Мысленные эксперименты и их роль. Мысленный эксперимент как метод исследования. Что такое мысленный эксперимент
совокупность мысленно осуществляемых познавательных операций над теоретическими конструкциями в условиях, аналогичных экспериментальным. (См. эксперимент, теоретическое и эмпирическое).
Отличное определение
Неполное определение ↓
мысленный эксперимент
МЫСЛЕННЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ - форма исследования, составляющая (в отличие от традиционного эмпирического эксперимента) часть теоретического уровня познания. Само слово «эксперимент» в пер. с лат. означает «опыт». В истории познания издавна сложилась традиция под опытом понимать, прежде всего, прямое и непосредственное взаимодействие человека с интересующими его фрагментами действительности. С возникновением такого специализированного вида познания, как наука, многие авторы стали отождествлять опыт с экспериментом - одной из важнейших форм эмпирического исследования. Эксперимент долгое время рассматривался в качестве главного критерия, позволяющего надежным образом осуществить проверку производимых знаний и отделять истинные утверждения о мире от ложных. Этому способствовало и распространение возникшей в середине 19 в. философии позитивизма, представители которой надеялись создать собственно научное мировоззрение, опирающееся исключительно на опытные данные. Дальнейшее развитие как самой философии, так и специализированного научного познания, привело ученых к пониманию невозможности строить знание о мире, исходя только из прямого чувственного контакта с объектами этого мира. Чем более глубинные уровни мирового устройства выявляли исследователи, тем меньше они имели дело с «непосредственно данным». «Действительность как она есть» постепенно замещалась теми ее образами, которые формировались в сознании ученых. Уже в середине 20 столетия теоретический уровень познавательной деятельности существенно потеснил привычные для экспериментаторов эмпирические приемы и методы. Главным объектом, с которым теперь имеет дело исследователь, стали мысленные модели, замещающие в познавательных актах реальные предметы и явления. Выражая представления ученых о таких характеристиках действительности, которые не только невозможно зафиксировать с помощью прямого чувственного восприятия, но само действительное проявление которых является проблематичным, мысленные модели позволяют строить более полные и целостные картины мира, в которых данные, полученные на эмпирическом уровне, соединяются с характеристиками, обладающими статусом «возможно существующих». В связи с этим особое значение в современной практике науки приобрел так называемый «М. э.», состоящий в конструировании и целенаправленном преобразовании «идеального объекта», представляющего в сознании ученого тот фрагмент действительности, на который направлено его внимание. В отличие от традиционного эксперимента, в данном случае все познавательные операции осуществляются в воображаемой реальности. Ученый, исходя из имеющихся в его распоряжении знаний, мысленно создает условия, в которых объект его интереса мог бы проявить определенные характеристики, отсутствующие в непосредственной действительности. Изменяя воображаемые условия, исследователь как бы подвергает идеальный объект различным воздействиям, фиксируя возможные изменения в его поведении. Одним из первых ученых, использовавших в своей практике М. э., считается Г. Галилей. В современной науке этот вид познавательной деятельности распространен достаточно широко в самых различных областях. С помощью М. э. ученые получают возможность отвлекаться от некоторых ограничений, с которыми они сталкиваются в конкретных ситуациях при практическом взаимодействии с окружающим миром. В результате удается построить общее абстрактное описание действительности, «какой она могла бы быть в идеальных условиях». Сегодня теоретики создают множество различных описаний реальных и воображаемых состояний мира (так называемые «возможные миры»), что обеспечивает целостный характер научной картины мира. С.С. Гусев
Невероятные факты
Мысленные эксперименты или гипотезы, часто напоминающие загадки, используются философами и учеными, чтобы объяснить очень сложные идеи.
Их используют в таких областях, как философия и теоретическая физика, когда провести физический эксперимент невозможно.
Они служат хорошей пищей для размышлений, и заставляют пересмотреть то, что мы считаем, как данное.
Вот одни из самых известных мысленных экспериментов.
