Учебное кино, телевидение и видеозапись имеют много общего. Эти средства дают возможность показать явление в динамике, что в принципе недоступно статическим экранным средствам. Данная особенность всеми исследователями в области технических средств обучения ставится на первый план.
Движение в кинематографе нельзя сводить только к механическому перемещению объектов по экрану. Так, во многих фильмах по искусству и архитектуре динамика складывается из отдельных статичных изображений, когда изменяется не сам объект съемки, а положение камеры, масштаб, происходит наложение одного изображения на другое, например, на схему задания накладывается его фотография. За счет использования специфических возможностей кино во многих фильмах можно увидеть «ожившие» рукописи, в которых строки текста появляются из-под невидимого (или видимого) пера. Таким образом, динамика в кинематографе - это и динамика познания, мыли, логических построений.
Огромное значение имеют такие свойства данных средств обучения, как замедление и ускорение течения времени, изменение пространства, превращение невидимых объектов в видимые. Особый язык кинематографа, на котором «говорят» не только фильмы, снятые на кинопленке, но и сообщения, созданные и переданные средствами телевидения или «законсервированные» в видеокассете, определяет ситуации на уроке, когда использование кино (понимаемого в широком смысле) оказывается дидактически оправданным. Так, Н.М. Шахмаев выделяет 11 случаев, указывая при этом, что это не исчерпывающий список.
1. Изучение объектов и процессов, наблюдаемых с помощью оптических и электронных микроскопов, не доступных в настоящее время для школы. В этом случае киноматериалы, снятые в специальных лабораториях и снабженные квалифицированными комментариями учителя или диктора, обладают научной достоверностью и могут быть показаны всему классу.
2. При изучении принципиально невидимых объектов, как, например, как элементарные частицы и поля, окружающие их. Используя мультипликацию, можно показать модель объекта и даже его структуру. Педагогическая ценность подобных модельных представлений огромна, ибо они создают в сознании учащихся определенные образы объектов и механизмов сложных явлений, чем облегчают понимание учебного материала.
3. При изучении таких объектов и явлений, которые в силу своей специфик не могут быть видимы одновременно всем учащимся в классе. Применяя специальную оптику и выбирая наиболее выгодные точки съемки, можно эти объекты снять крупным планом, кинематографически выделить и объяснить.
4. При изучении быстро или медленно протекающих явлений. Ускоренная или замедленная
съемка в сочетании с нормальной скоростью проекции трансформирует течение времени и делает эти процессы доступными для наблюдения.
5. При изучении процессов, протекающих в недоступных для непосредственного наблюдения местах (жерло вулкана; подводный мир рек, морей и океанов; зоны радиации; космические тела и т.п.). В этом случае только кино и телевидение могут предоставить в распоряжение учителя необходимую научную документацию, которая выполняет роль учебного пособия.
6. При изучении объектов и явлений, наблюдаемых в тех областях спектра электромагнитных волн, которые не воспринимаются непосредственно человеческим глазом (ультрафиолетовые, инфракрасные и рентгеновские лучи). Съемка через фильтры с узкой полосой пропускания на специальные виды пленок, а также съемка с люминесцирующих экранов позволяют трансформировать невидимое изображение в видимое.
7. При объяснении таких основополагающих опытов, постановка которых в условиях учебного процесса затруднена из-за сложности или громоздкости установок, дороговизны оборудования, продолжительности опыта и т.п. Киносъемка таких опытов позволяет не только продемонстрировать ход и результаты, но и дать необходимые пояснения. Существенно и то, что опыты показываются с наиболее удачной точки, в наиболее удачном ракурсе, чего нельзя обеспечить без кино.
8. При объяснении устройства сложных объектов (строение внутренних органов человека, конструкции машин и механизмов, структура молекул и т.п.). В этом случае с помощью мультипликации, путем постепенного заполнения и трансформации изображения можно перейти от простейшей схемы к конкретному конструктивному решению.
9. При изучении творчества писателей, поэтов. Кино дает возможность воспроизвести характерные черты эпохи, в которой жил и творил художник, но и показать его творческий путь, процесс рождения поэтического образа, манеру работы, связь творчества с исторической эпохой.
10. При изучении исторических событий. Фильмы, построенные на хроникальном материале, помимо своей научной значимости обладают огромной силой эмоционального воздействия на учащихся, что чрезвычайно важно для глубокого понимания исторических событий. В специальных игровых фильмах благодаря специфическим возможностям кино удается воссоздать исторические эпизоды, относящиеся к давно прошедшим временам. Исторические точное воспроизведение предметов материальной культуры, характеров исторических личностей, экономики, особенностей быта помогает созданию у учеников реального представления о тех событиях, о которых они узнают из учебников и из рассказа учителя. История приобретает осязаемые формы, становится ярким, эмоционально окрашенным фактом, входящим в интеллектуальный строй мысли школьника.
11. Для решения большого комплекса воспитательных задач.
Определение границ применения кино, телевидения и видеозаписи таит в себе опасность совершения ошибок. Ошибка неправомерного расширения возможностей использования этих средств обучения в учебном процессе может быть проиллюстрирована словами одного из персонажей фильма «Москва слезам не верит»: «Скоро ничего не будет. Будет сплошное телевидение». Жизнь показала, что сохранились и книги, и театр, и кино. И что самое главное - непосредственный информационный контакт учителя и учащихся.
С другой стороны, возможна ошибка необоснованного сужения дидактических функций экранно-звуковых средств обучения. Это происходит в том случае, когда киноили видеофильм, телевизионная передача рассматриваются только в качестве разновидности наглядного пособия, обладающего возможностью динамического представления изучаемого материала. Безусловно, это так. Но кроме этого есть еще один аспект: в дидактических материалах, предъявляемых учащимся с помощью кинопроектора, видеомагнитофона и телевизора, конкретные задачи обучения решаются не только силами техники, но и помощью изобразительных средств, присущих тому или иному виду искусства. Поэтому экранное учебное пособие приобретает хорошо видимые черты произведения искусства, даже если оно создавалось для учебного предмета, относимого к естественно-математическому циклу.
Следует помнить, что ни кинофильм, ни видеозапись, ни телевидение не могут создать длительных и прочных мотивов учения, равно как не могут заменить других средств наглядности. Проведенный непосредственно в классе опыт с водородом (взрыв гремучего газа в металлической консервной банке) во много раз нагляднее этого же опыта, продемонстрированного на экране.
Контрольные вопросы:
1. Кому впервые удалось продемонстрировать движущиеся рисованные картинки на экране одновременно многим зрителям?
2. Как был устроен кинетоскоп Т. Эдисона?
4. Опишите строение черно-белой киноплёнки.
5. Какие виды съёмки используются в производстве кинофильмов?
6. Какие особенности характеризуют учебные кинои видеофильмы?
7. Перечислите требования к учебному фильму.
