая несовместимость постановки исследовательских проблем в рамках различных парадигм). Принимая во внимание то, что конкурирующие теории должны объяснять некоторую общую для них совокупность экспериментальных фактов, даже у альтернативных направлений исследований будут существовать общие исследовательские проблемы. Однако сам подход к их решению будет различным, ив этом смысле вполне правомерно считать, что ядро исследовательской проблематики и саму форму постановки теоретических задач во многом определяет картина мира. Выбор исследователем картины мира позволяет не только установить круг теоретических задач, но и помогает отыскать определенные средства их решения. В теоретических исследованиях в качестве таких средств выступают некоторые типы абстрактных объектов, уже накопленные предшествующим развитием науки, и математические аппараты, сформировавшиеся в определенных областях научного знания. Картина мира ориентирует исследователя на использование этих средств, что является необходимым условием выдвижения новых гипотез.

Иногда для конструирования новых теоретических схем на стадии их формирования в качестве гипотез исследователю достаточно использовать уже сложившуюся в науке картинумира. Так, например, обстояло дело с ситуацией открытия Кулоном теоретического закона, описывающего взаимодействие зарядов. Гипотеза о бесконечно малых флюидах возникла без каких-либо существенных предварительных корректив в картине мира, развитой Эпинусом, Саймером и Пристли. Но часто при создании новых теорий приходится вносить изменения в ранее сложившиеся картиныфизической реальности и, опираясь на перестроенную картину, выдвигать новые гипотетические модели объясняемых явлении. Так поступал, например, Галилей, разрабатывая теоретические схемы равномерного прямолинейного движения, свободного падения тел, движения по наклонной плоскости и т. д. Аналогичнымобразом действовал Фарадей при теоретическомобъяснении опытов Эрстеда, а затем явлений электромагнитной и электростатической индукции. Для того чтобы создать гипотетические схемы, призванные объяснить соответствующие эксперименты, Фарадей должен был предварительно выдвинуть новое представление о пространстве между телами, предположив, что оно заполнено “кривыми электрических и магнитных сил”. Само же это представление уже вносило радикальные изменения в физическую картину мира. Изменения такого типа всегда являются достаточно революционным шагом и требуют привлечения философских идей, обеспечивающих особое рассмотрение существующего эмпирического и теоретического материала. Импульсом к таким изменениямобычно служат неожиданные, с точки зрения прежних представлений о природе, экспериментальные факты и теоретические выводы (например, в разработке фарадеевской картины мира важную роль сыграло открытие Эрстедом “вращательного воздействия” тока на магнитную стрелку и обнаружение самим Фарадеем вращения магнитной стрелки под действием магнитных сил, порождаемых током; это натолкнуло на мысль о вихревом характере магнитных сил).

Но само осмысление таких фактов и выводов — весьма тонкий вопрос, в решении которого участвуют философские идеи и многочисленные факторы социокультурной детерминации познания. Поскольку картина мира служит своеобразным мостиком между генерированной ею “популяцией” теоретических знаний и культурой, в которую должны быть вписаны эти знания, постольку в становлении картины мира так или иначе участвуют ценностные факторы. В определенном смысле можно считать, что такие факторы оказывают воздействие и на процесс формирования гипотетических моделей науки.

Однако если абстрагироваться от моментов психологии творчества и рассмотреть только логику открытия, то воздействие ценностных факторов на выдвижение конкретно-научных гипотез всегда предстает как опосредованное картиной мира. Последнее обстоятельство позволяет выделить в проблеме формирования гипотезы два аспекта: 1) анализ механизмов изменения в картине мира (здесь следует учитывать воздействие отображаемых на нее эмпирических и теоретических знаний, с одной стороны, и воздействие философских идей и ряда социокультурных факторов, с другой); 2) анализ механизмов воздействия картины мира на формирование теоретических моделей.

В исследовательской практике эти аспекты взаимосвязаны, и подчас складывается впечатление, что все указанные стороны процесса открытия как бы склеены друг с другом. Но в анализе эти стороны необходимо различать.

Часто такое различение бывает затруднено тем, что исследователь, внося довольно-таки существенные изменения в сложившуюся картину физической реальности, не описывает их, а иногда и не осмысливает как глобальное изменение стратегии теоретического поиска (хотя они, в сущности, являются таковыми).

Новые представления о системной организации изучаемых наукой процессов природы, которые непосредственно предшествуют выдвижению конкретно-научной гипотезы, могут быть введены имплицитно как результат выдвижения нового физического принципа. Так, фарадеевская идея пространства, заполненного изменяющимися линиями сил, предлагалась вначале как физический принцип, относящийся только к электрическим и магнитным силам. Но по текстам фарадеевских “Экспериментальных исследований по электричеству” нетрудно установить, что этот принцип у самого Фарадея осмысливался через представление о пространстве, непрерывно заполненном материей, в которой есть тела как центры сил и в которой силы передаются от точки к точке. Это была новая картина природы (в буквальном смысле этого слова), вводящая представление о полях сил как особой реальности[30]. Возможно, вначале она не имела столь четкого выражения, которое приобрела после экспериментальных и теоретических исследований Фарадея, доказавших реальное существование электрических и магнитных силовых линий. Но в общем виде она, несомненно, выдвигалась Фарадеем с самого начала (следует учесть, что у Эрстеда, на идеи которого опирался Фарадей, уже можно найти похожие представления о пространстве как арене “конфликта сил”).

Причины, по которым исследователь не “обнародует” первичные формы картин мира, коренятся в том, что вначале эти картины выступают только как предварительные образы физической реальности, которые еще мало имеют подтверждающих экспериментальных и теоретических результатов. В какой-то мере они, конечно, должны опираться на экспериментальные факты и теоретические обобщения предшествующего периода развития науки. Ведь само их возникновение обязано рассмотрению с новых позиций того эмпирического и теоретического материала, который выглядел аномалией по отношению к ранее принятой физической картине мира или вызывал трудности при его согласовании с указанной картиной. Однако ассимилировать уже известные факты еще недостаточно, чтобы утвердиться в науке в статусе новой картины физической реальности. Все зависит от того, насколько генерированные новой картиной мира эксперименты и теоретические гипотезы дадут плодотворные результаты, а отчасти и от того, насколько успешно новая картина физической реальности сможет ассимилировать результаты, полученные в рамках конкурирующих с ней исследовательских направлений.

Если картина мира проходит все эти испытания, то она из зародышевой стадии переходит в зрелое состояние. На этом этапе она открыто пропагандируется исследователями и принимается в качестве общей схемы видения исследовательских ситуаций, или, выражаясь языком Т.Куна, становится “парадигмой”, принятой широким научным сообществом.

Но не всем предварительно выдвинутым картинам мира уготована такая судьба. Многие из них оказываются непродуктивными и гибнут, не выходя из эмбрионального состояния. Поэтому исследователь, сформулировав для себя новую систему представлений о физической реальности, не спешит ее выдвинуть в качестве картины мира до тех пор, пока на ее основе не будет развернута серия гипотез, которые пройдут обоснование опытом и, превратясь в теорию, не предскажут новые, ранее неизвестные факты. Именно поэтому бывает трудно выявить картину мира как основу определенного направления исследований.

Однако с принципиальной точки зрения важно, что она существует и что само выдвижение гипотез на этой стадии не обходится без картины мира. Ее функции в начальной фазе исследований заключаются в том, что она целенаправляет построение гипотетических моделей, подсказывая, из каких областей уже сложившегося знания черпать их абстрактные объекты и структуру, в которую они должны быть погружены.

Обоснование гипотезы и превращение ее в теоретическую модель объекта

Гипотетические модели обретают статус теоретических представлений о некоторой области взаимодействий только тогда, когда пройдут через процедуры эмпирического обоснования. Это особый этап построения теоретической схемы, на котором доказывается, что ее первоначальный гипотетический вариант может предстать как идеализированное изображение структуры именно тех экспериментально-измерительных ситуаций, в рамках которых выявляются особенности изучаемых в теории взаимодействий.

На наш взгляд, в исследованиях по методологии науки не обращают достаточного внимания на эту сторону дела и ограничиваются простой констатацией того факта, что вводимая теоретическая модель принимается за изображение структуры исследуемого объекта в том случае, если выведенные в ее рамках предсказания эмпирических зависимостей согласуются с зависимостями, полученными на базе реального эксперимента.

Данное утверждение, конечно, не содержит принципиально ничего неверного, однако в силу своего чисто описательного характера оно не указывает путей к объяснению предсказательных функций теоретической схемы и не вскрывает объективных истоков ее содержания.

При конструировании ее гипотетического варианта исследователь наделял абстрактные объекты, которые использовал в качестве исходного материала для построения теоретической схемы, новыми гипотетическими признаками.

Теоретический закон, выражающий связь между указанными гипотетическими признаками абстрактных объектов, на этом этапе тоже является гипотезой. На первый взгляд кажется, что его легко можно обосновать, проверив в экспериментах предсказания, полученные на основе закона. В действительности же такое обоснование — отнюдь не простая процедура.

Рассмотрим с этой точки зрения конкретную ситуацию обоснования гипотетически введенного закона, имевшую место в реальной истории науки. Обратимся к тому периоду развития электростатики, когда Кулон проверял в опыте справедливость гипотетически введенного уравнения для взаимодействия наэлектризованных тел.

Хорошо известно, что в опытах с крутильными весами Кулон получил эмпирическую зависимость, которая совпадала с гипотетическим законом для зарядов (еще раз подчеркнем, что Кулон не выводил своего закона только из экспериментов; приступая к эксперименту с крутильными весами, он уже имел гипотезу, которую проверял опытными фактами). Но переход от гипотетического уравнения к его проверке в эксперименте был не простым шагом.