Научные эксперименты
1. Обезьяна и охотник
"Охотник следит за обезьяной на дереве, прицеливается и стреляет. В момент, когда пуля вылетает из оружия, обезьяна падает с ветки на землю. Как должен прицелиться охотник, чтобы попасть в обезьяну ?
1. Целится в обезьяну
2. Целится выше головы обезьяны
3. Целится ниже обезьяны
Результат может быть неожиданным. Гравитация действует на обезьяну и пулю с той же скоростью, поэтому независимо от того, как быстро летит пуля (учитывая сопротивление воздуха и другие факторы), охотник должен целиться в обезьяну.
2. Пушечное ядро Ньютона
В этом мысленном эксперименте, нужно представить себе пушку, находящуюся на очень высокой горе, которая выстреливает свое ядро под углом 90 градусов к Земле .
Диаграмма показывает несколько возможных траекторий полета пушечного ядра, в зависимости от того, как быстро оно будет лететь в момент запуска.
Если оно будет двигаться слишком медленно, то, в конце концов, упадет вниз на Землю.
Если же оно будет очень быстрым, оно может освободиться от гравитации Земли и направиться в космос. Если оно достигнет средней скорости, то будет двигаться по орбите Земли .
Этот эксперимент сыграл большую роль в изучении гравитации, заложив основу для создания спутников и космических полетов.
3. Загадка токсина Кавки
"Эксцентричный миллиардер предлагает вам флакон с токсичным веществом, который, если вы его выпьете, вызовет у вас мучительную боль на один день, но не будет угрожать жизни, и не будет иметь каких-либо долговременных последствий.
Миллиардер заплатит вам 1 миллион долларов на следующее утро, если сегодня в полночь вы намереваетесь выпить токсичное вещество завтра в полдень . При этом, вам не обязательно выпить токсин, чтобы получить деньги. Деньги уже будут на вашем счету за несколько часов до того, как настанет время его выпить. Но … в случае если вам это удастся.
Все что нужно сделать, это намереваться сегодня в полночь выпить токсин завтра в полдень. Вы можете передумать после того, как получите деньги и не пить токсин. Вопрос состоит вот в чем: можно ли намереваться выпить токсичное вещество ?
Согласно американскому философу Грегори Кавке, было бы очень сложно, практически невозможно, намереваться сделать что-то, если мы не намереваемся сделать это. Рациональный человек знает, что он не выпьет яд, и потому не может намереваться его выпить.
4. Загадка слепого
Эту загадку задал ирландский философ Ульям Молинье (William Molyneux) британскому мыслителю Джону Локку.
Представьте себе, что слепой с рождения человек, который научился с помощью прикосновений различать между кубом и шаром, внезапно прозрел.
Сможет ли он с помощью зрения, до того как коснется объектов, определить, что есть куб, а что шар ?
Ответ: Нет. Несмотря на то, что он получил опыт, используя осязание, это не повлияет на его зрение.
Ответ на этот вопрос сможет решить одну из фундаментальных проблем человеческого разума.
Так, например, эмпиристы считают, что человек рождается как "чистая доска" и становится суммой всего накопленного опыта. Напротив нативисты возражали, что наш разум с самого начала содержит представления , которые потом активизируются зрением, звуками и прикосновениями.
Если бы слепой человек внезапно прозрел и смог сразу различить, где куб и где шар, это означало бы, что знания являются врожденными.
Несколько лет назад профессор Паван Синха (Pawan Sinha) из Массачусесткого технологического института провел исследование на пациентах, которым вернули зрение. Результаты подтвердили предположение Молинье.
Эксперименты (видео)
5. Парадокс близнецов
Эйнштейн так сформулировал эту проблему:
"Представьте себе двух близнецов Джо и Фрэнка. Джо домосед, а Фрэнк любит путешествовать.
На свое 20-летие, один из них отправляется на космическом корабле в космос, путешествуя со скоростью света . Его путешествие на этой скорости занимает 5 лет, и он возвращается, когда ему уже 30 лет. Вернувшись домой, он узнает, что на Земле прошло 50 лет. Его брат близнец сильно состарился и ему уже 70 лет.