8. На какие виды можно разделить кинофильмы?
9. Для чего служит обтюратор?
10. Какие виды фонограмм используются в производстве кинофильмов?
Вопрос, который естественным образом возникает при изучении любой науки, заключается в оценке перспектив практической применимости ее выводов: можно ли на базе данной теории сформулировать достаточно точный прогноз поведения изучаемого объекта? Учитывая, что экономическая теория занимается изучением "выборов, которые люди совершают, используя ограниченные ресурсы для удовлетворения своих желаний" 1 , поставленный вопрос будет касаться предсказания поведения людей в ситуациях выбора. Доминирующее направление в экономической теории, main stream economics, претендует на способность точно описать поведение индивидов, совершающих любой выбор в любой ситуации с ограниченными ресурсами. Предмет выбора, внешние условия осуществления выбора, историческая эпоха, в которой осуществляется выбор, особой роли не играют. Аналитическая модель неоклассики остается неизменной, идет ли речь о покупке фруктов на рынке, о "выборе" покровителя сюзереном в феодальную эпоху или о выборе спутника жизни.
Одним из первых, кто подверг сомнению претензии классической экономической теории на универсальность, был Дж.М. Кейнс. Его основной тезис таков: "Постулаты классической теории применимы не к общему, а только к особому случаю, так как экономическая ситуация, которую она рассматривает, является лишь предельным случаем возможных состояний равновесия" 2 . Точнее, классические постулаты верны лишь в условиях полной занятости имеющихся ресурсов и теряют свою аналитическую ценность по мере того, как рынок удаляется от ситуации полной занятости ресурсов. Существуют ли другие ограничения на применение неоклассической модели?
Полнота информации
Неоклассическая модель предполагает полноту информации, которой обладают индивиды в момент осуществления выбора. Достигается ли это условие автоматически и всегда ли оно достижимо? Один из постулатов неоклассической теории гласит, что вся необходимая информация о состоянии рынка содержится в ценах, обладание информацией о равновесных ценах и позволяет участникам обмена совершать сделки в соответствии со своими интересами. Л. Вальрас говорит о существовании некоего "аукциониста" (commisaire-priseur) на рынке, который принимает "заявки" от покупателей и "предложения" от продавцов. Сопоставление получаемых на их основе совокупного спроса и совокупного предложения и лежит в основе "нащупывания" (tatonnement) равновесной цены 3 . Однако, как это показал еще в 30-е годы в своей модели рыночного социализма Оскар Ланге, в действительности функции аукциониста наилучшим образом может и должен выполнять плановый орган, центральное бюро планирования. Парадокс аргумента Ланге в том, что именно в существовании планового органа он видит главную предпосылку функционирования неоклассической модели рынка 4 .
Альтернативой социалистической централизации ценообразования может быть лишь модель локального рынка. Именно при условии ограничения сделок определенным кругом лиц или определенной территорией все участники обмена могут быть обеспечены полной информацией о планируемых и совершаемых на рынке сделках. Примером локального рынка из истории являются средневековые ярмарки: постоянный круг участников и их ограниченное число позволяли всем торговцам иметь четкое представление о ситуации на рынке и строить достоверные предположения об ее изменении. Даже если торговцы не обладали всей полнотой информации о сделке ex ante, личная репутация каждого из них служила наилучшей гарантией отсутствия обмана и использования кем-либо дополнительной информации в ущерб остальным 5 . Несмотря на кажущуюся парадоксальность, современные биржи и отдельные рынки (например, рынок алмазов) тоже функционируют на основе принципов локального рынка. Хотя сделки здесь совершаются в мировом или как минимум в национальном масштабе, круг их участников ограничен. Речь идет о своего рода сообществах торговцев, живущих на основе личной репутации каждого из них 6 . Суммируем изложенное выше: полнота информации достижима лишь в двух случаях – централизованного ценообразования или локального рынка.
Совершенная конкуренция
Еще одним требованием неоклассической модели рынка является минимальная взаимозависимость участников сделок: ситуация, когда решения о выборе одного индивида не зависят от решений других индивидов и не влияют на них. Минимальная взаимозависимость в принятии решений достигается только в рамках определенной структуры рынка, т. е. при совершении сделок на совершенно конкурентном рынке. Чтобы рынок соответствовал критериям совершенной конкуренции, должны выполняться следующие условия:
Наличие большого, потенциально бесконечного числа участников сделок (продавцов и покупателей), причем доля каждого из них незначительна в совокупном объеме сделок;
Обмен осуществляется стандартизированными и однородными продуктами;
Покупатели обладают полной информацией об интересующих их продуктах;
Существует возможность свободного входа и выхода с рынка, а у его участников отсутствуют стимулы для слияний 7 .
В условиях совершенной конкуренции ресурсы, являющиеся объектом экономического выбора, становятся неспецифичными, т.е. им легко найти равноценную замену, и результат от их использования будет тем же. Однако и здесь стоит упомянуть ограничение кейнсианцами сферы, в которой неоклассический анализ остается верным. Н. Калдор видит в существовании монополистической конкуренции одну из главных причин неполной занятости и, следовательно, недостижимости неоклассического равновесия на рынке. "Естественными рамками для кейнсианской макроэкономики является микроэкономика монополистической конкуренции" 8 . Таким образом, вторым фактором, определяющим пределы применимости неоклассической модели, выступает структура рынка.
Homo oeconomicus
Еще одна предпосылка применимости неоклассических моделей к анализу реальных рынков заключается в соответствии совершающих выбор людей идеалу homo oeconomicus. Хотя сами неоклассики уделяют этому вопросу недостаточное внимание, ограничиваясь ссылками на рациональность и на отождествление человека с совершенным калькулятором, неоклассическая модель предполагает вполне конкретный тип поведения людей. Интерес к поведению участников сделок на рынке характерен уже для основателя классической экономической теории Адама Смита, являющегося автором не только "Исследования о природе и причинах богатства народов" (1776), но и "Теории нравственных чувств" (1759). Каков же портрет идеального участника сделок на неоклассическом рынке?
Во-первых, он должен быть целерационален. Вслед за Максом Вебером целерациональное поведение понимается как "ожидание определенного поведения предметов внешнего мира и других людей и использование этого ожидания в качестве "условий" и "средств" для достижения своей рационально поставленной и продуманной цели" 9 . Целерациональный человек свободен в выборе как целей, так и средств для их достижения.
Во-вторых, поведение homo oeconomicus должно быть утилитарным. Иными словами, его действия должны быть подчинены задаче максимизации удовольствия, полезности. Именно полезность становится основой человеческого счастья 10 . Следует различать две формы утилитаризма – простой и сложный. В первом случае человек просто нацелен на задачу максимизации своего удовольствия, во втором же он связывает сумму получаемой полезности со своей собственной деятельностью. Именно осознание связи между полезностью и деятельностью характеризует идеального участника рыночного обмена.