В опыте Кулон оперировал с объемными шарообразными наэлектризованными телами. Закон же Кулона, введенный в качестве гипотезы вместе с моделью взаимодействия зарядов, был сформулирован не для протяженных тел, а для точечных зарядов (мы будем употреблять современный термин “заряд” вместо кулоновского “порция электрического флюида заданной плотности”, учитывая, что смысл этих терминов идентичен). И, строго говоря, было неясно, можно ли переходить от величины точечного заряда к величине заряда, распределенного по объему некоторого тела. Иными словами, для того чтобы проверять гипотетический закон, нужно было иметь рецептуру связи между ним и величинами, измеряемыми в опыте. А этой-то рецептуры у Кулона вначале не было. Чтобы получить ее, нужно было доказать, что гипотетическое свойство заряда “быть точечным” не противоречит тем характеристикам взаимодействия заряженных тел, которые были выявлены в реальных экспериментах электростатики. Доказательство такого рода состояло во введении точечного заряда как идеализации, опирающейся на реальные эксперименты электростатики. Из экспериментов было известно, что заряд распределяется по поверхности тела. Далее было доказано, что в разных по объему телах можно сконцентрировать заряд одинаковой плотности, а в одном и том же теле — заряды разной плотности. Опираясь на эти свойства, можно было осуществить следующий мысленный эксперимент: мысленно уменьшая объем тела, сохранять в нем заряд одной и той же плотности и в пределе перейти к бесконечно малому объему заряда.

Таким образом, гипотетическая модель взаимодействия точечных зарядов оказывалась обоснованной в качестве идеализированной схемы реальных опытов. Из этого обоснования как раз и следовал рецепт связи между величиной точечного заряда и величиной заряда, распределенного по объему тела. Получалось, что если выбрать достаточно малое шарообразное заряженное тело, то оно должно взаимодействовать с другим заряженным телом так, будто их заряды расположены в центре тел. Значит, в опыте можно было проверять взаимодействие тел, заряженных некоторым количеством электричества, измеряя расстояние между центрами тел, и изучать, как меняется электрическая сила в зависимости от расстояния.

Из сказанного видно, что процедура обоснования гипотетически введенной модели предполагает особую проверку признаков, которыми были наделены ее абстрактные объекты. Эти объекты как бы заново “выстраиваются” путем идеализации реальных экспериментов, для объяснения и предсказания которых предназначалась модель. После этого гипотетическая модель предстает в качестве идеализированной схемы реальных экспериментально-измерительных ситуаций той области взаимодействий, на объяснение которой она претендует. Такое обоснование превращает гипотетическую модель в теоретическую схему данных взаимодействий.

Можно в общем виде сформулировать основные требования, которым должно удовлетворять обоснование гипотетической модели. Предположив, что она применима к новой, еще не освоенной теоретически, предметной области, исследователь тем самым допускает: во-первых, что гипотетические признаки абстрактных объектов модели могут быть сопоставлены с некоторыми отношениями предметов экспериментальных ситуаций именно той области, на объяснение которой претендует модель; во-вторых, что такие признаки совместимы с другими определяющими характеристиками абстрактных объектов, которые были обоснованы предшествующим развитием познания и практики. Правомерность таких допущений следует доказывать специально. Это доказательство производится путем введения абстрактных объектов как идеализаций, опирающихся на новый опыт. Гипотетически введенные признаки абстрактных объектов получают в рамках мысленных экспериментов, соответствующих особенностям тех реальных экспериментально-измерительных ситуаций, которые призвана объяснить вводимая теоретическая модель. После этого проверяют, согласуются ли новые свойства абстрактных объектов с теми, которые оправданы предшествующим опытом.

В этом процессе обоснования модели автоматически создаются операциональные определения тех основных физических величин, которые фигурируют в формулировке теоретического закона. Операциональные определения предстают как описания идеализированного эксперимента и измерения, в рамках которых вводится соответствующая величина, и описание способов построения соответствующего идеализированного эксперимента на базе тех реальных экспериментов и измерений, которые обобщает теория. Таким путем достигается связь физических величин, введенных в уравнениях теории, с опытом в теории появляется рецептура этой связи, создаются правила соответствия.

Весь этот комплекс операций, обеспечивающий обоснование признаков абстрактных объектов теоретической модели опытом, будем называть конструктивным введением абстрактных объектов, а теоретическую схему, удовлетворяющую описанным процедурам — конструктивно обоснованной.

Поскольку при построении модели как гипотезы всегда происходит наделение исходных объектов новыми признаками, конструктивное введение этих объектов обязательно даже тогда, когда, казалось бы, гипотетическая модель просто и наглядно сопоставляется с соответствующими экспериментальными ситуациями.

Никакая внешняя наглядность и очевидность модели не гарантирует того, что гипотетические признаки ее абстрактных объектов имеют основание в опыте. Наглядность и очевидность могут быть связаны с тем, что эти признаки ассоциируются с экспериментами других областей знания — тех, откуда заимствовался каждый такой объект на гипотетической стадии построения модели. Но модель предназначается для объяснения новой области взаимодействий, и ее нужно обосновать как идеализированную схему именно тех экспериментов, которые относятся к новой области. Поэтому даже в относительно простых ситуациях исследователь обязан доказывать, что каждый гипотетический признак абстрактных объектов вводимой теоретической модели может быть получен за счет идеализаций, опирающихся на объясняемые данной моделью опыты.

С этой точки зрения весьма характерным примером может служить деятельность Фарадея по обоснованию созданной им теоретической схемы электромагнитной индукции. На первый взгляд кажется, что эта схема весьма просто проецировалась на эксперименты по изучению электромагнитной индукции. Однако внимательный анализ обнаруживает, что здесь возникали довольно-таки непростые проблемы.

Как уже отмечалось, абстрактные объекты “проводящее вещество” и “магнитные силовые линии” при построении модели электромагнитной индукции были перенесены из области знаний о токе проводимости и магнитостатики. Когда эти объекты были соединены в рамках модели электромагнитной индукции, они были подвергнуты перестройке. Конструкт “проводящее вещество” ранее определялся по ряду признаков, связанных протеканием тока в проводнике (сила тока, напряжение, сопротивление). Но в модели индукции он должен был определяться еще и по признаку возникновения в нем э. д. с. индукции. Аналогичным образом объект “силовая линия” определялся в магнитостатике по признаку “ориентировать определенным образом пробный магнит”. Перенесение же его в модель индукции потребовало определить этот объект также и через свойство “порождать в проводнике э. д. с.”. Важным моментом всей этой деятельности было то, что присоединение нового признака к каждому из отмеченных абстрактных объектов одновременно предполагало сохранение и их прежних признаков — свойства проводящего вещества “быть проводником” и свойства силовой линии “репрезентировать величину и направление магнитной силы”. Но если эти признаки были обоснованы по отношению к опытам с током проводимости и взаимодействию магнитов в магнитостатике, то по отношению к опытам по изучению электромагнитной индукции они обоснованы не были. В новой модели они становились гипотетическими признаками, правомерность введения которых приходилось специально доказывать.

В текстах Фарадея отчетливо обнаруживаются следы такого доказательства. Так, объясняя явление электромагнитной индукции действием силовых линий на проводник, Фарадей ввел новое определение силовой линии через ее отношение к проводнику, в котором может индуцироваться ток. Магнитная силовая линия характеризуется уже тем, что если поставленная “поперек нее проволока двигалась бы вдоль в любом направлении, в ней не было бы стремления к индукции, тогда как при движении в любом другом направлении такое стремление имело бы место”[31]. Это определение представляет собой описание особой процедуры мысленного эксперимента, опирающегося на реальную практику, в ходе которого доказывалось, что объект “магнитная силовая линия” может быть введен по признаку “индуцировать в проводнике ток” без разрушения всех остальных определяющих его существенных свойств. На первый взгляд такого рода доказательство представляется излишним, поскольку прямой эксперимент убеждает, что “магнитная сила” не меняет своей природы при проведении опытов по электромагнитной индукции, что легко устанавливается при простом перенесении магнита из одной экспериментальной ситуации в другую. Тем не менее Фарадей специально проводит описанное доказательство, учитывая, что на уровне теоретического описания силовые линии выступают в качестве идеализированного объекта. Они рассматриваются как относительно независимые от характера источника магнетизма “самостоятельные сущности”, помеченные как носители некоторых абстрагированных из реальности свойств. На этом уровне перенос объектов одной модели в другую вовсе не доказывает их тождественности. Необходимо обосновать это положение, построив соответствующий абстрактный объект в системе мысленного эксперимента, с обязательным условием, что последний будет проецироваться на экспериментальный базис, который подлежит обобщению в рамках создаваемой теоретической схемы. Только после этого перенесенный из других областей знания абстрактный объект “магнитная силовая линия” перестает быть чужеродным по отношению к структуре экспериментальной практики, обобщаемой в модели индукции. Теперь он органически входит в качестве элемента в эту модель.

Аналогичным способом происходит обоснование абстрактного объекта “проводящее вещество”, когда доказывается, что он способен включить в качестве одного из определяющих признаков “стремление к индукции”, не разрушая при этом других своих основных характеристик (“способность быть проводником”).

Такое доказательство производилось наиболее простым способом, поскольку в опытах по изучению электромагнитной индукции с самого начала проводники использовались по признаку возникновения в них “тока проводимости”, вызванного определенным воздействием на проводник источника магнетизма.

Только после проведения всех этих доказательств введенная Фарадеем гипотетически схема электромагнитной индукции превращается в теоретическую модель.

Таким образом, выявляется важная закономерность в построении теоретических схем: после того как они введены в качестве гипотез, их адаптируют в реальной экспериментально-измерительной практике, результаты которой схема должна объяснять и предсказывать. Средством такой адаптации является конструктивное обоснование теоретической схемы.

Отметим, что сама процедура такого обоснования протекает как процесс оперирования объектами эмпирических схем реальных экспериментов и измерений. Эмпирические схемы, замещая реальные эксперименты и измерения, фиксируют в форме особых абстракций (эмпирических объектов) реальные свойства и отношения предметов, взаимодействующих в опыте. Используя эти абстракции, можно оперировать в мысленном эксперименте с признаками и отношениями реальных предметов экспериментально-измерительных ситуаций. Поэтому, когда происходит построение абстрактных объектов теоретической схемы путем идеализации реального опыта, все мысленные операции совершаются с объектами эмпирических схем. В этом смысле частные теоретические схемы адаптируются к реальной экспериментальной практике через посредство ее эмпирических схем .

