Материал: Философские проблемы техники. Пастушкова О.В., Арапов А.В

Эмпирический уровень - система знаний, полученных из опыта, на основе которой выявляются определенные обобщающие характеристики технического объекта или процесса.

Эмпирический уровень технической теории образуют конструктивнотехнические и технологические знания, являющиеся результатом обобщения практического опыта при проектировании, изготовлении технических систем. Это - эвристические методы и приемы, разработанные в самой инженерной практике, но рассмотренные в качестве эмпирического базиса технической теории.

Структура эмрирического уровня технической теории:

1.Конструктивно-технические знания: преимущественно ориентированы на описание строения технических систем как совокупности элементов, имеющих форму, способ движения, свойства, но включают также знания о технических процессах, в них протекающих, и параметрах их функционирования.

2.Технологические знания: фиксируют методы создания технических систем и принципы их использования.

3.Особые практико-методические знания: рекомендации по применению научных знаний, полученных в технической теории и практике инженерного проектирования. Это, фактически, те же самые технологические и конструктивно-технические знания, только являющиеся уже не результатом обобщения практического опыта инженерной работы, а продуктом теоретической деятельности в области технической науки и поэтому сформулированы в виде рекомендаций для еще неосуществленной инженерной деятельности. В них также формулируются задачи, стимулирующие развитие технической теории.

Эмпирические знания технической науки отображаются на ее теоретическом уровне в виде многослойных теоретических схем, абстрактных объектов различных уровней.

Теоретический уровень знания предполагает использование не столько эмпирического материала, сколько закономерностей, выявленных на основе логического мышления (познания).

Теоретический уровень научно-технического знания включает в себя три основных уровня, или слоя, теоретических схем: функциональные, поточные и структурные.

1)Функциональная схема фиксирует общее представление о технической системе, независимо от способа ее реализации, и является результатом идеализации технической системы на основе принципов определенной технической теории – отражает определенные математические соотношения.

НАПРИМЕР: функциональные схемы в теории электрических цепей представляют собой графическую форму математического описания состояния электрической цепи. Каждому функциональному элементу такой схемы соответствует определенное математическое соотношение, - скажем, между

силой тока и напряжением на некотором участке цепи или вполне

41

определенная математическая операция (дифференцирование, интегрирование

ит. п.).

2)Поточная схема (схема функционирования) описывает естественные процессы, протекающие в технической системе и связывающие ее элементы в единое целое – схема естественного процесса. Такие схемы строятся, исходя из естественнонаучных (например, физических) представлений.

НАПРИМЕР: теория электрических цепей имеет дело не с огромным разнообразием конструктивных элементов электротехнической системы, отличающихся своими характеристиками, принципом действия, конструктивным оформлением и т. д., а со сравнительно небольшим количеством идеальных элементов и их соединений, представляющих эти идеальные элементы на теоретическом уровне (емкость, индуктивность, сопротивление, источники тока и напряжения). Для применения математического аппарата требуется дальнейшая идеализация: каждый из перечисленных выше элементов может быть рассмотрен как активный (идеальные источники тока или напряжения) или пассивный (комплексное — линейное омическое и нелинейные индуктивное и емкостное — сопротивления) двухполюсник, т. е. участок цепи с двумя полюсами, к которым приложена разность потенциалов и через которую течет электрический ток. Все элементы электрической цепи должны быть приведены к указанному виду. Причем в зависимости от режима функционирования технической системы одна и та же схема может принять различный вид. Режим функционирования технической системы определяется прежде всего тем, какой естественный (в данном случае физический) процесс через нее протекает, т. е. какой электрический ток (постоянный или переменный, периодический или непериодический и т. д.) течет через цепь. В зависимости от этого и элементы цепи на схеме функционирования меняют вид: например, индуктивность представляется идеальным омическим сопротивлением при постоянном токе, при переменном токе низкой частоты — последовательно соединенными идеальными омическим сопротивлением и индуктивностью (индуктивным сопротивлением), а при переменном токе высокой частоты ее поточная схема дополняется параллельно присоединяемым идеальным элементом емкости (емкостным сопротивлением). Для каждого вида естественного (физического) процесса применяется наиболее адекватный ему математический аппарат, призванный обеспечить эффективный анализ поточной схемы технической системы в данном режиме ее функционирования. Заметим, что для разных режимов функционирования технической системы может быть построено несколько поточных и функциональных схем. В предельно общем случае поточные схемы отображают не только естественные процессы, но и вообще любые потоки субстанции (вещества, энергии, информации). Причем в частном случае эти процессы могут быть редуцированы к стационарным состояниям, но последние могут рассматриваться как вырожденный частный случай процесса.

42

3) Структурная схема фиксирует те узловые точки, на которые замыкаются потоки. Узловые точки представляют собой конструктивные элементы различного уровня, входящие в систему – идеальная конструктивная схема. Структурная схема фиксирует конструктивное расположение элементов и связей (т. е. структуру) данной технической системы и уже предполагает определенный способ ее реализации. Такие схемы, однако, сами уже являются результатом некоторой идеализации, отображают структуру технической системы, но не являются ни ее скрупулезным описанием в целях воспроизведения, ни ее техническим проектом, по которому может быть построена такая система. Это — пока еще теоретический набросок структуры будущей технической системы, который может помочь разработать ее проект. Структурные схемы позволяют перейти от «естественного» способа рассмотрения к «искусственному» - техническая реализация физического процесса.

Взаимоотношение эмпирического и теоретического в технических науках.