В-третьих, он должен испытывать чувство эмпатии в отношении к другим участникам сделки, т.е. он должен уметь поставить себя на их место и взглянуть на происходящий обмен с их точки зрения. "Так как никакое непосредственное наблюдение не в силах познакомить нас с тем, что чувствуют другие люди, то мы и не можем составить себе понятия об их ощущениях иначе, как представив себя в их положении" 11 . Причем от эмоционально окрашенной симпатии эмпатию отличает беспристрастность и нейтральность: мы должны уметь поставить себя на место человека, который может быть и лично неприятен.
В-четвертых, между участниками сделок на рынке должно существовать доверие. Никакая, даже самая элементарная сделка на рынке не может быть осуществлена без хотя бы минимального доверия между ее участниками. Именно в существовании доверия заключается предпосылка предсказуемости поведения контрагента, формирования более или менее устойчивых ожиданий касательно ситуации на рынке. "Я доверяю другому, если думаю, что он не обманет моих ожиданий об его намерениях и об условиях совершаемой сделки". Например, любая сделка с предоплатой 12 строится на основе уверенности покупателя в выполнении продавцом своих обязательств после осуществления им предоплаты. Без взаимного доверия сделка будет казаться нерациональной и никогда не будет заключена.
Наконец, участники сделок на рынке должны обладать способностью к интерпретативной рациональности, являющейся своего рода синтезом вышеизложенных четырех элементов. Интерпрета-тивная рациональность включает, с одной стороны, способность индивида сформировать верные ожидания относительно действий другого, т. е. правильно интерпретировать намерения и планы последнего. В то же время к индивиду предъявляется симметричное требование: облегчать понимание другими его собственных намерений и действий 13 . Почему на рынке важна именно интерпрета-тивная рациональность? Без нее участникам обмена невозможно найти оптимальное решение в ситуациях типа "дилеммы заключенных", возникающих всегда, когда сделки касаются производства и распределения общественных благ.
Предпосылками интерпретативной рациональности является существование фокальных точек, спонтанно выбираемых всеми индивидами вариантов, и соглашений, общеизвестных вариантов поведения индивидов1 4 . Спонтанный выбор одних и тех же вариантов из определенного набора альтернатив возможен лишь в рамках социально однородных групп или в рамках одной и той же культуры. Действительно, фокальные точки связаны с наличием общих точек отсчета в действиях и оценках, общих ассоциаций. Примером фокальной точки является общепринятое в городе или здании место встречи. Что касается соглашений, то речь идет об общепринятом в той или иной ситуации варианте поведения. Наличие соглашений позволяет индивидам вести себя так, как этого ожидают окружающие, и наоборот. Соглашением регулируется, например, общение случайных попутчиков в поезде. Оно определяет темы разговоров, допустимую степень открытости, степень уважения интересов другого (в вопросах шума, света) и т.д.
Фокальная точка – спонтанно выбираемый всеми попадающими в данную ситуацию индивидами вариант поведения.
Соглашение – регулярность R в поведении группы индивидов P в часто возникающей ситуации S , если выполняются шесть следующих условий:
1) каждый подчиняется R ;
2) каждый думает, что все другие подчиняются R ;
3) вера в то, что другие выполняют предписание R , является для индивида главным стимулом тоже его выполнять;
4) каждый предпочитает полное соответствие R соответствию частичному;
5) R не является единственной регулярностью в поведении, удовлетворяющей условиям 4 и 5;
6) условия с 1-го по 5-е являются общеизвестными (common knowledge).
Выводы. Подводя итог обсуждению пределов применимости неоклассических моделей рынка, напомним основные из них. Структура рынка близка к совершенно конкурентной; ценообразование на рынке либо централизовано, либо носит локальный характер, ибо только в этом случае на рынке свободно циркулирует вся информация и она доступна всем участникам сделок; все участники сделок близки по своему поведению к homo oeconomicus. Делая вывод о существенном снижении сферы применимости неоклассических моделей, нетрудно заметить другую, более серьезную проблему. Приведенные выше требования противоречат друг другу. Так, модель локального рынка противоречит требованию достаточно большого, потенциально ничем не ограниченного числа участников сделок (условие совершенной конкуренции). Если же мы возьмем случай централизованного ценообразования, то оно подрывает взаимное доверие между самими участниками сделки. Главное здесь – не доверие на "горизонтальном" уровне, а "вертикальное" доверие к аукционисту, в какой бы форме он ни существовал 15 . Далее, требование минимальной зависимости участников сделок противоречит норме эмпатии и интерпретативной рациональности: становясь на точку зрения контрагента, мы частично отказываемся от своей автономии и самодостаточности в принятии решений. Этот ряд противоречий может быть продолжен. Следовательно, интерес к таким факторам, как организация рынка, поведение людей на рынке, не только ограничивает сферу применимости неоклассической модели, но и ставит ее саму под сомнение. Появляется потребность в новой теории, способной не только объяснять существование указанных ограничений, но и принимать их во внимание при построении модели рынка.
Лекция №2. ИНСТИТУЦИОНАЛЬНАЯ ТЕОРИЯ: "СТАРЫЙ" И "НОВЫЙ" ИНСТИТУЦИОНАЛИЗМ
Теорией, ориентированной на построение модели рынка с учетом указанных ограничений, является институционализм. Как следует из названия, в центре анализа этой теории находятся институты, "создаваемые людьми рамки, которые структурируют политические, экономические и социальные взаимодействия" 16 . Прежде чем перейти собственно к обсуждению постулатов институциональной теории, нам требуется определить критерии, по которым мы будем оценивать степень ее новизны по отношению к неоклассическому подходу. Идет ли речь в действительности о новой теории или мы имеем дело с модифицированным вариантом неоклассики, экспансией неоклассической модели на новую сферу анализа, институты?
Парадигма неоклассики
Воспользуемся схемой эпистемологического* анализа теории, предложенной Имре Лакатошем (рис. 2.1) 17 . Согласно его представлению, любая теория включает два компонента – "жесткое ядро" (hard core) и "защитную оболочку" (protective belt). Утверждения, составляющие "жесткое ядро" теории, должны оставаться неизменными в ходе любых модификаций и уточнений, сопровождающих развитие теории. Они образуют исследовательскую парадигму, те принципы, от которых любой последовательно применяющий теорию исследователь не вправе отказаться, какой бы острой ни была критика оппонентов. Напротив, утверждения, составляющие "защитную оболочку" теории, подвергаются постоянным корректировкам по мере развития теории. Теория подвергается критике, новые элементы включаются в ее предмет исследования – все эти процессы способствуют постоянному изменению "защитной оболочки".
Рис. 2.1
*Эпистемология – теория познания.
Три следующих утверждения образуют "жесткое ядро" неоклассики – без них не обходится построение ни одной неоклассической модели.