Конструктивное обоснование теоретической схемы обеспечивает ее связь с опытом и внутреннюю согласованность всех определяющих признаков ее абстрактных объектов. Как отмечено выше, за счет конструктивного введения объекта “силовая линия” Фарадей доказал, что ее признаки “быть источником э. д. с.” и “указывать направление магнитной силы” могут быть совмещены в одном описании и не противоречат друг другу.

Однако если все объекты гипотетической модели не прошли через процедуру конструктивного введения, то всегда существует опасность, что модель будет приводить к противоречиям теории, поскольку в ней могут быть объекты, наделенные взаимоисключающими признаками. Возможность появления таких признаков легко объяснима, поскольку при построении теоретической схемы в качестве гипотезы ее абстрактные объекты переносятся из других областей знания и, сохраняя прежние признаки, наделяются дополнительными свойствами, которые соответствуют новой сети их отношений. В этом процессе может быть задана структура, изображающая новый объект исследования. Но может произойти и разрушение абстрактных объектов, когда один, определяющий их признак будет исключать другой, также определяющий.

В качестве примера сошлемся на известные факты, связанные с применением неконструктивного объекта в модели атома Резерфорда.

Резерфордовская модель была призвана объяснить результаты опытов по рассеянию a-частиц на атоме и выступала в первую очередь как аккумуляция структуры этих опытов. Вместе с тем она претендовала и на обобщение всех других экспериментов атомной физики, так или иначе выявлявших структуру атома.

В качестве предварительной гипотетической модели Резерфорд использовал введенную ранее планетарную модель атома. Но он придал этой модели принципиально новый статус за счет обоснования ее главного гипотетического элемента — положительного заряда в центре атома. Резерфорд ввел его конструктивно, опираясь на опыты с a-частицами. Он определил ядро по признаку “рассеивать a-частицы” и за счет идеализаций реальных опытов показал, что положительно заряженное ядро атома является центром потенциальных отталкивающих сил. В этом был главный сдвиг в развитии теоретических моделей строения атома, осуществленный благодаря деятельности Резерфорда. Тем не менее в модели Резерфорда сохранился теоретический объект, не имеющий конструктивного статуса. Признак электрона “двигаться по орбите”, введенный гипотетически для того, чтобы соединить этот объект с другими элементами планетарной модели, не был обоснован ни в одной системе процедур, опирающихся на реальную практику атомных экспериментов. Но этот признак как раз и был несовместим с другими, также определяющими характеристиками электрона. Известный парадокс излучающего заряда показывал, что электрон не может быть определен по признаку “стабильно двигаться вокруг ядра”, ибо это противоречило другому его определяющему признаку “быть элементарным отрицательным зарядом внутри атома”. Этот парадокс, известный со времен модели Нагаока, сохранился и в модели Резерфорда.

Показательно, что существование в модели атома конструкта с взаимоисключающими признаками нашло выражение в противоречиях внутри системы теоретического знания, относящегося к модели. Здесь возникли два логически взаимоисключающих друг друга высказывания: “атом стабилен” и “атом не стабилен”.

Появление таких противоречий легко объяснимо, если учесть, что система теоретических высказываний развертывает знания о связях и отношениях абстрактных объектов теоретической модели. Поэтому наличие у неконструктивного объекта взаимоисключающих друг друга свойств должно рано или поздно приводить к появлению в системе знания суждений, противоречащих друг другу. Такое противоречие служит своеобразным сигналом несоответствия исходной модели, на базе которой выросла данная система знаний, свойствам реального объекта. В этом, очевидно, кроется причина того мощного регулятивного начала, которое заключается в требовании непротиворечивости системы знания. Обнаружение парадоксов всегда показывает, что структура исследуемого объекта неадекватно представлена в его теоретической схеме, что, в свою очередь, ставит задачу радикальной перестройки последней в новую теоретическую модель. В рассматриваемом случае физикам пришлось перестраивать модель Резерфорда так, чтобы, сохранив идею атомного ядра, устранить неконструктивный элемент — заряд, движущийся по орбите вокруг ядра, заменив его новым абстрактным объектом (электроном, у которого не было бы указанного признака, но вводились другие, обеспечивающие его существование как элементарного отрицательного заряда внутри атома при сохранении стабильности последнего). Эта задача в окончательном виде была решена в рамках квантовой механики.

Таким образом, наличие неконструктивных элементов в теоретических схемах может приводить к парадоксам в теоретических знаниях. При этом выявляется еще один важный аспект процедур конструктивного введения абстрактных объектов. Эти процедуры позволяют разделить конструктивные и неконструктивные элементы в модели и тем самым стимулируют развитие знаний, указывая, в каком направлении нужно перестраивать модель.

Показательно, что одним из импульсов к развитию квантово-механических моделей атома как раз и было стремление локализовать, а затем и элиминировать такой элемент, как “электронная орбита”, сохранив при этом все другие признаки объектов резерфордовской модели, имеющие эмпирический смысл.

Итак, процесс построения теоретической схемы обеспечивается благодаря взаимосвязи двух основных операций: 1) переноса абстрактных объектов из других областей знания и соединения их в новой системе отношений в рамках гипотетической модели; 2) перестройки гипотетической модели и превращения ее в теоретическую схему за счет введения ее абстрактных объектов как идеализаций, опирающихся на новый эмпирический материал (тот, который должна ассимилировать создаваемая теория).

Все эти операции осуществляются как понятийная деятельность исследователя и представляют собой одну из главных познавательных процедур, обеспечивающих развитие научных понятий.

Абстрактные объекты всегда фиксируются в соответствующих понятиях. В этом смысле трансляция и перестройка в рамках новой модели абстрактных объектов эквивалентна перенесению понятий из других областей знания и их переопределению на новой области. Благодаря этому понятие включает все новые определения, в которых все полнее и конкретнее отображаются свойства и отношения объектов реального мира. В этой связи следует вновь обратиться к проблеме взаимоотношения понятия и абстрактного объекта.

Выше указывалось, что в логике понятие рассматривается как свернутое определение и отождествляется с сингулярной пропозициональной функцией P(х), которая получает значения истинности или ложности в зависимости от того, какие объекты подставляются на место переменной х, то есть, каким объектам приписывается предикат P. Воздействуя на пропозициональную функцию особыми операторами, например l-оператором (в концепции l-конверсии Черча), всегда можно выделить абстрактный объект, соответствующий тому или иному понятию. Существует и обратная операция, позволяющая переходить от абстрактного объекта к понятию. Отсюда можно заключить, что обогащение абстрактного объекта новыми признаками приводит к развитию содержания понятий. Отмеченная специфика проявляется еще более отчетливо, если проследить, как функционируют понятия в системе развивающегося знания.

Рассмотрим конкретный пример, связанный с процессом применения понятий в уже разобранном случае построения модели электромагнитной индукции. При переносе из области знаний магнитостатики абстрактного объекта “магнитная силовая линия” было использовано соответствующее понятие, которое фиксировало силовую линию в качестве объекта исследования. Образование этого понятия можно описать в нашей системе анализа следующим образом. Вначале создавалась теоретическая схема, которая представляла в познании существенные характеристики взаимодействия магнитов, выявленные в экспериментах магнитостатики (опытов Эрстеда по ориентации магнитной стрелки проводниками с током, экспериментов Кулона по изучению взаимодействия магнитов, опытов Фарадея по исследованию ориентации железных опилок магнитами и проводниками с током и т. д.). Предметная структура всех этих экспериментов была представлена в идеализированной форме, как взаимодействие идеальной магнитной стрелки с источником магнитной силы. В рамках данной модели фиксировалось следующее отношение: магнитная стрелка, двигаясь в направлении магнитной силы, всегда должна быть ориентирована по касательной к этому направлению. Отображение модели на введенную Фарадеем физическую картину мира позволяло рассмотреть ее как репрезентацию особого предмета исследования (направления магнитных сил). Зафиксированное в модели существенное отношение выступило как определение этого предмета. Таким образом, “направление магнитной силы” было определено через свой существенный признак и охарактеризовано как линия, которую описывает идеальная магнитная стрелка, “если она движется в какую-либо сторону в направлении своей длины так, что все время остается касательной к линии движения”[32]. Совершенно отчетливо видно, что предмет исследования определяется через связи, зафиксированные в соответствующей ему теоретической схеме. Поскольку эти связи исчерпывающе характеризовали способ его существования (существенные признаки объекта), постольку в рамках определения, выраженного в форме соответствующего суждения, субъект S оказался тождественным предикату P. Благодаря этому свойству происходило свертывание определения в понятие, обозначаемое некоторым термином теоретического языка (в нашем случае это был термин — “магнитная силовая линия”).

Все эти операции вводили “внутри понятия” своеобразный “план” (метод) построения идеального объекта. Данный план мог быть всегда реализован в том смысле, что понятие можно было развернуть в определение и по нему ввести соответствующий идеальный объект. В этой связи понятие можно охарактеризовать двояким образом: как выявление структуры связей действительности, представленных в форме идеального объекта, и как выражение операций (способов) построения данного объекта. Обе эти стороны понятия — “объектное” содержание и “операциональная” функция — неразрывно связаны между собой (объект исследования отражается в понятии в форме деятельности). Отметим, что в позитивистской и операционалистской интерпретации понятия вторая его функция отрывается от первой и противопоставляется ей, что не позволяет уяснить природу понятия. Содержащийся в понятии способ построения идеального объекта позволяет использовать последний в функции объекта оперирования, применяя его как средство для создания новых моделей. Если до образования понятия можно было выделить объект, только указав на соответствующую теоретическую схему, то теперь эта схема в своих существенных характеристиках оказалась “свернутой” в понятии. Основные признаки изучаемой предметной области, зафиксированные в понятии, могут быть представлены в форме абстрактного объекта — носителя данных признаков. По этим признакам указанный объект можно восстанавливать, используя понятие в качестве средства изучения новой предметной области. Отсюда видно, что с помощью понятий в процессе теоретического исследования оказывается возможным формировать абстрактные объекты, превращая их из предметов исследования в идеальные объекты оперирования. Благодаря этому объекты, полученные в одной области, могут быть использованы в качестве исходного материала для построения теоретических моделей новой области.