Тут вступает в силу закон относительности, согласно которому, чем быстрее вы движетесь в космосе, тем медленнее вы продвигаетесь во времени .
6. Квантовое бессмертие и квантовое самоубийство
В этом мысленном эксперименте, предложенном американским теоретиком Максом Тегмароком, участник направляет на себя ружье, которое снабжено механизмом, измеряющим вращение квантовой частицы.
В зависимости от измерений, ружье может либо выстрелить, либо нет. Этот гипотетический процесс стал известен, как квантовое самоубийство .
Если верна многомировая интерпретация, то есть существование параллельных Вселенных, то Вселенная расщепится на две, в одной из которых участник будет жить, а в другой он умрет .
Такое разветвление будет происходить каждый раз при нажатии на курок. Сколько бы выстрелов не произошло, в одном из миров всегда останется версия участника, которая выживет. Таким образом, он приобретет квантовое бессмертие.
Эксперименты ученых
7. Бесконечные обезьяны
Этот эксперимент, который известен, как "теорема бесконечных обезьян ", утверждает что, если бесконечное количество обезьян случайным образом нажмут на клавиши бесконечного числа пишущих машинок, в какой-то момент они совершенно точно создадут произведения Шекспира.
Основная идея состоит в том, что бесконечное количество действующих сил и бесконечное время случайным образом создадут все и вся . Теорема является одним из лучших способов продемонстрировать природу бесконечности.
В 2011 году американский программист Джесси Андерсон (Jesse Anderson) решил проверить эту теорему с помощью виртуальных обезьян. Он создал несколько миллионов "виртуальных обезьян " - специальные программы, которые вводят случайную последовательность букв. Когда последовательность букв совпадает со словом из Шекспировского произведения, оно выделяется. Таким образом, почти через месяц ему удалось воспроизвести поэму Шекспира "Жалоба влюбленной".
8. Кот Шредингера
Парадокс кота Шредингера связан с квантовой механикой и был впервые предложен физиком Эрвином Шредингером. Эксперимент состоит в том, что кот, заперт внутри коробки вместе с радиоактивным элементом и пузырьком смертельного яда . Шанс того, что радиоактивный элемент распадется в течение часа, составляет 50/50. Если это произойдет, молот, прикрепленный к счетчику Гейгера, разобьет пузырек, выпустит яд и убьет кота.
Так как существуют равные шансы того, что это случится, или не случится, то до того, как коробку откроют, кот может быть одновременно и жив и мертв.
Суть состоит в том, что, так как никто не наблюдает за тем, что происходит, кот может существовать в разных состояниях . Это похоже на известную загадку, которая звучит так: "Если дерево упало в лесу, и никто этого не слышит, издает ли оно звук?"
Кот Шредингера показывает необычную природу квантовой механики, согласно которой некоторые частицы настолько малы, что мы не можем их измерить, не изменив их . До того, как мы их измерим, они существуют в суперпозиции – то есть в любом состоянии одновременно.
Эксперимент науки
9. Мозг в колбе
Этот мысленный эксперимент пронизывает многие области, начиная от когнитивной науки до философии и популярной культуры.
Суть эксперимента состоит в том, что некий ученый извлек ваш мозг из тела и помесил его в колбу с питательным раствором . К мозгу подключили электроды и подсоединили к компьютеру, который генерирует изображения и ощущения.
Так как вся информация о мире проходит через мозг, этот компьютер может симулировать ваш опыт.
Вопрос: Если бы это было возможно, как бы вы могли действительно доказать, что мир вокруг вас реален , а не является симуляцией компьютера?
Все это похоже на сюжет фильмы "Матрица", на который в частности повлиял эксперимент "мозг в колбе".
По сути, этот эксперимент заставляет вас задуматься о том, что значит быть человеком. Так известный философ Рене Декарт задавался вопросом, можно ли действительно доказать, что все ощущения принадлежат нам самим, а не являются иллюзией, вызванной "злым демоном". Он отразил это в своем знаменитом высказывании "Cogito ergo sum"("Я мыслю, и значит, существую"). Однако в данном случае мозг, подключенный к электродам, тоже может думать.