"Жесткое ядро" неоклассики:
Равновесие на рынке существует всегда, оно единственно и совпадает с оптимумом по Парето (модель Вальраса-Эрроу-Дебре 18);
Индивиды осуществляют выбор рационально (модель рационального выбора);
Предпочтения индивидов стабильны и носят экзогенный характер, т. е. на них не влияют внешние факторы.
"Защитная оболочка" неоклассики тоже включает три элемента.
"Защитная оболочка" неоклассики:
Частная собственность на ресурсы является абсолютной предпосылкой осуществления обмена на рынке;
Издержки на получение информации отсутствуют, и индивиды обладают всем объемом информации о сделке;
Пределы экономического обмена определяются на основе принципа убывающей полезности, учитывая первоначальное распределение ресурсов между участниками взаимодействия 19 . Издержки при осуществлении обмена отсутствуют, и единственный вид издержек, который рассматривается в теории, – производственные издержки.
2.2. "Дерево" институционализма
Теперь мы можем непосредственно обратиться к анализу направлений институционального анализа. Изобразим институциональную теорию в форме дерева, которое растет из двух корней – "старого" институционализма и неоклассики (рис. 2.2).
Начнем с корней, которые питают "дерево" институционализма. К уже сказанному о неоклассической теории добавим лишь два момента. Первый касается методологии анализа, методологического индивидуализма. Он заключается в объяснении институтов через интересы и поведение индивидов, которые их используют для координации своих действий. Именно индивид становится отправной точкой в анализе институтов. Например, характеристики государства выводятся из интересов и особенностей поведения его граждан. Продолжением принципа методологического индивидуализма стал особый взгляд неоклассиков на процесс возникновения институтов, концепцию спонтанной эволюции институтов. Эта концепция исходит из предположения, что институты возникают в результате действий людей, но не обязательно в результате их желаний, т.е. спонтанно. Согласно Ф. Хайеку, анализ должен быть нацелен на объяснение "незапланированных результатов осознанной деятельности людей" 20 .
Рис. 2.2
Аналогично "старый" институционализм использует методологию холизма, в которой исходным пунктом в анализе становятся не индивиды, а институты. Иными словами, характеристики индивидов выводятся из характеристик институтов, а не наоборот. Сами же институты объясняются через те функции, которые они выполняют в воспроизводстве системы отношений на макроуровне 21 . Теперь уже не граждане "заслуживают" свое правительство, а правительство способствует формированию определенного типа граждан. Далее, концепции спонтанной эволюции противостоит тезис институционального детерминизма :институты рассматриваются в качестве основного препятствия спонтанности развития, "старые" институционалисты видят в них важный стабилизирующий фактор. Институты – "результат процессов, происходивших в прошлом, они приспособлены к обстоятельствам прошлого [и потому являются] фактором социальной инерции, психологической инерции" 22 . Таким образом, институты задают "рамки" всего последующего развития.
Методологический индивидуализм – объяснение институтов через потребность индивидов в существовании рамок, структурирующих их взаимодействия в различных сферах. Индивиды первичны, институты вторичны.
Холизм – объяснение поведения и интересов индивидов через характеристики институтов, которые предопределяют их взаимодействия. Институты первичны, индивиды вторичны.
2.3. "Старый" институционализм
Чтобы дать более полную картину "старого" институционализма, обратимся к наиболее ярким представителям этого научного направления: К. Марксу, Т. Веблену, К. Поланьи и Дж.К. Гэлбрейту 23 . Маркс в "Капитале" (1867) достаточно широко использовал и метод холизма, и тезис институционального детерминизма. Его теория фабрики, равно как и теория первоначального накопления капитала, наиболее наглядны с этой точки зрения. В своем анализе возникновения машинного производства Маркс обращает внимание на влияние, которое оказывают организационные формы на процесс производства и обмена. Система отношений между капиталистом и наемным рабочим определяется организационной формой, которую принимает разделение труда 24: естественное разделение труда –> кооперация –> мануфактура и производство абсолютной прибавочной стоимости –> появление частичного рабочего –> появление машин –> фабрика –> производство относительной прибавочной стоимости.
Аналогичным образом в анализе первоначального накопления можно увидеть институциональный подход 25 , а точнее – один из вариантов институционального детерминизма, легальный детерминизм. Именно с принятием ряда законодательных актов – актов королей Генрихов VII и VIII, Карла I об узурпации общественных и церковных земель, законов против бродяжничества, законов против увеличения заработной платы – стали формироваться рынок наемного труда и система капиталистического найма. Та же мысль развивается и Карлом Поланьи, который утверждает, что именно вмешательство государства лежало в основе формирования национальных (в отличие от локальных) рынков ресурсов и рынка труда. "Внутренний рынок был повсеместно создан в Западной Европе посредством государственной интервенции", его возникновение не являлось результатом естественной эволюции локальных рынков 26 . Этот вывод особенно интересен в связи с нашим собственным анализом, показавшим глубокую пропасть, разделяющую локальный рынок и рынок с централизованным ценообразованием 27 .
Т. Веблен в своей "Теории праздного класса" (1899) дает пример применения методологии холизма к анализу роли привычек. Привычки являются одним из институтов, задающих рамки поведения индивидов на рынке, в политической сфере, в семье. Так вот, поведение современных людей выводится Вебленом из двух очень древних привычек, которые он называет инстинктом соперничества (желание опередить других, выделиться на общем фоне) и инстинктом мастерства (предрасположение к добросовестному и эффективному труду). Инстинкт соперничества лежит, согласно этому автору, в основе собственности и конкуренции на рынке 28 . Этот же инстинкт объясняет так называемое "демонстративное потребление", когда индивид ориентируется в своем выборе не на максимизацию собственной полезности, а на максимизацию своего престижа в глазах других. Например, выбор машины зачастую подчинен такой логике: потребитель обращает внимание не столько на цену и на технические характеристики, сколько на престиж, который обеспечивает обладание определенной маркой автомобиля.
Наконец, к старому институционализму можно отнести Дж.К. Гэлбрейта и его теорию техноструктуры, изложенную в книгах "Новое индустриальное общество" (1967) и "Экономические теории и цели общества" (1973). Как и в нашем анализе пределов применимости неоклассического подхода, Гэлбрейт начинает с вопросов информации и ее распределения среди участников обмена. Его главный тезис – на современном рынке никто не обладает всей полнотой информации, знания каждого носят специализированный и частичный характер. Полнота информации достигается только с помощью объединения этих частичных знаний в рамках организации или, как ее называет Гэлбрейт, техноструктуры 29 . "Власть перешла от отдельных личностей к организациям, обладающим групповой индивидуальностью" 30 . А далее следует анализ влияния, которое оказывает техноструктура на поведение индивидов, т.е. характеристики индивидов рассматриваются в качестве функции институциональной среды. Например, потребительский спрос выводится из интересов роста корпораций, активно использующих для убеждения потребителей рекламу, а не из их экзогенных предпочтений 31 .