Однако, как уже отмечалось, включение абстрактного объекта в сетку отношений с другими объектами при построении при построении из них гипотетических моделей, как правило требует его трансформации. В первичном своем виде объект обычно не включается в новую систему связей, поэтому его перестраивают, “подгоняя” к условиям нового существования. Конструктивное введение объекта завершает эту перестройку. При этом результаты всех процедур, приведших к появлению у объекта нового характеристического свойства, оформляются в новом определении этого объекта. Так было, например, с введением силовой линии по признаку “возникновения в проводящем веществе э. д. с. индукции”. Если такое введение осуществляется конструктивно, новые признаки объекта включаются в понятие. Таким образом, использование абстрактного объекта, “хранителем” и “транслятором” которого является понятие, в функциях объекта оперирования приводит к переопределениям понятия. Понятие включает в себя все новые определения после каждой операции конструктивной перестройки объекта в новых областях знания. В этом обогащении понятия определениями как раз и состоит развитие его содержания.

Оперирование понятиями в системе теоретического исследования протекает как образование их связей друг с другом и их переопределение в системе этих связей, пока не будет выстроена “категориальная структура”, отображающая изучаемую предметную область. За всем этим, если придерживаться вышеизложенной концепции, стоят операции трансляции и конструктивного введения абстрактных объектов, образующих теоретическую схему, с последующей экспликацией знаний о структуре предметной области, которая отображена в теоретической схеме.

Итак, в процессе понятийной деятельности исследователь создает гипотетический вариант теоретической схемы и осуществляет ее адаптацию к эмпирическому материалу. Эта адаптация и превращает исходную гипотетическую схему в теоретическое объяснение опытных фактов. Хотя теоретическая модель на первом этапе строится как бы “сверху” по отношению к эмпирическим схемам реальной практики и не выводится непосредственно из опыта, в конечном счете она оказывается аккумуляцией реальной практики и репрезентацией соответствующих природных структур, выявленных в рамках практической деятельности.

Отметим, что, разделяя этап построения модели как гипотетической схемы и этап ее обоснования, мы произвели упрощение в целях удобства анализа. В самой же реальной исследовательской деятельности в ходе обоснования модели часто происходит возвращение к исходному пункту движения, когда выясняется, что модель не может ассимилировать эмпирический материал, а значит, она неудовлетворительна в каких-то элементах. Тогда она перестраивается за счет трансформации своих абстрактных объектов и вновь подвергается проверке. Это движение между слоем теоретического знания и эмпирическим материалом, когда движение в теоретическом слое сменяется движением от него к эмпирическим схемам, а затем вновь от эмпирии к теоретическим объектам, повторяется до тех пор, пока не будет выстроена модель, выражающая структуру реальной практики, на обобщение которой претендует теоретическое знание.

Завершается вся эта деятельность отображением уже обоснованной теоретической схемы на картину мира. В этом процессе теоретическая схема, представленная на этапе ее обоснования в качестве выражения существенных черт экспериментально-измерительной практики, приобретает “онтологический” статус и выступает как образ структуры соответствующих взаимодействий.

В свою очередь, под влиянием созданных теоретических схем происходит конкретизация и развитие картины мира. Теоретические схемы благодаря конструктивному обоснованию приобретают более богатое содержание по сравнению с первоначальной гипотетической моделью (иногда такие модели вообще перестраиваются в этом процессе, что весьма радикально меняет их содержание по сравнению с первоначальным вариантом). Это новое содержание приводит к изменениям в картине мира. Так, под влиянием созданных Фарадеем теоретических схем магнитостатики, электростатической и электромагнитной индукции картина мира, первоначально выражавшая идеи близкодействия в очень абстрактной форме, все больше конкретизирует их и, наконец, вводит представление о поле сил как передаче взаимодействий от точки к точке в заполняющей пространство материальной среде (причем распространяет это представление и на поле тяготения[33]). Это была первая открыто выдвинутая физическая картина природы, в которой представление о поле как особой материи стало играть первостепенную роль.

Не менее показательным фактом обратного воздействия теоретических схем на картину мира являются последствия обоснования Резерфордом идеи ядерного строения атома. Эта идея прочно вошла в картину физической реальности, создаваемую в физике в начале XX века, породив новый круг исследовательских проблем (строение ядра, особенности “материи ядра” и т.д.).

Построение развитой теории в классической науке

Введение теоретических схем в качестве гипотез с их последующим конструктивным обоснованием — главная познавательная процедура в генезисе теоретических знаний. Эта процедура определяет не только процесс становления частных теоретических схем, но и переход от них к развитой теории. В классической физике создание развитой теории начиналось обычно после того, как отдельные аспекты изучаемыхвзаимодействий отображались в некотором наборе частных теоретических схем и законов.

Первая фундаментальная развитая теория физики — ньютоновская механика — создавалась как обобщение теоретических моделей и законов таких видов механического движения, как колебание маятника, свободное падение тел, движение тел по наклонной плоскости, движение планет (законы Кеплера) и т. д. Аналогичная ситуация наблюдается в истории термодинамики и классической электродинамики, где отдельные аспекты изучаемых процессов были выражены в развитой сети частных теоретических схем и законов задолго до того, как были построены первые обобщающие теории этих разделов физики.

Развитая теория строится на основе синтеза частных теоретических схем. Они включаются в состав теории в трансформированном виде и предстают как выводимые (конструируемые) из ее фундаментальной теоретической схемы. Соответственно все частные теоретические законы выступают как следствие фундаментальных законов теории.

В этой связи возникает вопрос: каким путем создается ядро развитой теории — ее фундаментальная теоретическая схема и связанные с ней уравнения, выражающие основные законы теории.

Допустимы два предположения относительно способа формирования развитой теории. Можно допустить, что фундаментальная теоретическая схема и связанный с ней математический аппарат вводятся в качестве гипотез в уже развитой форме, а затем обосновываются теми частными теоретическими схемами и законами, которые теория должна включить в свой состав. Но возможно и иное предположение, согласно которому формирование фундамента развитой теории происходит постепенно, путем последовательного синтеза сначала некоторых близлежащих законов, обобщаемых в теории, а затем и законов, относящихся к более отдаленным областям исследуемых в теории взаимодействий.

История классической физики свидетельствует, скорее, в пользу второго предположения. Она показывает, что уже после построения ряда частных теоретических схем начинается процесс их экстраполяции на смежные областизнания с тем, чтобы унифицировать законы, описывающие определенную область взаимодействий, и объяснить все явления этой области с единой точки зрения. На этот счет можно привести достаточно много исторических примеров. Характерен вывод Галилеем законов колебания как особого случая закона движения по наклонной плоскости. Весьма показательна предпринятая Ампером попытка представить в качестве базисного закона электродинамики закон силового взаимодействия токов и вывести отсюда в качестве следствий закон Био—Савара и закон Кулона для магнитных полюсов.

Предполагая, что такого рода синтез является нормой построения теории, по крайней мере для этапа классической физики, определим центральный аспект этого синтеза .

Для развитой физической теории всегда характерна относительно высокая стадия математизации, и поэтому построение математического аппарата обычно считается ключевой задачей теоретического обобщения. Однако нельзя упускать из виду и вторую, не менее важную сторону, а именно связь математического формализма с теоретическими схемами, которые обеспечивают его интерпретацию. Отсюда при анализе исторического материала следует особое внимание обратить на связь между этими двумя аспектами познавательного движения (построением математического аппарата и построением его интерпретации).

Одной из опасностей, которая подстерегает философа и методолога при рассмотрении трудной и малоисследованной проблемы становления научной теории, является экстраполяция на любую разновидность теоретического синтеза выявленных современной наукой и распространенных в ней методов теоретического обобщения. Такая экстраполяция может быть осуществлена неосознанно, под влиянием сложившейся традиции, но она будет мешать обнаружению путей теоретического поиска, характерных для каждого этапа развития науки. В конечном итоге это может затруднить решение главной методологической задачи: установить, что меняется в приемах построения теоретических знаний в ходе эволюции физики и каковы инварианты исторически меняющихся форм познавательной деятельности, т. е. ее устойчивые и повторяющиеся черты, которые принадлежат к общим закономерностям теоретического исследования.

Чтобы избежать предвзятых мнений относительно методов построения развитой теории на том или ином этапе эволюции физики, следует обратиться к анализу реального исторического материала. Этот материал следует черпать не столько в учебниках по истории физики, задача которых дать сжатое описание основных этапов эволюции физики (эмпирических и теоретических открытий) и создать общую картину ее исторического развития, сколько в оригинальных текстах самих творцов научных теорий, текстах, запечатлевших результаты движения их творческой мысли. Такие тексты служат основнымэмпирическим базисом, на котором историк науки и методолог проверяют свои гипотезы.

С целью выяснить, как протекал процесс построения развитой теории в классической физике, рассмотрим один из важнейших фрагментов ее истории — становление максвелловской теории электромагнитного поля. Выбор этого фрагмента истории науки для логико-методологической реконструкции представляет особый интерес по следующим причинам. Во-первых, он интересен с точки зрения полноты “эмпирического материала”, крайне редкой для философского анализа истории науки (сохранились все основные тексты, фиксирующие принципиально важные этапы развития теории Максвелла, начиная с первых, эскизных вариантов и кончая ее относительно завершенной формой). Во-вторых, создание теории от начала и до конца было осуществлено здесь одним исследователем, в связи с чем можно выделять логически необходимые операции построения теории, без специальной временнóй реконструкции исторических фактов, поскольку в этом случае логика идей прослеживается в их реальной исторической последовательности. Поэтому на материале истории максвелловской электродинамики можно с достаточной полнотой проследить основные особенности выдвижения гипотез и их превращения в развитую научную теорию.