10. Китайская комната
Китайская комната – еще один известный мысленный эксперимент, предложенный в 1980-х годах американским философом Джоном Серлем.
Представьте, что человека, говорящего на английском языке заперли в комнате, в которой есть небольшая щель для писем. У человека есть корзины с китайскими иероглифами и учебник с инструкциями на английском языке , который поможет перевести с китайского. Через щель в двери ему передают листки бумаги с набором китайских иероглифов. Мужчина может использовать учебник, чтобы перевести фразы и отправить ответ на китайском языке.
Хотя сам он ни слова не говорит на китайском, он может убедить находящихся снаружи, что в совершенстве владеет китайским.
Этот эксперимент был предложен с целью опровергнуть предположение, что компьютеры или другие виды искусственного интеллекта могут думать и понимать . Компьютеры не понимают информацию, которая им дается, но у них может быть программа, которая создает видимость человеческого интеллекта.
Мысленный эксперимент является одним из важнейших методов построения и обоснования научной теории. Его сущность состоит в свободном варьировании условий и параметров исследуемого процесса или систем с тем, чтобы установить характер действия тех или иных законов в этих условиях и степень их зависимости (или независимости) от этих условий. Все мысленные эксперименты начинаются со слов: «Допустим, что...», «Предположим, что...», «Что будет, если...» и т.п. Важно помнить главное назначение мысленного эксперимента: это способ условного доказательства какого-либо положения теории, имеющего форму «если..., то...». Основная польза мысленных экспериментов состоит в том, что они позволяют точно рассчитать состояние системы в соответствии с некоторыми предполагаемыми законами ее поведения без проведения реальных (материальных) экспериментов и соответствующих расходов.
Одним из первых ученых, кто сознательно использовал мысленный эксперимент при построении физической теории, был Г. Галилей. Ведь ясно, что только при допущении пустоты и тем самым - отсутствия всякого трения в процессе взаимодействия падающего тела с воздухом верен сформулированный Галилеем закон свободного падения тел S = gt 2 / 2. Согласно этому закону ускорение падения всех тел на Землю (на одной и той же широте) одинаково и никак не зависит от величины их веса (или тяжести).
Другим классическим примером мысленного эксперимента в механике, начиная с которого, по мнению А. Эйнштейна, началась вся современная физика, являлись рассуждения при установлении закона инерции. Содержание этого мысленного эксперимента заключается в следующем. Допустим, тело находится в состоянии покоя. Допустим, что на него не действуют никакие силы извне. Что произойдет с телом в этом случае? Ответ очевиден: оно останется в состоянии покоя. Рассмотрим второй случай. Допустим, что тело движется но прямой с некоторой постоянной скоростью (т.е. равномерно и прямолинейно). Допустим также, что оно не испытывает никаких внешних воздействий со стороны окружающих его друтих тел. Как будет (или должно) вести себя тело дальше? Ответ очевиден. Оно будет продолжать двигаться прямолинейно и равномерно с прежней скоростью. Объединенные вместе, эти положения и составляют содержание закона инерции, установленного и доказанного с помощью двух рассмотренных выше мысленных экспериментов с телом. Вот с таких, почти незыблемых аналитических истин и начиналось построение классической механики Ньютона.