Теперь проследим специфику взаимоотношения теоретического и

обоснованными принципами организации целесообразно функционирующих структур, а знает только то, что достижение той или иной функции гарантируется соответствующими особенностями строения. Он может, опираясь на прошлый опыт, действовать по аналогии или, перебирая новые,

фиксируются лишь функциональные соотношения технического объекта.

применяются в ограниченном объеме, причем используются, главным образом, эмпирические знания естественных наук [67].

Переход к теоретическому уровню технического знания связан с более строгим разграничением «естественного» и «искусственного» в технических объектах. Техническое знание теоретического уровня возникает на основе применения теоретических моделей естественных (природных) процессов для описания связи строения и функционирования в соответствующих технических объектах. Выражаясь марксистским языком, на теоретическом уровне естественнонаучное знание и морфологическое знание являются базисом, а знание об «искусственном» и функциональное знание – надстройкой.

Таким образом, задача теоретического уровня познания технических наук – выявить необходимые свойства естественных объектов и приспособить их через эмпирический уровень для практических нужд, создав, сконструировав технику и соответствующие технологии.

43

Выводы: технические науки, в отличие от естествознания, имеют преимущественно практическую направленность, а посему в техникознании эмпирический уровень знания имеет большую степень функциональности. Теоретический уровень при этом тяготеет к более высокой степени теоретизации. Хотя традиционно в естествознании степень теоретизации выше. Теоретический уровень технических наук делает отправной точкой изучение естественных процессов, их морфологических свойств, которые необходимы не сами по себе, но для аппроксимации, приспособления под технические объекты.

§2. Техническая теория: структура и функции.

Основные понятия: теория, техническая теория, техникознание, абстрактный технический объект, теоретическая схема.

Вобщем виде теория - определенная абстракция (идеализация). Но суть идеального объекта различна в естествознании и техникознании. В естествознании целевая установка познания (определенного среза действительности) - естественная действительность, а для техникознания целевая установка познания - "идеальная конструкция". Техническая теория имеет дело с более сложной реальностью, поскольку не может элиминировать сложное взаимодействие физических факторов, имеющих место в машине, т.е. является менее абстрактной и идеализированной, более тесно связана с реальным миром инженерии.

Техническая теория - система обобщенного знания о технических объектах и их системах.

Втехнической теории важную роль играет разработка особых операций перенесения теоретических результатов в область инженерной практики, установление четкого соответствия между сферой абстрактных объектов и конструктивными элементами реальных технических систем, что соответствует фактически теоретическому и эмпирическому уровням знания. О соотношении эмпирического и теоретического в техникознании см. Тема 3, §1.

Внаучно-технических дисциплинах необходимо четко различать исследования, включенные в непосредственную инженерную деятельность, и теоретические исследования, называемые технической теорией. Специфика технической теории состоит в том, что она ориентирована на конструирование технических систем.

Процесс формирования технической теории связан с переходом от идеальных естественно-научных объектов и понятий к собственно идеальным техническим объектам. Например, формирование основных понятий фундаментальной технической науки (теории механизмов и машин: "машина", "механизм" и др. связано с переходом от понятий теории твердого тела к понятиям теоретической механики). Идет перенос (адаптация) представлений, выработанных в рамках естественных наук, в сферу техникознания (классический редукционизм) или "снятие".

44

Фиксируется несколько уровней теоретических схем технической теории:

1)Функциональный - ориентированный на математическое описание объекта или процесса.

2)Динамичный - описывающий естественные процессы, происходящие в техническом объекте.

3)Структурный - дающий конструктивные параметры и инженерные расчеты объекта.

Структура технической теории:

Теоретические схемы представляют собой совокупность абстрактных объектов, ориентированных как на применение соответствующего математического аппарата, так и на мысленный эксперимент, т.е. на проектирование возможных экспериментальных ситуаций. В теоретических схемах задается образ исследуемой и проектируемой технической системы. Абстрактные объекты, входящие в состав теоретических схем математизированных теорий, представляют собой результат идеализации и схематизации экспериментальных объектов. Теоретические схемы представляют собой особые идеализированные представления (теоретические модели), которые часто выражаются графически. Примером их могут быть электрические и магнитные силовые линии, введенные М. Фарадеем в качестве схемы электромагнитных взаимодействий. Г. Герц использовал и развил далее эту теоретическую схему Фарадея для осуществления и описания своих знаменитых опытов. Например, он построил изображения так называемого процесса «отшнуровывания» силовых линий вибратора, что стало решающим для решения проблемы передачи электромагнитных волн на расстояние и появления радиотехники, и анализировал распределение сил для различных моментов времени. Герц назвал такое изображение «наглядной картиной распределения силовых линий». Представители научного сообщества всегда имеют подобное идеализированное представление объекта исследования и постоянно мысленно оперируют с ним. В технической же теории такого рода графические изображения играют еще более существенную роль.

Первые технические теории строились по образцу физических, в которых, наряду с концептуальным и математическим аппаратом, важную роль играют теоретические схемы, образующие своеобразный «внутренний скелет» теории.

Теоретические схемы выражают особое видение мира под определенным углом зрения, заданным в данной теории. Эти схемы, с одной стороны, отражают интересующие данную теорию свойства и стороны реальных объектов, а с другой, — являются ее оперативными средствами для идеализированного представления этих объектов, которое может быть практически реализовано в эксперименте путем устранения побочных влияний техническим путем. Так, Галилей, проверяя закон свободного падения тел, выбрал для бросаемого шарика очень твердый материал, что позволяло практически пренебречь его деформацией. Стремясь устранить трение на наклонной плоскости, он оклеил ее отполированным пергаментом. В качестве

45