Анализ рассматриваемого исторического материала интересен еще и потому, что именно по отношению к максвелловской теории электромагнитного поля часто осуществляется некритический перенос современных методов исследования, которые в творчестве Максвелла в лучшем случае можно найти лишь в зародышевой форме. История максвелловской электродинамики чаще всего фигурирует в нашей литературе в качестве примера эффективности математической гипотезы при формировании аппарата развитой теории. При этом существует мнение, что фундаментальная идея тока смещения, приведшая к формулировке уравнений Максвелла, была обязана идеям симметрии.

Считается, что, записав в дифференциальной форме законы Кулона, Био—Савара, качественный закон Фарадея для электромагнитной индукции и выразив в уравнениях факт принципиальной замкнутости магнитных силовых линий, Максвелл обнаружил отсутствие симметрии в найденных уравнениях: а именно, что уравнение rot Е + = 0 (1) содержит производные как по координатам, так и по времени, тогда как в уравнение rot Н =  J(2) входят только производные по координатам, а производные по времени отсутствуют.

Для восстановления симметрии Максвелл добавил в уравнение (2) новый член— производную от вектора электрической индукции (смещения) по времени , которая (будучи умноженной на — ) выступила в качестве математического выражения для тока смещения. Тем самым система уравнений электродинамики получила замкнутый характер и превратилась в математический аппарат теории. Из него естественно вытекало уравнение Даламбера для напряженностей электрического и магнитного полей, решение которого прямо приводило к предсказанию электромагнитных волн.

Такое представление на первый взгляд кажется вполне убедительным, если учесть простоту воспроизведенного хода рассуждений и его внешнюю очевидность (данные опыта, на которые мог опираться Максвелл, действительно не позволяли ему вывести идею о токе смещения и непосредственно ничего не говорили о существовании электромагнитных волн). Однако знакомство с реальным историческим материалом показывает, что процесс формирования максвелловской теории протекал иначе, чем это представляется в рамках традиционного понимания механизма математической гипотезы.

Попытаемся в сжатом виде проанализировать основные этапы этого процесса, акцентируя внимание на его внутренней логике.

Хорошо известно, что главная задача, которую решал Максвелл в период создания своей теории и которая была выдвинута всем предшествующим ходом развития науки, сводилась к поискам единого способа описания и объяснения различных аспектов электричества и магнетизма.

К этому времени отдельные стороны электромагнитных взаимодействий были достаточно хорошо изучены и отражены в целом наборе относительно самостоятельных систем теоретического знания. К ним относились теоретические модели и соответствующие законы электростатики (закон Кулона, закон Фарадея для электростатической индукции), магнитостатики и взаимодействия стационарных токов (закон Био Савара, закон Кулона для магнитных полюсов, закон Ампера), электромагнитной индукции (закон Фарадея), постоянного тока (законы Ома, Джоуля Ленца и т. д.) (рис. 4). Эти знания играли роль своеобразного эмпирического материала, на который опирался Максвелл при создании теории электромагнитного поля.

Основная проблема заключалась в сведении всей этой совокупности законов к некоторым обобщающим выражениям, из которых можно было бы выводить уже имеющиеся знания в качестве следствий. Для этой цели нужно было найти схему синтеза, которая бы обеспечила видение всего накопленного историей материала о природе электричества и магнетизма под единым углом зрения.

Рис. 4.

Такую синтезирующую схему задала предварительная картина электромагнитных взаимодействий, которая была принята Максвеллом и впоследствии развилась в электромагнитную картину мира, утвердившуюся в физике в конце XIX века. Эта картина вводила представление об электромагнетизме как передаче электрических и магнитных сил от точки к точке в соответствии с принципом близкодействия. Само выдвижение этой картины было подготовлено предшествующей историей науки ипрежде всего работами Фарадея.

Картина магнитных иэлектрических процессов, опирающаяся на принцип близкодействия, конкурировала с противоположной картиной физической реальности, которую в этот период истории электродинамики развивали Ампер и Вебер. Их теоретические исследования базировались на представлениях об электромагнитных взаимодействиях как о мгновенной передаче сил междуточечными зарядами и дифференциально-малыми элементами тока. На базе этого подхода, связанного с принципом дальнодействия, Ампер задолго до Максвелла предпринял попытку создать обобщающую теорию электричества и магнетизма. В целом он, а затем Вебер сумели развить достаточно богатую теорию, хотя последняя испытывала ряд трудностей, например при объяснении электромагнитной индукции.

Электродинамика Максвелла и электродинамика Ампера—Вебера длительное время конкурировали как две альтернативные исследовательские программы. Победа максвелловского направления была одержана только после построения теории электромагнитного поля и экспериментального обнаружения предсказанных теорией электромагнитных волн. Но в исходном пункте в период своего формирования программа Максвелла не имела никаких преимуществ перед соперничающим с ней направлением. Более того, электродинамика Ампера—Вебера уже была развита и к этому времени получила достаточно впечатляющие результаты. Поэтому сам выбор Максвеллом альтернативной картины электромагнитных процессов был достаточно смелым исследовательским шагом .

Если анализировать причины того, почему Максвелл осуществил этот шаг, то придется привлечь множество факторов, в том числе психологического и социокультурного характера. Но для логики научного познания важно, что такой шаг был подготовлен предшествующим развитием физики. И коль скоро речь идет о создании теории электромагнитного поля, то выдвижение картины физической реальности, основанной на идее близкодействия, было логически необходимым предварительным условием последующего построения указанной теории. Поэтому было необходимо, чтобы если не Максвелл, то какой-либо другой исследователь выдвинул бы данную картинув качестве основания новой программы перестройки электродинамики.

Фарадеевско-максвелловская картина физической реальности сразу же указала конкретные пути синтеза уже известныхзаконов электричества и магнетизма. Она определила область математических средств, с помощью которых можно было единым образом описывать самые разнородные электрические и магнитные явления. Эти средства, послужившие основой для построения аппарата будущей теории электромагнитного поля, заимствовались из механики сплошных сред, в частности из гидродинамики.

Сейчас хорошо известно, что именно за счет переноса математических структур из гидродинамики на область электромагнитных процессов Максвелл построил обобщающие уравнения электромагнитного поля. Но для того чтобы обратиться к этой области в самом начале исследования, Максвеллу нужно было заранее увидеть общее структурное сходство между весьма далеко отстоящими областями (механикой сплошных сред и электричеством и магнетизмом). Такое сходство обнаруживалось тлько благодаря принятой Максвеллом картине физической реальности. Для сравнения отметим, что вводимые Ампером и Вебером представления об электромагнитных процессах как взаимодействии точечных зарядов и токов путем мгновенной передачи сил требовали применения в электродинамики иных математических структур, заимствованных из ньютоновской механики материальных точек.

Различие в картинах физической реальности, лежащих в основании исследовательских программ Максвелла и Ампера—Вебера, обусловило иразличие в математических методах этих программ.

Перенос Максвеллом уравнений из гидродинамики на область электромагнитных явлений осуществлялся путем построения аналоговых моделей гидродинамического и квазимеханического типа (рис. 5).

Эта сторона вопроса достаточно хорошо освещена в историко-физической и философской литературе. Когда характеризуют процедуру создания математического аппарата максвелловской электродинамики, то использование аналоговых моделей плюс пробег в собственно математических средствах всегда описывают в качестве необходимого признака данной процедуры.

Внешне все выглядит так, как будто бы аппарат максвелловской теории был создан в результате непрерывного выдвижения все более совершенных уравнений, описывающих в обобщенной форме все новые аспекты электромагнетизма. Однако уже при более внимательном анализе выясняется, что у Максвелла “математический анализ сливается с физическим содержанием”[34], благодаря чему и оказывается возможным формирование теории электромагнетизма.

Лишь при поверхностном рассмотрении смена и трансформация аналоговых моделей, обеспечивающих развитие математических структур электродинамики, могут показаться логически недетерминированными, обусловленными лишь игрой научной фантазии исследователя.

В действительности же здесь был скрыт важнейший комплекс операций, необходимых для построения развитых теорий.

Выясняется, что аналоговые модели были не просто некоторым промежуточным звеном для трансляции математических средств. Внутри используемых аналогий Максвелл каждый раз выявлял конструктивное содержание за счет того, что систему связей и отношений между элементами аналоговой модели он представлял как изображение существенных черт экспериментально-измерительных ситуаций той предметной области, для описания которой предназначалось вводимое им уравнение. Именно эта процедура соединяла математическую форму с физическимсмыслом и позволяла обосновать каждое обобщающее уравнение в качестве описания законов электромагнитного взаимодействия.

Рис. 5.

Характерным примером в этом отношении может служить начальный пункт максвелловской работы.

Максвелл, приступая к реализации своей программы, вначале поставил задачу построить единую систему теоретического описания и объяснения электростатических явлений. Для этого необходимо было вывести единое обобщающее уравнение электростатики. Средством выведения такого уравнения послужила аналоговая гидродинамическая модель, основным элементом которой являлась единичная незамкнутая трубка тока некоторой идеальной несжимаемой жидкости. Эта модель позволила перебросить уравнение Эйлера для жидкости на область электростатических явлений и использовать его в качестве гипотетического выражения для обобщенного закона электростатики. Отсюда были получены в качестве следствий выражения для закона электростатической индукции и закона Кулона в дифференциальной форме[35].

Однако при всей привычности описанной ситуации возникает совершенно неясный с точки зрения логики момент: почему можно было интерпретировать гидродинамические уравнения в терминах электростатических величин? Ответ на этот вопрос дает сама процедура применения аналоговой модели. Оказывается, Максвелл обосновал ее как изображение существенных черт всех экспериментально-измерительных ситуаций электростатики, после чего само предположение о возможности истолковать гидродинамические величины уравнения Эйлера в терминах электростатики приобрело статус доказанной гипотезы.