Третьим классическим примером мысленного эксперимента являются рассуждения А. Эйнштейна при построении теории относительности. Рассмотрим этот эксперимент, обратившись к работе А. Эйнштейна и Л. Инфельда «Эволюция физики». В этой работе авторы рассматривают известный мысленный эксперимент с «лифтом». Смысл этого эксперимента состоит в доказательстве того, что при определенных условиях две системы «инерция + гравитация» и «неинерциальная система» невозможно различить принципиально, так как наблюдаемые в них явления можно одинаково последовательно объяснить при допущении как одной, так и другой позиции. Отсюда следует, что в теории относительности доказывается относительность и равноправие не только всех инерциальных систем отсчета (это было показано уже в рамках классической механики), но и равноправие всех систем отсчета, независимо от того, являются ли они инерциальными или неинерциальиыми. Представим себе, что некий (внутренний) наблюдатель находится в лифте. Его лифт с помощью некоей силы как бы опускается вниз с некоей постоянной скоростью. Внезапно канат обрывается. Движение лифта вниз вместе с находящимся в нем наблюдателем продолжается по-нрежнему с постоянной скоростью, но уже с ускорением свободного падения! И это фиксирует внешний наблюдатель. Но внутренний наблюдатель этого видеть не может, так как и он сам, и пол, и потолок лифта двигаются с одной и той же скоростью и их положение друг относительно друга остается одним и тем же. Более того, внутренний наблюдатель не может даже определить, движется лифт или покоится. Допустим, он вынимает из кармана платок и часы - отпускает от них руку. Но они остаются на том же месте относительно пола лифта, так как ускорение свободного падения одинаково для всех тел и не зависит от их массы. Отсюда внутренний наблюдатель заключает, что он находится в инерциальной системе. Тогда как по отношению к внешнему наблюдателю лифт, безусловно, движется. Но с точки зрения имеющихся у внутреннего и внешнего наблюдателя данных они оба правы, причем в равной мере. Приведем еще один мысленный опыт, рассматриваемый Эйнштейном и Инфельдом. Допустим, что через дырку в стенке лифта проходит луч света и упирается в некоторую точку на противоположной стенке. Поскольку лучу света необходимо некоторое время для прохождения от одной стенки к другой, а лифт движется вниз, постольку он упирается в некую точку на противоположной стенке лифта не прямо напротив дырки, из которой луч света выходил, а несколько выше ее. И этот факт фиксируют оба наблюдателя: и внутренний, и внешний. Однако, объяснение этому факту они дают абсолютно разное. С точки зрения внешнего наблюдателя это однозначно вызвано движением лифта, ибо если бы лифт покоился, то свет, направленный горизонтально от одной стенки к другой, уперся бы в точке точно напротив. Рассуждение же внутреннего наблюдателя совсем другое и не менее последовательно. Он считает, что лифт мог покоиться. Но луч света, поскольку он состоит из движущихся фотонов и имеет массу, за время движения от стенки к стенке искривляется под воздействием поля тяготения, а потому и упирается в точку не строго напротив дырки. В результате данного мысленного эксперимента с падающим лифтом Эйнштейн и Инфельд делают следующий вывод: «Эти два описания - одно данное внешним, а другое - внутренним наблюдателем, вполне последовательны, и нет возможности решить, какое из них правильно. Мы можем принять любое из них для описания явлений в лифте: либо вместе с внешним наблюдателем принять неравномерность движения и отсутствие поля тяготения, либо вместе с внутренним наблюдателем принять покой и наличие поля тяготения».
И далее: «Из этих примеров следует, что имеется вполне обоснованная надежда сформулировать релятивистскую физику. Мы видели на примере с лифтом последовательностью двух описаний. Можно предположить наличие неравномерности движения, а можно этого не делать. Мы можем исключить из наших примеров “абсолютное” движение с помощью поля тяготения. Но тогда в неравномерном движении нет ничего абсолютного. Поле тяготения в состоянии полностью его уничтожить. Призраки абсолютного движения и инерциальной системы координат могут быть исключены из физики, и может быть построена новая релятивистская физика».
И такая теоретическая физика была построена А. Эйнштейном иод названием «общая теория относительности» (ОТО). В этой теории, во-первых, ускорение и замедление скорости движения тел объясняется уже не обязательно воздействием внешних сил на равномерно движущееся тело (в том числе и якобы сил притяжения одного тела к другому), а характером кривизны той структуры пространства, в которой происходит движение определенного тела. А во-вторых, в отличие от механики Ньютона, в ОТО все физические законы, в том числе закон тяготения Ньютона, формулируются не только для инерциальных систем отсчета, а для всех возможных систем координат, в которых любой закон имеет одинаковый вид. Или, как говорят в этих случаях, законы релятивистской физики ковариантны во всех системах отсчета. И эта ковариантность (или абсолютный характер физических законов) обеспечивается с помощью соответствующих математических преобразований, позволяющих переходить с языка описания некоторых явлений одной системы отсчета на язык описания этих же явлений в другой системе отсчета. При таком переходе многие параметры физических свойств явлений могут меняться, но законы при этом должны оставаться неизменными и не зависеть от той или иной системы отсчета и ее вклада в качестве средства описания.