Виктор Кулигин
Раскрытие содержания и конкретизация понятий должны опираться на ту или иную конкретную модель взаимной связи понятий. Модель, объективно отражая определенную сторону связи, имеет границы применимости, за пределами которых ее использование ведет к ложным выводам, но в границах своей применимости она должна обладать не только образностью, наглядностью и конкретностью, но и иметь эвристическую ценность.
Многообразие проявлений причинно-следственных связей в материальном мире обусловило существование нескольких моделей причинно-следственных отношений. Исторически сложилось так, что любая модель этих отношений может быть сведена к одному из двух основных типов моделей или их сочетанию.
а) Модели, опирающиеся на временной подход (эволюционные модели). Здесь главное внимание акцентируется на временной стороне причинно-следственных отношений. Одно событие – «причина» – порождает другое событие – «следствие», которое во времени отстает от причины (запаздывает). Запаздывание – отличительный признак эволюционного подхода. Причина и следствие взаимообусловлены. Однако ссылка на порождение следствия причиной (генезис), хотя и законна, но привносится в определение причинно-следственной связи как бы со стороны, извне. Она фиксирует внешнюю сторону этой связи, не захватывая глубоко сущности.
Эволюционный подход развивался Ф. Бэконом, Дж. Миллем и др. Крайней полярной точкой эволюционного подхода явилась позиция Юма. Юм игнорировал генезис, отрицая объективный характер причинности, и сводил причинную связь к простой регулярности событий.
б) Модели, опирающиеся на понятие «взаимодействие» (структурные или диалектические модели). Смысл названий мы выясним позже. Главное внимание здесь уделяется взаимодействию как источнику причинно-следственных отношений. В роли причины выступает само взаимодействие. Большое внимание этому подходу уделял Кант, но наиболее четкую форму диалектический подход к причинности приобрел в работах Гегеля. Из современных советских философов этот подход развивал Г.А. Свечников , который стремился дать материалистическую трактовку одной из структурных моделей причинно-следственной связи.
Существующие и использующиеся в настоящее время модели различным образом вскрывают механизм причинно-следственных отношений, что приводит к разногласиям и создает основу для философских дискуссий. Острота обсуждения и полярный характер точек зрения свидетельствуют об их актуальности .
Выделим некоторые из дискутируемых проблем.
а) Проблема одновременности причины и следствия. Это основная проблема. Одновременны ли причина и следствие или разделены интервалом времени? Если причина и следствие одновременны, то почему причина порождает следствие, а не наоборот? Если же причина и следствие неодновременны, может ли существовать «чистая» причина, т.е. причина без следствия, которое еще не наступило, и «чистое» следствие, когда действие причины кончилось, а следствие еще продолжается? Что происходит в интервале между причиной и следствием, если они разделены во времени, и т.д.?
б) Проблема однозначности причинно-следственных отношений. Порождает ли одна и та же причина одно и то же следствие или же одна причина может порождать любое следствие из нескольких потенциально возможных? Может ли одно и то же следствие быть порожденным любой из нескольких причин?
в) Проблема обратного воздействия следствия на свою причину.
г) Проблема связи причины, повода и условий. Могут ли при определенных обстоятельствах причина и условие меняться ролями: причина стать условием, а условие – причиной? Какова объективная взаимосвязь и отличительные признаки причины, повода и условия?
Решение этих проблем зависит от выбранной модели, т.е. в значительной степени от того, какое содержание будет заложено в исходные категории «причина» и «следствие». Дефиниционный характер многих трудностей проявляется, например, уже в том, что нет единого ответа на вопрос, что следует понимать под «причиной». Одни исследователи под причиной мыслят материальный объект, другие – явление, третьи – изменение состояния, четвертые – взаимодействие и т.д.
К решению проблемы не ведут попытки выйти за рамки модельного представления и дать общее, универсальное определение причинно-следственной связи. В качестве примера можно привести следующее определение: «Причинность – это такая генетическая связь явлений, в которой одно явление, называемое причиной, при наличии определенных условий неизбежно порождает, вызывает, приводит к жизни другое явление, называемое следствием» . Это определение формально справедливо для большинства моделей, но, не опираясь на модель, оно не может разрешить поставленных проблем (например, проблему одновременности) и потому имеет ограниченную теоретико-познавательную ценность.
Решая упомянутые выше проблемы, большинство авторов стремятся исходить из современной физической картины мира и, как правило, несколько меньше внимания уделяют гносеологии. Между тем, на наш взгляд, здесь существуют две проблемы, имеющие важное значение: проблема удаления элементов антропоморфизма из понятия причинности и проблема непричинных связей в естествознании. Суть первой проблемы в том, что причинность как объективная философская категория должна иметь объективный характер, не зависящий от познающего субъекта и его активности. Суть второй проблемы: признавать ли причинные связи в естествознании всеобщими и универсальными или считать, что такие связи имеют ограниченный характер и существуют связи непричинного типа, отрицающие причинность и ограничивающие пределы применимости принципа причинности? Мы считаем, что принцип причинности имеет всеобщий и объективный характер и его применение не знает ограничений.
Итак, два типа моделей, объективно отражая некоторые важные стороны и черты причинно-следственных связей, находятся в известной степени в противоречии, поскольку различным образом решают проблемы одновременности, однозначности и др., но вместе с тем, объективно отражая некоторые стороны причинно-следственных отношений, они должны находиться во взаимной связи. Наша первая задача – выявить эту связь и уточнить модели.
Граница применимости моделей
Попытаемся установить границу применимости моделей эволюционного типа. Причинно-следственные цепи, удовлетворяющие эволюционным моделям, как правило, обладают свойством транзитивности . Если событие А есть причина события В (В – следствие А), если, в свою очередь, событие В есть причина события С, то событие А есть причина события С. Если А → В и В → С, то А → С. Таким способом составляются простейшие причинно-следственные цепи. Событие В может выступать в одном случае причиной, в другом – следствием. Эту закономерность отмечал Ф. Энгельс: «... причина и следствие суть представления, которые имеют значение, как таковые, только в применении к данному отдельному случаю: но как только мы будем рассматривать этот отдельный случай в общей связи со всем мировым целым, эти представления сходятся и переплетаются в представлении универсального взаимодействия, в котором причины и следствия постоянно меняются местами; то, что здесь или теперь является причиной, становится там или тогда следствием и наоборот» (т. 20, с. 22).
Свойство транзитивности позволяет провести детальный анализ причинной цепи. Он состоит в расчленении конечной цепи на более простые причинно-следственные звенья. Если А, то А → В 1 , В 1 → В 2 ,..., В n → C. Но обладает ли конечная причинно-следственная цепь свойством бесконечной делимости? Может ли число звеньев конечной цепи N стремиться к бесконечности?