В логически реконструированном виде процедура этого обоснования может быть описана следующим образом[36]. Вначале было установлено, что гидродинамическая аналогия изображает существенные черты явлений электростатической индукции. Уже в процессе переброски уравнений Эйлера на эту область трубка с несжимаемой жидкостью была уподоблена силовой линии, а набор таких трубок — характерномудля индукции изменению напряженности силовых линий в пространстве от точки к точке. Но тем самым Максвелл ввел, строго говоря, совершенно необычный объект — электрические силовые линии, существующие вне порождающих их зарядов. Такого объекта не было в предшествующих теоретических представлениях электростатики. В схеме электростатической индукции Фарадея силовые линии изображались как возникающие в идеализированном диэлектрике, ограниченном идеальными заряженными пластинами, и зависели от величины заряда на пластинах (модель идеализированного конденсатора). В максвелловской же модели они вводились по иному признаку. Поэтому требовалось специально доказать правомерность нового гипотетического свойства силовой линии. Доказательство было осуществлено по всем правилам конструктивного обоснования абстрактного объекта, который был выстроен в качестве объекта исследования, в системе процедур, представленных в модели электростатической индукции.

Мысленное варьирование зарядов на обкладке идеального конденсатора фарадеевской схемы и констатация того факта, что вместе с этим то убывает, то прибывает электрическая энергия в диэлектрике, позволили совершить предельный переход к случаю, когда вся электрическая энергия сосредоточена в диэлектрике. Это было эквивалентно представлению о наборе силовых линий, существующих тогда, когда устранены порождающие их заряды. Теперь картина силовых линий, оторванных от зарядов, оказалась идеализацией, восходящей к реальному экспериментальному материалу. Именно благодаря этому внутри аналоговой модели было выделено содержание, которое позволило представить ее в качестве выражения существенных черт взаимодействий, выявленных в экспериментальных ситуациях по изучению электростатической индукции.

Подобным же способом гидродинамическая модель трубок была обоснована Максвеллом и по отношению к ситуациям кулоновского взаимодействия зарядов.

Чтобы переписать на основе гидродинамических уравнений закон Кулона, Максвелл ввел изображение заряда как точечного источника (стока), из которого равномерно вытекает несжимаемая жидкость, поступающая в плотно прилегающие друг к другу трубки переменного сечения. Поскольку трубки с жидкостью были уже представлены как электрические силовые линии, постольку модель точечного источника стала изображением заряда, свойства которого характеризовались через признаки силовых линий. Тем самым было введено гипотетическое представление о заряде, который определен через напряженности создаваемого им поля.

Однако, если принять во внимание, что в модели Кулона заряд не содержал этой характеристики, а определялся через свойство “изменять состояние движения другого заряда”, то требовалось доказать эквивалентность обоих представлений. Только после этого можно было считать новое уравнение для зарядов равноценным закону Кулона.

Конструктивное обоснование гипотетического представления о заряде было легкоосуществимой операцией, если учесть возможность следующего мысленного эксперимента. В схеме кулоновского взаимодействия зарядов, которая сосредоточила в себе существенные черты соответствующих экспериментально-измерительных процедур электростатики, можно было варьировать величину зарядов. В предельном случае один заряд — “источник электрической силы” — можно было считать фиксированным, а другой заряд — сколь угодно малым. Тогда последний превращался в “пробный заряд”, который не оказывает на величину и направление электрической силы никакого воздействия, а позволяет лишь характеризовать плотность силовых линий, исходящих из порождающего их заряда. В результате заряд — источник поля — оказывается определенным только через характеристики поля так же хорошо, как и через свойство воздействовать на другой такой же заряд. Так внутри гидродинамической модели трубок было выявлено конструктивное содержание, относящееся к ситуациям кулоновского взаимодействия зарядов.

После всех описанных операций данная модель предстала уже как синтетическое изображение самых существенных черт экспериментально-измерительных ситуаций электростатики в целом. За ее внешней наглядной формой была скрыта теоретическая схема электростатики, которую можно было бы эксплицировать в виде отношения следующих абстрактных объектов: заряда, порождающего поле, пробного заряда и электрических силовых линий. Аккумулируя в себе основные и существенные черты всех экспериментов и измерений электростатики, данная теоретическая схема в силу этого представляла объект исследования отмеченной области. Она выступала как изображение структурных особенностей стационарного электрического поля. Такое видение теоретической схемы достигалось благодаря ее отображению на картину мира, принятую Максвеллом еще в начальном пункте теоретического исследования.

Соотнесение с картиной мира позволяло объективировать синтетическую модель электростатики. Силовые линии, отделенные от зарядов, приобрели тот же статус физической реальности, что и заряд. В свою очередь, такая онтологизация теоретических конструктов, оправданная их введением в качестве идеализаций, уходящих корнями в реальный эксперимент, формировала в физической картине мира новые представления, уточняя и развивая исходные образы электромагнитных взаимодействий. Физическая реальность “отделенных” от зарядов электрических силовых линий соответствовала представлению об электрическом поле, которое может быть рассмотрено как существующее в пространстве относительно независимо от его источников. Учитывая, что само существование такого поля могло быть оправдано только тем, что электрическая энергия сохраняется в поляризованном диэлектрике и при отсутствии зарядов, в картине мира должен был присутствовать (или появиться благодаря отображению на нее теоретической схемы электростатики) аналог идеального диэлектрика. Таким аналогом был эфир как среда, в которой могут существовать силовые линии. Заметим, что эфир, заполняющий пространство, был введен в развиваемой Максвеллом картине физической реальности по таким свойствам, которые как раз соответствовали свойствам идеального диэлектрика[37].

Таким образом, благодаря созданию обобщающей теоретической модели электростатики в обиход физического анализа были введены принципиально новые характеристики поля, которые были неизвестны до ее создания. Получив такой же статус физической реальности, что и заряд, электрическое поле в принципе могло предстать уже не только как порождаемое зарядом, но и как порождающее заряд (набор электрических силовых линий, стянутых в точку, мог рассматриваться как заряд).

Введенные Максвеллом обобщающие уравнения электростатики соотносились с новой системой физических понятий, благодаря чему получили обоснование в качестве выражений для законов стационарного электрического поля.

Эти уравнения выражали более глубокое физическое содержание, чем предшествующие им законы Кулона и Фарадея, превратившиеся теперь в частные случаи максвелловских уравнений для электрического поля.

Вся рассмотренная нами система теоретической деятельности Максвелла, связанная с выводом обобщенных законов электростатики, постоянно повторялась в процессе осуществляемого им грандиозного синтеза знаний об электричестве и магнетизме.

Гипотетически вводимые уравнения каждый раз обосновывались в качестве законов той или иной области электромагнетизма путем нахождения конструктивного смысла аналоговых моделей. Сами же эти процедуры протекали как операции с первичными теоретическими схемами электродинамики. В таких схемах отыскивалось инвариантное содержание, которое затем фиксировалось внутри каждой аналоговой модели. С этих позиций построение математического аппарата электродинамики Максвелла предстает уже не просто как серия математических экстраполяций. Оно оказывается связанным с процессом последовательного синтеза созданных в домаксвелловский период первичных теоретических моделей электромагнитного взаимодействия. Нетрудно увидеть в этом синтезе познавательное движение, направленное на создание обобщающей теоретической схемы, которая должна лечь в фундамент будущей теории и предстать как интерпретация ее аппарата. Именно в этом процессе постепенной кристаллизации фундаментальной теоретической схемы максвелловской электродинамики была заключена та внутренняя логика исследования, которая целенаправляла отбор аналоговых моделей. Последние же были не просто вспомогательными средствами, чем-то вроде строительных лесов, которые должны быть убраны, когда построено здание теории. Они служили особыми каркасами, часть которых становилась арматурой для возводимых стен теоретической постройки, входила в само “тело” создаваемой теории, а вторая, внешняя часть, связанная с наглядно-образной формой модели, оставалась лесами, которые облегчали создание теории и были устранены после ее создания.

В процессе становления математического аппарата теории электромагнитного поля движение в математических средствах постоянно корректировалось движением в сфере абстрактных объектов, образующих теоретические схемы электродинамики. Причем реальный исторический материал содержит прямые свидетельства неразрывности обоих типов познавательных операций.

В этом отношении чрезвычайно показательно, что, когда Максвеллу не удавалось выделить в аналоговой модели конструктивного содержания, сразу же приостанавливалось продвижение к математическому аппарату электродинамики.

Судя по всему, из поля зрения историков науки, даже тех, кто специально занимался анализом максвелловского открытия, выпадает следующий чрезвычайно важный факт. Оказывается, Максвелл, уже достаточно далеко продвинувшись в построении математического аппарата теории, столкнулся с непреодолимыми трудностями именно в том пункте, где, казалось бы, была найдена наиболее адекватная математическая форма законов электродинамики Это произошло на том этапе теоретического синтеза, когда был получен обобщенный закон электростатики div D = 4pr[38], введено уравнение rotH= J, обобщающее законы Ампера, Био—Савара и закон Кулона для магнитных полюсов[39], и, наконец, было предложено выражение Е = , на базе которого Максвелл пытался получить математический закон электромагнитной индукции[40]. Последнее выражение Максвелл интерпретировал как связь между напряженностью электрического поля Е и так называемым “электротоническим вектором” А, который он ввел как характеристикупотенциальной возможности появления э.д.с. при изменении энергии магнитного поля. В современном понимании выражение Е = соответствует определению поля Е через вектор-потенциал А. Если смотреть ретроспективно, то Максвелл, в сущности, уже“держал в руках” математическую схему электродинамики, причем в виде, весьма близко к ее современной формулировке (электромагнитные взаимодействия были представлены как отношение между электрическими, магнитными полями и токами; само же отношение “ток-поле” было задано в энергетической форме, посредством введения вектора-потенциала[41], что, как известно, соответствует современной, лагранжевой формулировке теории).

С позиций метода математической гипотезы Максвеллу оставалось сделать совсем немного: 1) взять ротор от обеих частей полученного равенства Е= и, учитывая введенное им ранее определение В=rot А (где В — вектор электромагнитной индукции), получить отсюда закон электромагнитной индукции в форме rot E=;2) сопоставить последнее соотношение с полученным ранее уравнениемдля закона Био—Савара rot Н = ; 3) обнаружить, что в уравнении rot Н = для полной симметрии не хватает члена , соответствующего току смещения.

