После «Структуры научных революций»

В-четвертых, среди утверждений, используемых для усвоения одного нового термина, имеются такие, которые содержат и другие новые термины, поэтому они должны усваиваться вместе с первым. Процесс изучения, таким образом, устанавливает взаимосвязи множества новых терминов, структурируя содержащий их словарь. Наконец, обычно существует значительное пересечение между ситуациями (и между соответствующими утверждениями), к которым обращаются изучающие язык, поэтому индивиды полноценно общаются, хотя выучили термины, при помощи которых могут общаться, разными способами. Несмотря на то что описываемый процесс кажется близким к дефиниции, дефиниция не должна обязательно разделяться другими членами языкового сообщества.

В качестве примера рассмотрим термин «сила». Ситуации, экземплифицирующие наличие силы, бывают различного рода. Это мускульное напряжение; натянутая струна или пружина; тело, обладающее весом (обратите внимание на появление другого термина, который нужно выучить), или в конечном счете определенные типы движения. Последнее особенно важно и представляет большие трудности для студентов.

В соответствии с ньютонианским использованием «силы» не все типы движения демонстрируют наличие ее референта. В связи с этим необходимы примеры, отображающие разделение между вынужденным и свободным движением. Более того, их усвоение требует подавления прочно укорененных доньютоновских интуиций.

Для детей и аристотелианцев классическим примером несвободного движения служит метание снаряда. Примером свободного движения выступает падающий камень, вращающийся волчок или вращающийся маховик.

Для ньютонианца во всех этих случаях мы имеем дело с несвободным движением. Единственный пример ньютонианского свободного движения – движение по прямой при постоянной скорости, и это может быть осуществлено непосредственно только в межпланетном пространстве. Однако учителя пытаются изобрести аналоги таких примеров. (До сих пор помню, как на лекции приводили в качестве примера кусок льда, скользящий по поверхности стекла, – это помогло мне избавиться от начальных интуиций и усвоить ньютоновское понятие «силы».) Но для большинства студентов основной путь к этому ключевому аспекту использования термина лежит через усвоение последовательности слов, известной как ньютоновский первый закон движения: «при отсутствии воздействия внешней силы тело движется прямолинейно с постоянной скоростью». Он вводит тип движения, не нуждающегося в силе, посредством дескрипции [53] .

Следует сказать несколько больше о термине «сила», но позвольте мне сначала кратко упомянуть два связанных с ним термина – «вес» и «массу». Первый относится к определенному роду силы, которая заставляет физическое тело оказывать давление на свою опору в состоянии покоя или падать, оставшись без опоры. В этом качественном смысле термин «вес» известен до ньютоновской «силы» и используется при усвоении последнего термина. «Массу» обычно определяют как величину, равнозначную «количеству материи», где материя – субстанция, из которой состоят физические тела, вещество, количество которого сохраняется при изменении свойств материальных тел. Любая характеристика, которая, как и вес, присуща физическому телу, является показателем присутствия материи и массы. Как в случае с «весом» и в отличие от случая с «силой», качественные характеристики, посредством которых устанавливаются референты «массы», совпадают с использовавшимися до Ньютона.

Но ньютоновское использование всех трех терминов является количественным, и ньютоновская форма количественного описания меняет как их индивидуальное употребление, так и взаимосвязь между ними [54] . Только единицы измерения могут быть установлены конвенционально; шкала же должна быть выбрана так, чтобы вес и масса были экстенсивными величинами и чтобы силы, таким образом, могли быть векторными. (Сравните с температурой, для которой как единицы измерения, так и шкала могут быть выбраны конвенционально.) Повторюсь: процесс изучения нуждается в непосредственном сопоставлении утверждений, содержащих изучаемые термины, с ситуациями, взятыми из природы непосредственным или опосредованным образом.

Начнем с количественного описания «силы». Студенты полностью овладевают данным количественным понятием, обучаясь измерять силу безменом или другим упругим прибором. Такие инструменты появились некогда в научной теории или практике еще до Ньютона, когда они унаследовали концептуальную роль, которую ранее играли чашечные весы. С этого времени они стали главными, по причинам скорее концептуальным, нежели прагматическим.

Использование безмена для демонстрации правильного измерения силы нуждается, как бы то ни было, в обращении к двум утверждениям, обычно считающимся законами природы. Одно из них – третий закон Ньютона, который утверждает, что сила, посредством веса воздействующая на безмен, равна и противоположно направлена силе воздействия безмена на вес. Другое – закон Гука, утверждающий, что сила, прикладываемая для растягивания безмена, пропорциональна перемещению пружины.