Опираясь на закон перехода количественных изменений в качественные, можно утверждать, что при расчленении конечной причинно-следственной цепи мы столкнемся с таким содержанием отдельных звеньев цепи, когда дальнейшее деление станет бессмысленным. Заметим, что бесконечную делимость, отрицающую закон перехода количественных изменений в качественные, Гегель именовал «дурной бесконечностью»
Переход количественных изменений в качественные возникает, например, при делении куска графита. При разъединении молекул вплоть до образования одноатомного газа химический состав не меняется. Дальнейшее деление вещества без изменения его химического состава уже невозможно, поскольку следующий этап – расщепление атомов углерода. Здесь с физико-химической точки зрения количественные изменения приводят к качественным.
В приведенном выше высказывании Ф. Энгельса отчетливо прослеживается мысль о том, что в основе причинно-следственных связей лежит не самопроизвольное волеизъявление, не прихоть случая и не божественный перст, а универсальное взаимодействие. В природе нет самопроизвольного возникновения и уничтожения движения, есть взаимные переходы одних форм движения материи в другие, от одних материальных объектов к другим, и эти переходы не могут происходить иначе, чем через посредство взаимодействия материальных объектов. Такие переходы, обусловленные взаимодействием, порождают новые явления, изменяя состояние взаимодействующих объектов.
Взаимодействие универсально и составляет основу причинности. Как справедливо отмечал Гегель, «взаимодействие есть причинное отношение, положенное в его полном развитии» . Еще более четко сформулировал эту мысль Ф. Энгельс: «Взаимодействие – вот первое, что выступает перед нами, когда мы рассматриваем движущуюся материю в целом с точки, зрения теперешнего естествознания... Так естествознанием подтверждается то... что взаимодействие является истинной causa finalis вещей. Мы не можем пойти дальше познания этого взаимодействия именно потому, что позади его нечего больше познавать» (т. 20, с. 546).
Поскольку взаимодействие составляет основу причинности, рассмотрим взаимодействие двух материальных объектов, схема которого приведена на рис. 1. Данный пример не нарушает общности рассуждений, поскольку взаимодействие нескольких объектов сводится к парным взаимодействиям и может быть рассмотрено аналогичным способом.
Нетрудно видеть, что при взаимодействии оба объекта одновременно воздействуют друг на друга (взаимность действия). При этом происходит изменение состояния каждого из.взаимодействующих объектов. Нет взаимодействия – нет изменения состояния . Поэтому изменение состояния какого-либо одного из взаимодействующих объектов можно рассматривать как частное следствие причины – взаимодействия. Изменение состояний всех объектов в их совокупности составит полное следствие.
Очевидно, что такая причинно-следственная модель элементарного звена эволюционной модели принадлежит классу структурных (диалектических). Следует подчеркнуть, что данная модель не сводится к подходу, развивавшемуся Г.А. Свечниковым, поскольку под следствием Г.А. Свечников, по словам В.Г. Иванова, понимал «...изменение одного или всех взаимодействовавших объектов или изменение характера самого взаимодействия, вплоть до его распада или преобразования» . Что касается изменения состояний, то это изменение Г.А. Свечников относил к непричинному виду связи.
Итак, мы установили, что эволюционные модели в качестве элементарного, первичного звена содержат структурную (диалектическую) модель, опирающуюся на взаимодействие и изменение состояний. Несколько позже мы вернемся к анализу взаимной связи, этих моделей и исследованию свойств эволюционной модели. Здесь нам хотелось бы отметить, что в полном соответствии с точкой зрения Ф. Энгельса смена явлений в эволюционных моделях, отражающих объективную реальность, происходит не в силу простой регулярности событий (как у Д. Юма), а в силу обусловленности, порожденной взаимодействием (генезис). Поэтому хотя ссылки на порождение (генезис) и привносятся в определение причинно-следственных отношений в эволюционных моделях, но они отражают объективную природу этих отношений и имеют законное основание.
Pис. 2. Структурная (диалектическая) модель причинности
Вернемся к структурной модели. По своей структуре и смыслу она превосходно согласуется с первым законом диалектики – законом единства и борьбы противоположностей, если интерпретировать:
– единство – как существование объектов в их взаимной связи (взаимодействии);
– противоположности – как взаимоисключающие тенденции и характеристики состояний, обусловленные взаимодействием;
– борьбу – как взаимодействие;
– развитие – как изменение состояния каждого из взаимодействующих материальных объектов.
Поэтому структурная модель, опирающаяся на взаимодействие как причину, может быть названа также диалектической моделью причинности. Из аналогии структурной модели и первого закона диалектики следует, что причинность выступает как отражение объективных диалектических противоречий в самой природе, в отличие от субъективных диалектических противоречий, возникающих в сознании человека. Структурная модель причинности есть отражение объективной диалектики природы.
Рассмотрим пример, иллюстрирующий применение структурной модели причинно-следственных отношений. Таких примеров, которые объясняются с помощью данной модели, можно найти достаточно много в естественных науках (физике, химии и др.), поскольку понятие «взаимодействие» является основополагающим в естествознании.
Возьмем в качестве примера упругое столкновение двух шаров: движущегося шара А и неподвижного шара В. До столкновения состояние каждого из шаров определялось совокупностью признаков Сa и Сb (импульс, кинетическая энергия и т.д.). После столкновения (взаимодействия) состояния этих шаров изменились. Обозначим новые состояния С"a и С"b. Причиной изменения состояний (Сa → С"a и Сb → С"b) явилось взаимодействие шаров (столкновение); следствием этого столкновения стало изменение состояния каждого шара.
Как уже говорилось, эволюционная модель в данном случае малопригодна, поскольку мы имеем дело не с причинной цепью, а с элементарным причинно-следственным звеном, структура которого не сводится к эволюционной модели. Чтобы показать это, проиллюстрируем данный пример объяснением с позиции эволюционной модели: «До столкновения шар А покоился, поэтому причиной его движения является шар В, который ударил по нему». Здесь шар В выступает причиной, а движение шара А – следствием. Но с тех же самых позиций можно дать и такое объяснение: «До столкновения шар В двигался равномерно по прямолинейной траектории. Если бы не шар А, то характер движения шара В не изменился бы». Здесь причиной уже выступает шар А, а следствием – состояние шара В. Приведенный пример показывает:
а) определенную субъективность, которая возникает при применении эволюционной модели за пределами границ ее применимости: причиной может выступать либо шар А, либо шар В; такое положение связано с тем, что эволюционная модель выхватывает одну частную ветвь следствия и ограничивается ее интерпретацией;
б) типичную гносеологическую ошибку. В приведенных выше объяснениях с позиции эволюционной модели один из однотипных материальных объектов выступает в качестве «активного», а другой – в качестве «страдательного» начала. Получается так, будто один из шаров наделен (по сравнению с другим) «активностью», «волей», «желанием», подобно человеку. Следовательно, только благодаря этой «воле» мы и имеем причинное отношение. Подобная гносеологическая ошибка определяется не только моделью причинности, но и образностью, присущей живой человеческой речи, и типичным психологическим переносом свойств, характерных для сложной причинности (о ней мы будем говорить ниже) на простое причинно-следственное звено. И такие ошибки весьма характерны при использовании эволюционной модели за пределами границ ее применимости. Они встречаются в некоторых определениях причинности. Например: «Итак, причинность определяется как такое воздействие одного объекта на другой, при котором изменение первого объекта (причина) предшествует изменению другого объекта и необходимым, однозначным образом порождает изменение другого объекта (следствие)» . Трудно согласиться с таким определением, поскольку совершенно не ясно, почему при взаимодействии (взаимном действии!) объекты должны деформироваться не одновременно, а друг за другом? Какой из объектов должен деформироваться первым, а какой вторым (проблема приоритета)?