Однако в действительности именно в этом пункте, казалось бы, наиболее перспективном с точки зрения традиционно приписываемого Максвеллу метода, сам он полностью отказался от дальнейшего развития полученного им формализма и, по существу, начал строить математический аппарат теории заново.

Этот факт, совершенно необъяснимый в рамках традиционных представлений о методах максвелловского исследования, легко может быть понят, если учесть связь между развитиемформализма теории и процедурами конструктивного обоснования теоретических схем.

Исторически Максвелл подошел к описанной выше формулировке законов электромагнетизма, опираясь на концепцию стационарных силовых линий.

Моделируя электрические силовые линии посредством представления о равномерном течении несжимаемой жидкости в незамкнутых трубках, Максвелл добился вначале обобщения знаний электростатики. Затем аналоговая “модель трубок” была экстраполирована на область магнитостатики и взаимодействия стационарных токов.

Учитывая вихревой характер магнитных сил, Максвелл видоизменил исходную аналогию и ввел представление о замкнутых трубках тока несжимаемой жидкости[42]. Посредством новой модели, выявляя в ней конструктивное содержание, он нашел обобщающий закон rot Н =, в котором фиксировалась связь между постояннымтоком и порождаемым им стационарным магнитным полем. Из этого закона были выведены в качестве частного случая выражения для законов Кулона, Био—Савара и Ампера.

Таким образом, в распоряжении создателя теории электромагнитного поля оказались два важных уравнения, одно из которых характеризовало постоянное электрическое, а другое — постоянное магнитное поле. Их связь он надеялся обнаружить в процессе поиска математического выражения для обобщенного закона электромагнитной индукции, посколькув явлении электромагнитной индукции явно прослеживалось взаимодействие электрических и магнитных сил.

Чтобы отыскать математический закон электромагнитной индукции, Максвелл использовал уже примененную ранее аналогию между циркуляцией несжимаемой жидкости в кольцевой трубке и стационарным магнитным полем, порождаемым магнитами н токами. Он перенес эту аналогию на новую область электромагнитных процессов, учитывая то обстоятельство, что в явлении электромагнитной индукции так же, как и в явлениях магнитного действия стационарных токов, прослеживалась генетическая –связь между электрическим током и магнетизмом. Посредством модели “кольцевой трудки” Максвелл попытался ассимилировать фарадеевские представления об электромагнитной индукции.

Однако именно здесь и возникли решающие трудности. Попытка выявить в аналоговой модели конструктивное содержание, соответствующее фарадеевским схемам индукции, приводила к утрате самого главного признака гидродинамической аналогии – ее способности моделировать магнитную силовую линию. Причина заключалась в том, что модель “кольцевой трубки” принципиально могла заместить и представить в познании только стационарную(постоянную во времени) магнитную силовую линию, тогда как для объяснения электромагнитной индукции существенно важно было учесть переменныйхарактер магнитного поля (изменение во времени потока магнитных силовых линий, пересекающих проводящее вещество). Именно поэтому в модели стационарно текущей в кольцевой трубке несжимаемой жидкости было невозможно представить существенные особенности электромагнитной индукции, не разрушая того содержания, которое выражало особенности процессов магнитостатики и взаимодействия стационарных токов. Несмотря на то, что посредством указанной модели были введены выражения Е = и В =rot А, из которых легко можно было бы получить уравнение для электромагнитной индукции, отсутствие в аналоговой модели конструктивного содержания сразу же сказалось на свойствах вводимых уравнений. Их чисто формальные характеристики, как выяснилось позднее, были вполне пригодны для описания электромагнитной индукции. Однако был совершенно неясен физический смысл величин, которые фигурировали в уравнениях.

Максвелл попытался вначале интерпретировать их, вводя представления об изменении во времени энергии магнитного поля. Но тем самым он получил противоречивое определение поля, поскольку оно задавалось только как стационарное (поле изображалось как пространственная конфигурация стационарных силовых линий). Говорить же об изменении во времени энергии поля, которое с самого начала определялось как постоянное во времени, было бессмысленно.

В результате уравнения, введенные на базе аналоговой модели стационарно циркулирующей несжимаемой жидкости и предназначенные для описания электромагнитной индукции, оказались лишенными физического содержания. Они предстали в виде чисто математических формул, в которых один вектор определялся через другой, не имея иных, независимых определений. Поскольку в уравнения могло быть вложено физическое содержание лишь сугубо гипотетического характера, Максвелл вынужден был оставить этот сам по себе весьма перспективный формализм. Он просто-напросто не знал, как его применять для характеристики реальных измерений. Поэтому всю работу, связанную с построением единой теории электромагнетизма, исследователю пришлось проделать почти заново. Это был своего рода тупиковый этап максвелловского познавательного процесса. Но он подготовил переход к продуктивной стадии, завершившейся созданием теории электромагнитного поля.

Переход к этой стадии был связан с изменением стратегии теоретического поиска. Максвелл отказался от первоначальных попыток синтезировать знания об электромагнитных взаимодействиях на базе представлений о стационарных электрических и магнитных полях и обратился к идее нестационарных силовых линий. Под этим новым углом зрения он стал рассматривать прежний эмпирический материал.

Такая смена видения была результатом анализа трудностей, которые характеризовали непродуктивные попытки синтеза знаний магнитостатики и электромагнитной индукции. Сама тупиковая ситуация, возникшая на этом этапе, недвусмысленно показывала, что абстракция стационарной силовой линии является слишком грубой для того, чтобы построить обобщенную схему объяснения электромагнитных явлений. Поэтому необходимо было отыскать такое представление, из которого стационарная магнитная силовая линия “выводилась бы” как частный случай.

Представление данного типа Максвелл ввел с помощью известной модели вихря в несжимаемой жидкости[43].В этой модели вихрь репрезентировал магнитную силу в точке, набор же вихрей моделировал магнитную силовую линию. Внутри аналоговой модели Максвелл выявил конструктивное содержание, соответствующее обобщенной схеме магнитостатики ивзаимодействия стационарных токов, а из обобщающего уравнения, полученного на базе “модели вихря”, вывел как частный случай законы Ампера, Кулона и Био—Савара.

На первый взгляд может показаться, что Максвелл не получил ничего нового, поскольку уравнение, обобщающее законы Ампера, Кулона и Био—Савара, уже было получено им на предыдущих этапах теоретического синтеза. Однако, если обратить внимание на физический смысл такого уравнения, то ситуация предстает в ином свете. Раньше, записывая выражение для общих законов магнитостатики и взаимодействия стационарных токов, Максвелл принимал стационарное магнитное поле за основной объект, по отношению к которому переменное поле выступало в виде своего рода вырожденного случая. В новом же варианте, отказавшись от стационарной силовой линии как исходного объекта своих аналогий, Максвелл оборачивает отношения. Теперь уже стационарное магнитное поле может быть, в принципе, выражено через переменное[44].

В дальнейшем Максвелл произвел последовательный синтез знаний о постоянном токе и электромагнитной индукции, каждый раз модернизируя исходную аналоговую конструкцию (вначале к модели стационарного вихря был добавлен телесный элемент, изображающий движущийся заряд[45]; затем было введено представление о неравномерном вращении вихрей иускоренном движении связанных с ними телесных элементов, что моделировало взаимосвязь переменного магнитного поля и переменного тока).

В этом процессе вместе с исходной аналогией перестраивались в новую систему зависимостей соответствующие уравнения электромагнетизма. Показательно, что, получая такие уравнения в качестве гипотетических законов для все расширяющегося класса электромагнитных явлений, Максвелл обязательно доказывал правомерность вводимых теоретических представлений. Само же это доказательство всегда проводилось в двух планах. С одной стороны, из новых математических выражений для обобщенных законов каждый раз выводились все прежние известные законы как частный случай нового уравнения. С другой, каждая видоизмененная аналоговая модель обосновывалась Максвеллом в качестве изображения существенных черт всех тех экспериментальных ситуаций, которые подлежали теоретическому обобщению в рамках данной модели. Процедура такого обоснования осуществлялась путем конструктивного введения теоретических объектов электродинамики, представленных аналоговой моделью. Эти объекты вводились как идеализации на базе тех первичных теоретических схем, которые предполагалось синтезировать в рамках соответствующего аналогового образа. Причем после очередного изменения аналоговой модели Максвелл не только устанавливает, что в ней могут быть представлены существенные черты новой области взаимодействий, но и проверяет, не разрушилось ли при этом ее прежнее конструктивное содержание.

Показательно, например, что, ассимилировав “блок” знаний постоянного тока на базе модели вихря, Максвелл особым способом выводит из полученных обобщающих уравнений закон Био—Савара[46]. Вначале он мысленно выстраивает магнитное поле в виде конфигурации замкнутых силовых линий, а затем устанавливает, что оно соответствует току проводимости определенной величины. Этот эксперимент не может быть произведен в реальном опыте, но он понадобился Максвеллу, чтобы доказать, что введение в модель нового абстрактного объекта — тока, помеченного по “субстанциональным” свойствам (течь по проводнику, вызывать тепловое действие и т. д.), сохраняет прежний признак тока — “вызывать магнитное поле”.

Теоретический конструкт, который репрезентировал “субстанциональные” свойства тока, и конструкт, посредством которого характеризовалось магнитное действие тока, ранее были различными абстрактными объектами, посколькуобладали различными признаками.