Говоря о гносеологической слабости любого мысленного эксперимента в плане доказательной силы, необходимо указать на два обстоятельства. Первое: любой мысленный эксперимент является условной формой доказательства. Поэтому важно всегда оговорить и те условия, при которых он невозможен в принципе. Например, в случае закона свободного падения тел он действует: а) в условиях Земли (но не за ее пределами, например, в Космосе); б) в условиях одной и той же земной широты (т.е. тела не могут быть отдалены друг от друга значительными расстояниями по широте); в) в условиях полного отсутствия атмосферы или какой-либо другой среды (типа «эфира») и взаимодействия с ней; г) масса падающих тел не должна быть близкой, а тем более превосходить массу Земли; д) пространство вокруг района падения тел должно иметь однородную структуру в плане его «искривленности». Такое же множество допущений имеется в мысленном эксперименте с падающим лифтом в теории относительности. И ряд этих допущений специально оговаривался Л. Эйнштейном (например, достаточно небольшие пространственные размеры лифта и др.). Но самое главное, что делает мысленный эксперимент не только условной, но и весьма неопределенной формой доказательства своих следствий, состоит в том, что перечень условий, при которых только и возможен тот или иной мысленный эксперимент, никогда не может быть задан и сформулирован полностью. И поэтому содержание «Если...» мысленного эксперимента всегда остается открытым и тем самым не до конца определенным. Оно всегда потенциально включает в себя некое неявное, не высказанное знание. А потому и выводы любого мысленного эксперимента по отношению к объективной реальности не имеют необходимого заключающего характера. Тем не менее мысленный эксперимент позволяет выявить многие взаимосвязи идеальных объектов теорий и на этой основе сформулировать ряд теоретических законов, всегда имеющих характер математических зависимостей.
Одной из наиболее очевидных форм проявления деятельности воображения в науке является мысленный эксперимент. К мысленному эксперименту обращался еще Аристотель, доказывая невозможность пустоты в природе, т. е. используя мысленный эксперимент, чтобы отвергнуть существование тех или иных явлений. Широкое применение мысленного эксперимента начинается, видимо, с Галилея. Во всяком случае, Э. Мах в своей «Механике » полагает, что именно Галилей первым дал достаточное методологическое указание на мысленный эксперимент как на особое познавательное образование, квалифицируя его как воображаемый эксперимент.
Мысленный эксперимент не сводим к оперированию понятиями, но представляет собой познавательное образование, возникающее на основе воображения в процессе рационального познания.
Мысленный эксперимент - это вид познавательной деятельности, строящийся по типу реального эксперимента и принимающий структуру последнего, но развивающийся целиком в идеальном плане . Именно в этом принципиальном пункте проявляется здесь деятельность воображения, что и дает основание называть данную процедуру воображаемым экспериментом.
Мысленный эксперимент - деятельность, осуществляемая в идеальном плане, способствующая появлению у познающего субъекта новых эвристических возможностей как в логикопонятийном, так и в чувственнообразном отображении действительности. Мысленный эксперимент, замещая в некотором роде материальный, служит его продолжением и развитием. Субъект может произвести, например, косвенную проверку истинности знания, не прибегая к реальному экспериментированию там, где это затруднительно или невозможно. Кроме того, мысленный эксперимент позволяет исследовать ситуации, нереализуемые практически, хотя и принципиально возможные.
