Роль моделей в теории познания

Методологические дискуссии о роли моделей как орудий познания возникли на базе успешного использования модельных представлений Фарадеем, проводившим свои экспериментальные исследования по электричеству с помощью наглядных геометрических образов силовых линий и многочисленных механических моделей эфира3. Эти образы и модели не только помогли Максвеллу интерпретировать его знаменитые уравнения электромагнитного поля, но и сыграли известную роль в их открытии. Мысленные механические модели были чувственно-наглядной и методологической опорой и при разработке теории теплового движения и создании теории химического строения А. М. Бутлеровым и А. Кекуле. Изобретателями механических моделей для объяснения электромагнитных процессов были В. Томсон (Кельвин), Г. Лоренц и многие другие физики и химики. «Балтиморские лекции»4 Томсона полны описаний моделей, состоящих из шаров, маховых колес, пружин, тяг, гироскопов и других составных частей, свойственных механическим устройствам. Не менее широко пользовался механическими моделями и Максвелл при построении своей электромагнитной теории. Выведенные им основные уравнения электромагнитного поля опирались на гипотезу молекулярных вихрей, в которой эфир или материальная среда как носитель электромагнитных явлений изображался в виде модели следующим образом. Расположенные вдоль магнитных силовых линий молекулярные вихри (оси которых касательны к силовым линиям), вращаясь в одну и ту же сторону, взаимодействуют друг с другом посредством круглых частичек, проложенных между вихрями. Эти частицы, поступательное движение которых создает электрический ток, находятся постоянно в соприкосновении качения (без трения скольжения) с обоими вихрями, которые они разделяют.

Таким образом, для английских физиков модель представляет собой не буквальное описание природы, не что-то абсолютно тождественное оригиналу или отличное от него лишь в количественном отношении. Они рассматривали модель как некоторый упрощенный, огрубляющий образ объекта или как его аналог, позволяющий от известного идти к неизвестному и облегчающий построение объясняющей теории. Ведь об этом свидетельствуют уже вышеприведенные слова Томсона, из которых видно, что модель помогает лишь понять неизвестное при помощи известного.

Еще более отчетливо методологическая роль и гносеологическое значение моделей как упрощенных образов и аналогов изучаемых явлений действительности охарактеризованы в работах Максвелла, которому принадлежит заслуга не только разработки и применения метода физических аналогий, или в современной терминологии, метода математического моделирования, но и его формулировки как одного из общих методов познания.

Центральная идея этого метода состоит в том, что для развития теории необходимо сначала достроить упрощенную модель изучаемого явления, в которой наглядно представлены внутренние связи, аналогичные связям уже изученного другого явления. Благодаря этой аналогии, которая сводится к сходству законов разных областей природы, модель может выступать не только как иллюстрация, раскрывающая возможный физический смысл новой разработанной теории, но и как эвристическое средство построения самой теории. В различных формулировках и описаниях метода моделей как метода физических аналогий Максвелл выступает против двух крайностей: против абсолютизации математического формализма в физическом познании, т.е. сведения теоретической физики к оперированию математическими формулами, и против односторонности, связанной с абсолютизацией физического содержания той или иной конкретной гипотезы.

Метод моделей, или физических аналогий, должен преодолеть эти ошибочные крайности. Вот как описывает Максвелл предлагаемый им метод: «Для составления физических представлений без принятия специальной физической теории следует освоиться с существованием физических аналогий. Переходя от наиболее общей аналогии к специальной, мы находим сходство в математической форме явлений двух различных областей природы, которое послужило, например, основой физической теории света»5.

Таким образом, и Максвелл не приписывает мысленным моделям характера абсолютно тождественных с оригиналом копий или значения буквальных описаний. Это лишь аналоги, причем в значительной степени упрощенные. Но, будучи аналогом, т.е. системой, обладающей сходством в некотором лишь отношении (структурном, функциональном) с изучаемым объектом, модель выступает и его отображением, познавательным образом. В этом гносеологическая суть понимания моделей и Томсоном, и Максвеллом. Более того, Максвелл никогда не заботился о том, чтобы построить единую, непротиворечивую механическую модель электромагнитных явлений. Рассматривая модели в качестве идеализации и аналогов, он пользовался одновременно несколькими моделями, иногда даже противоречащими друг другу.