Благодаря описанному мысленному эксперименту доказывались идентичность этих конструктов и возможность их замещения одним абстрактным объектом, который соединял отмеченные группы признаков. Тем самым устанавливалась непротиворечивость двух определений, образующих понятие “электрический ток”. Таким путем, в процессе построения все более полной ибогатой физическим содержанием теоретической схемы электромагнитных взаимодействий постепенно формировался понятийный каркас максвелловской электродинамики, который обеспечивал интерпретацию ее математического аппарата. В этомпроцессе происходило обогащение содержания ранее сложившихся понятий физики и вырабатывались новые понятия (например, переход к рассмотрению силовых линий в точке привел к появлению понятий “электрическая” и “магнитная” напряженности в точке). Причем в формировании понятийного аппарата максвелловской теории важную роль играли не только операции построения теоретической схемы путем идеализаций, опирающихся на реальные особенности экспериментов, но и процедура постоянного соотнесения такой схемы с физической картиной мира. Последнее приводило к уточнению наиболее общих представлений о структуре электромагнитных взаимодействий и обеспечивало развитие самых фундаментальных понятий электродинамики. Так, например, переход к анализу электрических и магнитных силовых линий, как “выстраивающихся” во времени от одной пространственной точки к другой, сформировал в физической картине мира представление об электрических и магнитных полях, распространяющихся в пространстве с конечной скоростью. Тем самым закладывался фундамент для последующей выработки основного понятия электродинамики — понятия электромагнитного поля.

Учет содержательно-физического аспекта познавательного движения Максвелла позволяет по-новому осмыслить многие особенности построения теории электромагнитного поля, в том числе и решающего ее этапа, связанного с выводом уравнения, включающего выражение для тока смещения. При таком подходе выясняется, что знаменитая идея тока смещения, завершившая формирование максвелловской теории, была введена вовсе не на путях математической гипотезы, а была получена значительно более прозаичным способом. Она возникла как результат построения аналогии, конструктивное содержание которой соответствовало обобщенной теоретической схеме всех известных Максвеллуобластей электромагнитного взаимодействия. На этой стороне проблемы следует остановиться несколько подробнее, поскольку речь идет о выводе одного из важнейших законов теории электромагнетизма, относительно метода получения которого имеются существенные неясности и разногласия .

  Уравнение с током смещения было получено Максвеллом в связи с необходимостью учесть в уже созданных обобщающих законах особенности электростатических взаимодействий. До этого момента уже была построена система обобщающих уравнений для магнитостатики, тока проводимости и электромагнитной индукции. Аналоговой моделью, обеспечившей введение таких уравнений, послужило представление о вращающихся вихрях несжимаемой жидкости, между которыми расположены контактирующие с ними телесные элементы. В данной моделибыло выделено физическое содержание, которое соответствовало обобщающей теоретической схеме для магнитостатических процессов, явлений, связанных с током проводимости, и для электромагнитной индукции. Аналоговая модель выступала как символический образ всех этих процессов. В этой модели движение вихрей с постоянной скоростью сопоставлялось со стационарным магнитным полем, движение вихрей с ускорением — с переменным магнитным полем; телесный элемент — с дифференциально малой порцией электричества (заряда), перемещение телесного элемента — с током проводимости; тангенциальная сила, действующая на телесный элемент, соответствовала вектору электрической напряженности. Функционирование данной модели (рис. 6, а) выражало следующие особенности учтенных в ней процессов электромагнетизма: 1) возникновение тока проводимости под действием электрического тока (тангенциальная сила приводит в движение телесные элементы); 2) возникновение магнитного поля, порождаемого током (движение телесного элемента приводит во вращение вихри); 3) возникновение электродвижущей силы под действием переменного магнитного поля ипоявление индукционных токов (ускоренное вращение вихрей порождает тангенциальную силу, которая, в свою очередь, приводит в движение телесные элементы).

Максвеллу оставалось учесть только явления электростатики. Для этого он видоизменил исходную аналогию так, чтобы, сохраняя прежнее ее физическое содержание, отразить еще и специфику этой новой области взаимодействии. Он предположил, что вихри могут деформироваться, вызывая небольшое смещение телесного элемента. Такое смещение, в свою очередь, должно было изображать поляризацию зарядов при электростатической индукции.

Заменив для удобства вихри деформируемыми ячейками упругой среды, Максвелл затем доказал, что в новой модели представлены все существенные черты электростатических взаимодействий (доказательство проводилось на базе мысленных экспериментов с теоретическими схемами Фарадея и Кулона). После этого было произведено еще одно доказательство, устанавливающее, что в новой модели не утеряно и прежнее ее физическое содержание. Тем самым была создана теоретическая схема, обобщающая все известные Максвеллу знания об электричестве и магнетизме.

Из анализа данной схемы следовало, что ток смещения и ток проводимости вводятся по одному и тому же набору признаков, а значит, являются эквивалентными понятиями. Чтобы показать это, обратимся к рис. 6.

Рис. 6  а  – вращающиеся вихри с₁ и с₂ приводят в движение элемент q и наоборот; б – телесный элемент, представляющий заряд, находится между способными к деформации, но не деформированными еще ячейками; в и г – деформация ячеек с₁ и с₂ соответствующая поляризации, и переход от деформированного состояния ячеек к недеформированному (снятие поляризации) приводит к перемещению элемента q

Представим себе начало поляризации диэлектрика с того момента, когда включается внешнее электрическое поле (см. рис. 6, б, в, г). В модели это изображается как появление силы, которая начинает “проталкивать” телесный элемент qмежду двумя ячейками с₁ и с₂. В процессе перемещения элементов между ячейками последние испытывают деформацию кручения, и возникающая при такой деформации упругая сила начинает противодействовать движению элемента qдо тех пор, пока она не уравновесит внешнюю силу. В этот момент происходит остановка телесного элемента в положении q₁, что соответствует установлению поляризованного состояния в рассматриваемом дифференциально малом объеме диэлектрика.

В ходе описанного взаимодействия телесного элемента с ячейками последние приходят во вращение с переменной скоростью, которая возникает в момент включения внешней силы (положение q₂) и вновь становится равной нулю в положении q₁. Поскольку вращение ячеек с переменной скоростью означает наличие нестационарного магнитного поля, постольку описанная картина возникновения поляризации соответствует эффекту порождения магнитного поля вследствие локального смещения зарядов в диэлектрике. С позиций динамической структуры модели было совершенно безразлично, является вращение ячеек результатом движения телесных элементов без деформации ячеек либо оно возникает как результат этой деформации. Это означало, что безразлично, является магнитное поле результатом локального смещения “элементов электричества” в процессе поляризации либо оно возникает как эффект тока проводимости. В любом варианте это было одно и то же поле. Но в таком случае смещение зарядов в процессе индукции согласно модели определялось уже по двум признакам: 1) “быть набором порций электричества, перемещающихся под действием электрического поля”; 2) “порождать магнитное поле”. Если учесть, что в ходе всех проведенных ранее процедур обоснования “ток проводимости” был введен как носитель этих же самых свойств, то Максвелл просто-таки не имел права проводить различие между ним и смещением зарядов в диэлектрике.

Он истолковал последнее как начало тока. В этом смысле отождествление “тока смещения” и“тока проводимости” было, скорее, логическим следствием движения в слое промежуточных интерпретаций, чем гениальной догадкой, внезапно осенившей создателя теории электромагнетизма.

Выразив все выявленные отношения элементов аналоговой модели на математическом языке, Максвелл получил свое знаменитое уравнение с током смещения: rot Н =J, которое замыкало систему уравнений электродинамики и явилось решающим этапом создания ее математического аппарата[47]. Здесь видно, насколько не соответствует историческим фактам представление о том, что Максвелл вывел это уравнение, пользуясь соображениями симметрии. Только относительно недавно в работе А.М.Борка[48] было указано, что эту симметрию уравнений Максвелла впервые зафиксировал О.Хевисайд лишь в 1885 г., а в текстах самого Максвелла полностью отсутствуют какие-либо свидетельства использования соображений симметрии. Солидаризуясь с выводом Борка, мы можем высказать более сильное утверждение: такого рода прием не мог быть использован Максвеллом в принципе, посколькуон не соответствует логике того реального познавательного движения, результатом которого явилась теория электромагнитного поля. Такие приемы построения теории стали типичными только в современную эпоху эволюции физики.

После создания системы максвелловских уравнений оставалось лишь выявить за строительными лесами аналоговых моделей созданное здание электродинамики. Весь этот процесс был закончен несколько позднее, но уже на заключительной стадии максвелловского синтеза полученная система уравнений и ее интерпретация сформировали новое видение электромагнитных процессов. Последние предстали как взаимодействие связанных между собой электрических и магнитных полей, распространяющихся в пространстве с конечной скоростью. Благодаря этому сама теория электромагнетизма должна была рассматриваться как описание существенных характеристик особой физической реальности — электромагнитного поля.

В заключение сформулируем некоторые выводы.

1.   Анализ истории максвелловской электродинамики показывает, что при построении развитой теории исследователь может не обращаться непосредственно к экспериментальным данным, а использовать в качестве эмпирического материала теоретические знания предшествующего уровня (Максвелл нигде не оперирует непосредственно данными опыта, а учитывает их косвенно, оперируя с теоретическими схемами Фарадея, Кулона, Ампера и др.). В этом плане история электродинамики является одним из свидетельств того, что для построения новой теории не обязательно иметь новые эксперименты.

2.   Одним из решающих пунктов создания максвелловской теории был предварительный выбор картины физической реальности, которая предопределяла характер применяемых математических средств и аналоговых моделей. Наличие картины физической реальности служит необходимым звеном теоретического синтеза, приводящего к основным уравнениям развитой физической теории. Указанная картина определяет программутеоретического синтеза, его стратегию.

3.   Построение теории Максвелла протекало как процесс попеременного движения в математических средствах и плоскости физического содержания. Каждый новый шаг по пути к уравнениям электромагнитного поля сопровождался промежуточными интерпретациями, которые стимулировали новое движение в математических средствах. Такие переходы от математических средств к физическому содержанию и обратно происходили до тех пор, пока не завершился синтез всех знаний, обобщаемых в рамках максвелловской электродинамики. В качестве предположения, подлежащего проверке на конкретном историческом материале, можно сформулировать гипотезу, согласно которой, по-видимому, и в современной физике промежуточные интерпретации являются необходимым звеном построения теории.

4.   Игнорирование связи между формально-математическими и содержательно-физическими операциями может привести к предвзятому истолкованию истории науки. В частности, неверно мнение, что Максвелл получил уравнение с током смещения, пользуясь соображениями симметрии. Это уравнение было получено на основе содержательно-физической модели.