Поскольку мысленный эксперимент протекает в идеальном плане, особую роль в обеспечении реальной значимости его результатов играет корректность форм мысленной деятельности. При этом очевидно, что мысленное экспериментирование подчиняется логическим законам. Нарушение логики в оперировании образами в мысленном эксперименте ведет к его разрушению. В мысленном эксперименте активность развертывается в идеальном плане, и специфическими основаниями объективности в данном случае являются логическая корректность оперирования с образами, с одной стороны, и активность воображения - с другой. Причем решающая роль, как и должно быть в эксперименте, принадлежит здесь «чувственной» стороне, т. е. воображению.
Мысленный эксперимент, таким образом, отличается от реального эксперимента, с одной стороны, своей, так сказать, идеальностью, а с другой - присутствием в нем элементов воображения как базиса оценки идеальных конструкций.
Так с помощью воображения, достаточно жестко направляемого логикой, Галилей представляет ситуацию, в которой причины, мешающие свободному движению тела, полностью устранены. Тем самым он преступает грань реально возможного, но зато со всей возможной очевидностью демонстрирует осуществимость инерциального движения - тело будет сохранять свое движение бесконечно долго.
Продуктивная мощь воображения представила здесь ситуацию, невозможную с точки зрения аристотелевской физики. И Галилей отдавал себе отчет в том, что аристотелевской физике противостоит воображаемый результат мысленного эксперимента - тело, продолжающее движение в отсутствии движущих его сил, есть нечто невозможное с точки зрения физики.
Таким образом, именно логическая оппозиция конкурирующих теорий образует контекст, в котором вполне допустимыми оказываются недопустимые (с какой-либо из конкурирующих позиций) предположения и сумасшедшие гипотезы. Короче, допустимым оказывается воображение во всех смыслах этого слова.
Мысленный эксперимент, в свою очередь, развивается из материального эксперимента. На каких-то этапах развития эксперимента субъект не отделяет осмысление его течения от объективного хода экспериментального процесса. Позднее появляется способность проделывать эксперимент как бы про себя, в уме, не воздействуя материально на сам ход эксперимента. Характерной особенностью сознательной человеческой жизнедеятельности является то, что прежде чем производить непосредственно, субъект мысленно решает различные практические и теоретические задачи, совершает сложные и разнообразные мысленные операции, предвосхищающие непосредственное действие.
Особенность мысленного эксперимента связана с тем, что это есть вид познавательной деятельности, в которой структура реального эксперимента воспроизводится в воображении. Это означает, что между мысленным и материальным экспериментом имеется определенная аналогия. Такая аналогия - существенная черта умственного эксперимента. “Мы не только можем создавать образы более или менее произвольно, мы их можем также видоизменять и затем выяснять, какие изменения могут вытекать в качестве результата тех или других особенностей. Мы можем осуществлять воображаемый эксперимент, вводя превращения в образы и затем, отмечая, какое дальнейшее содержание может получить образ с точки зрения этих изменений. Эта процедура во многом аналогична физическому эксперименту; образы поддаются манипулирования так же, как и физические объекты”. “Человек в уме оперирует пространственными образами, мысленно ставит тот или иной объект в различные положения и мысленно подбирает такие “экспериментальные” ситуации, - пишет А.П.Чернов, - в которых, как и в обычном опыте, должны появиться более важные или почему-либо интересные особенности данного объекта”. Исследователь мысленно вводит изучаемый объект во все новые и новые взаимодействия, ставит его в разнообразные условия, постоянно учитывая возникающие причинно-следственные отношения, пространственно-временные и другие изменения, которые должны при этом совершаться в объекте, и соотнося их с первоначальными условиями и связями. Изучаемое явление многократно повторяется в различном составе и порядке. При этом в нем обнаруживаются новые, ранее неизвестные свойства и стороны.
Творческое воображение дает возможность предварять многие действия. Мысленно человек может создавать разнообразные связи и тут же их тормозить, если они не дают необходимого эффекта. Он мысленно проверяет многие варианты предварительных гипотез, прежде чем положить их в основу эксперимента. В зависимости от успеха или неудачи тех или иных пробных действий появляется возможность исключать некоторые области поиска, значительно ограничивать его вероятный район.