Качества модели
Рассмотрим теперь, какие качества удерживает в себе структурная модель причинности. Отметим среди них следующие: объективность, универсальность, непротиворечивость, однозначность.
Объективность причинности проявляется в том, что взаимодействие выступает как объективная причина, по отношению к которой взаимодействующие объекты являются равноправными. Здесь не остается возможности для антропоморфного истолкования. Универсальность обусловлена тем, что в основе причинности всегда лежит взаимодействие. Причинность универсальна, как универсально само взаимодействие. Непротиворечивость обусловлена тем, что, хотя причина и следствие (взаимодействие и изменение состояний) совпадают во времени, они отражают различные стороны причинно-следственных отношений. Взаимодействие предполагает пространственную связь объектов, изменение состояния – связь состояний каждого из взаимодействующих объектов во времени.
Помимо этого структурная модель устанавливает однозначную связь в причинно-следственных отношениях независимо от способа математического описания взаимодействия. Более того, структурная модель, будучи объективной и универсальной, не предписывает естествознанию ограничений на характер взаимодействий. В рамках данной модели справедливы и мгновенное дально- или близкодействие, и взаимодействие с любыми конечными скоростями. Появление подобного ограничения в определении причинно-следственных отношений явилось бы типичной метафизической догмой, раз и навсегда постулирующей характер взаимодействия любых систем, навязывая физике и другим наукам натурфилософские рамки со стороны философии, либо ограничило пределы применимости модели настолько, что польза от такой модели оказалась бы весьма скромной.
Здесь уместно было бы остановиться на вопросах, связанных с конечностью скорости распространения взаимодействий. Рассмотрим пример. Пусть имеются два неподвижных заряда. Если один из зарядов начал двигаться с ускорением, то электромагнитная волна подойдет ко второму заряду с запаздыванием. Не противоречит ли данный пример структурной модели и, в частности, свойству взаимности действия, поскольку при таком взаимодействии заряды оказываются в неравноправном положении? Нет, не противоречит. Данный пример описывает не простое взаимодействие, а сложную причинную цепь, в которой можно выделить три различных звена.
В следствии общности и широты своих законов, физика всегда оказывала воздействие на развитие философии и сама находилась под ее влиянием. Открывая новые достижения, физика не оставляла философские вопросы: о материи, о движении, об объективности явлений, о пространстве и времени, о причинности и необходимости в природе. Развитие атомистики привело Э.Резерфорда к открытию атомного ядра и к...
1. Моделирование обеспечивает создание упрощенной, по сравнению с оригиналом, модели. В модели меньше второстепенной информации, чем в оригинале. В модели сосредотачивается информация на тех признаках, которые необходимы для расследования.
«Слепок следа» для нас важно, чтобы он отражал наиболее полно и точно особенности подошвы (протектор, рисунок, изношенность, повреждения и т. д.) другие признаки менее интересны, цвет материала и т.д.
Модель проще оригинала, она отвлекается от деталей, частностей и этим помогает решению познавательных задач.
В моделировании упрощение обуславливает широкое ее применение (составление планов местности, схем-преступлений связей, составление графиков).
ПРОСТОЕ - это доступное, понятное, состоящее из незначительного количества элементов, отношений.
СЛОЖНОЕ-наоборот-трудное для познания.
Человечество всегда пыталось привести сложное к простому и понятному. В математике есть термин «упростить выражение», когда громоздкая формула приводится к простой.
Все гениальное просто, а простое-гениально.
2. Для некоторых видов моделирования характерна НАГЛЯДНОСТЬ.
Наглядность моделей с чувственным восприятием и образным отражением предметов и явлений в сознании. Они оживляют память, способствуют уяснению существа изучаемых фактов и явлений.
«План-схемы» при допросе свидетелей, потерпевших, обвиняемых.
Допрос водителей и других участников ДТП с воссозданием дорожной ситуации с применением специальных планшетов, моделей и т.д.
Следственное действие- проверка показаний на месте говорит само за себя и применяется достаточно часто.
3 Модели выполняют иллюстративную функцию. Служат наглядным подтверждением доказываемых положений.
К протоколу осмотра - планы, схемы.
К акту СМЭ - схемы человека с имеющимися повреждениями.
К акту баллистической экспертизы-фотографии совмещений.
К акту дактилоскопической экспертизы-фотографии отпечатков с указанием совпадений стрелками.
Создание и изучение моделей способствуют, прежде всего, проверке имеющейся и получению новой информации.
Для расследования уголовных дел типичен познавательный, поисковый характер исследования.
Это объясняется тем, что фактор времени оказывает свое влияние на следы преступления: иногда благоприятствуют их уничтожению, сокрытию, равно как сокрытию самого преступления, так и лица, совершившего его. Модели и моделирование восстанавливают события преступления и их участников.
Главной и основной чертой криминалистического моделирования является выражение в этом методе закономерностей всеобщей связи предметов и явлений.
Моделирование базируется на законах отражения и всеобщей связи в силу модели и моделирования включаются в процесс познания.
Основанность на законах обуславливает научность метода и позволяет использовать его как метод доказывания.
Таким образом, результаты моделирования могут использоваться в качестве доказательств и ложиться в основу обвинительного заключения или приговора.
Познание причинных связей имеет большое значение для научного предвидения, воздействия на процессы и изменения их в нужном направлении. Не менее важной является проблема взаимосвязи хаоса и порядка. Она является ключевой при объяснении механизмов процессов самоорганизации. К этому вопросу мы будем возвращаться неоднократно и в следующих главах. Попытаемся понять, каким же образом в окружающем нас мире сосуществуют, находясь в самых разнообразных и причудливых сочетаниях, такие фундаментальные категории как причинность , необходимость и случайность .