Мысленный эксперимент как самостоятельная форма познания
Выделение мысленного эксперимента в относительно самостоятельную форму познания выражает этап в развитии познания. “Представляется неправильным сведение мысленного эксперимента к обдумыванию планируемого результата эксперимента, - считает А.О.Вальт. - Мысленный эксперимент является относительно самостоятельной познавательной операцией. Если обдумывается и планируется реальный эксперимент, то исследователь строит свои калькуляции исходя из наличной ситуации, стараясь охватить ее наиболее полным образом. Результаты такого рассуждения проверяются проведением самого реального эксперимента. В случае же мысленного эксперимента как прибор, так и “экспериментальная” ситуация являются предметно “искаженными”, идеализированными и полученные выводы проверяются опосредованно в ходе восхождения к конкретному. Мысленный эксперимент отличается от дискурсивного, чисто логического умозаключения тем, что он не протекает в одних только понятиях. Тут в познавательном процессе участвует конкретный чувственный образ - модель, идеальный объект, абсолютно твердое тело, идеальные газы и жидкости, абсолютно черное тело и так далее”.
Значение и ценность мысленного эксперимента заключается в том, что в нем в ряде случаев осуществляются познание и проверка истинности знаний, не прибегая каждый раз к реальному экспериментированию. Кроме того, умственный эксперимент позволяет исследовать ситуации, не осуществимые практически, хотя и возможные принципиально.
Как материальный, так и мысленный эксперимент, будучи особой формой деятельности человека, направлены непосредственно на обнаружение того, что интересует исследователя, на познание качественного своеобразия явления. Другими словами, в эксперименте можно функционально выделить ту или иную связь по отношению к целям познания и тем самым фиксировать ее в качестве предмета исследования. Но это не означает отвлечение от некоторых не существенных в данной ситуации связей и отношений. Не имея возможности охватить все богатство характеристик интересующего объекта, приходится “обеднять” и схематизировать его. В конечном счете (такова диалектика познания) использование научных абстракций ведет к углублению и обогащению знания об изучаемых объектах.
Материальный эксперимент, в ходе которого реализуется “активное освоение” объекта исследования, позволяет получать адекватные характеристики этого объекта. Субъект же в мысленном эксперименте приходит к знанию законов движения объекта исследования потому, что мысленно воспроизводит эту деятельность по “освоению” объекта. Мысленный эксперимент - это эксперимент по структуре, а не по “внешней форме”. Система связей и отношений объектов материальной действительности, которая приводится во взаимодействие в материальном эксперименте, в мысленном эксперименте оказывается представленной в “снятом” схематизированном виде.
Логическая структура мысленного эксперимента
Мысленный эксперимент строится на основе чувственно-наглядного материала, создания образных картин, но логическое обобщение предшествующего опыта субъекта включается в эксперимент в качестве организующего начала. С его помощью происходит упорядочение чувственного материала, его осмысление и необходимый отбор. Мысленный эксперимент дает соответствующим образом переработанный наглядный, чувственный материал.
Мысленный эксперимент является мыслительным процессом, в котором чувственные и рациональные элементы находятся в диалектическом единстве и взаимопроникновении. Именно единство чувственного и логического, наглядного образа и научной абстракции составляет то необходимое условие, благодаря которому на основе мысленного эксперимента нередко совершаются важные научные открытия.
Эвристическая ценность мысленного эксперимента заключается в том, что при анализе чувственно-наглядного образа объекта исследования можно вскрыть в нем такие стороны и свойства, такое содержание, которое еще не зафиксировано в понятийном аппарате науки. С помощью наглядных образов можно совершать в голове идеальные операции с предметами, не прибегая к действиям с самими предметами: делить их, соединять между собой, выделять отдельные свойства, включать их в новые связи и так далее.
Наглядные образы всегда неполно, приближенно отражают действительность. Эта ограниченность ставит пределы познавательному значению оперирования этими образами и обусловливает вероятностный характер выводов из мысленных экспериментов. Но пределы эти, свою очередь, детерминируются уровнем теоретического и практического освоения человеком исследуемой предметной области. Теория и практика обогащают смысловое, семантическое содержание исходных образов, уточняют их.