Взаимосвязь причинности и случайности
С одной стороны, мы интуитивно понимаем, что все явления, с которыми мы сталкиваемся, имеют свои причины, которые, однако, действуют не всегда однозначно. Под необходимостью же понимается еще более высокий уровень детерминации, имея в виду, что определенные причины в определенных условиях должны вызывать определенные следствия. С другой же стороны, и в повседневной жизни и при попытках вскрыть какие-то закономерности, мы убеждаемся в объективном существовании случайности. Каким же образом совместить эти, казалось бы взаимно исключающие процессы? Где же место случайности, если мы допускаем, что все происходит под действием определенных причин? Хотя проблема случайности и вероятности до сих пор не нашла своего философского решения, упрощенно под случайностью будем понимать воздействие большого числа причин, внешних по отношению к данному объекту. То есть можно предположить, что, когда мы говорим об определении необходимости как абсолютной детерминации, то должны не менее четко понимать, что практически чаще всего невозможно жестко зафиксировать все условия, в которых происходят те или иные процессы. Эти условия (причины) являются внешними по отношению к данному объекту, поскольку он всегда является частью объемлющей его системы, а эта система является частью другой более широкой системы и так далее, то есть существует иерархия систем . Поэтому для каждой из систем существует какая-то внешняя система (окружающая среда), часть воздействий которой на внутреннюю (малую) систему не могут быть спрогнозированы или измерены. Любые измерения требуют затрат энергии, и при попытках абсолютно точно измерить все причины (воздействия) эти затраты могут быть столь велики, что мы получим полную информацию о причинах, но производство энтропии будет так велико, что уже нельзя будет совершить полезной работы.
Проблема измерений
Проблема измерения и уровня наблюдаемости системы объективно существует и влияет не только на уровень познаваемости, но в определенной степени и на состояние системы. Причем это имеет место, в том числе, и для термодинамических макросистем.
Проблема измерения температуры
Связь температуры и термодинамического равновесия
Остановимся на проблеме измерения температуры, обратившись при этом к прекрасно написанной (в смысле педагогики) книге академика М.А. Леонтовича. Начнем с определения понятия температуры, которое, в свою очередь, теснейшим образом связано с понятием термодинамического равновесия и, как отмечает М.А. Леонтович, вне этого понятия не имеет смысла. Остановимся на этом вопросе несколько подробнее. По определению, при термодинамическом равновесии все внутренние параметры системы есть функции внешних параметров и температуры, при которой находится система .
Функция внешних параметров и энергии системы. Флуктуации
С другой стороны, можно утверждать, что при термодинамическом равновесии все внутренние параметры системы – функции внешних параметров и энергии системы. В то же время, внутренние параметры есть функция координат и скорости молекул. Естественно, что мы можем как-то оценивать или измерять не индивидуальные, а их средние значения за достаточно длинный промежуток времени (при допущении, например, нормального гаусовского распределения скоростей или энергии молекул). Эти средние мы и считаем значениями внутренних параметров при термодинамическом равновесии. К ним относятся все сделанные утверждения, и вне термодинамического равновесия они теряют смысл, поскольку законы распределения молекул по энергиям при отклонении от термодинамического равновесия будут другие. Отклонения от этих средних, вызываемые тепловым движением, называются флуктуациями. Теорию этих явлений применительно к термодинамическому равновесию дает статистическая термодинамика. При термодинамическом равновесии флуктуации невелики и, в соответствии с принципом порядка Больцмана и законом больших чисел (см. гл. 4 §1), взаимно компенсируются. В сильно же неравновесных условиях (см. гл. 4 §4) ситуация коренным образом меняется.
Распределение энергии системы по ее частям в состоянии равновесия
Теперь мы вплотную подошли к определению понятия температуры, которое выводится из нескольких вытекающих из опыта положений, относящихся к распределению энергии системы по ее частям в состоянии равновесия. Кроме сформированного несколько выше определения состояния термодинамического равновесия постулируются следующие его свойства: транзитивность, единственность распределения энергии по частям системы и тот факт, что при термодинамическом равновесии энергия частей системы растет с ростом ее общей энергии.
Транзитивность
Под транзитивностью понимается следующее. Допустим, что мы имеем система , состоящую из трех частей (1, 2 и 3), находящихся в некоторых состояниях, и мы убедились, что система , состоящая из частей 1 и 2, и система , состоящая из частей 2 и 3, каждая в отдельности находится в состояниях термодинамического равновесия. Тогда можно утверждать, что и система 1 – 3, тоже будет находиться в состоянии термодинамического равновесия. При этом предполагается, что между каждой парой частей в каждом из этих случаев нет адиабатических перегородок (т.е. обеспечивается передача тепла).
Понятие температуры
Энергия каждой части системы есть внутренний параметр всей системы, поэтому при равновесии энергии каждой части , являются функциями внешних параметров , , относящих ко всей системе, и энергия всей системы
(1.1) Разрешив эти уравнения относительно , получим
(1.2) Таким образом, для каждой системы существует определенная функция ее внешних параметров и ее энергии, которая для всех система , находящихся в равновесии, при их соединении имеет одно и то же значение.
Эту функцию и называют температурой. Обозначая температуры системы 1 , 2 через , , и полагая
(1.3) еще раз подчеркнем, что условия (1.1) и (1.2) сводятся к требованию равенства температур частей системы.
Физический смысл понятия “температура”
Пока данное определение температуры позволяет устанавливать только равенство температур, но не позволяет еще приписывать физический смысл тому, какая температура больше, какая меньше. Для этого определение температуры необходимо дополнить следующим образом.
Температура тела увеличивается при росте его энергии при постоянных внешних условиях. Это эквивалентно утверждению, что при получении телом тепла при постоянных внешних параметрах его температура увеличивается.
Такое уточнение определения температуры возможно только в силу того, что из опыта вытекают еще следующие свойства равновесного состояния физических систем .
При равновесии возможно одно совершенно определенное распределение энергии системы по ее частям. При увеличении общей энергии системы (при неизменных внешних параметрах) растут энергии ее частей.
Из единственности распределения энергии следует, что уравнение типа дает одно определенное значение , соответствующее заданному (и заданным , ), т.е. дает одно решение уравнения . Отсюда следует, что функция – монотонная функция . Тот же вывод относится к функции для любой системы. Таким образом, из одновременного роста энергии частей системы вытекает, что все функции , , и т.д. есть либо монотонно возрастающие, либо монотонно убывающие функции , , и т.д. То есть мы всегда можем выбрать температурные функции так, чтобы возрастало с ростом .
Выбор температурной шкалы и измерителя температуры
После изложенного выше определения температуры вопрос сводится к выбору температурной шкалы и тела, которое может быть использовано в качестве измерителя температуры (первичного датчика). Следует подчеркнуть, что данное определение температуры справедливо при использовании термометра (например, ртутного или газового), при этом термометром может служить любое тело, являющееся частью системы, температуру которой требуется измерить. Термометр обменивается теплом с этой системой, внешниепараметры , определяющие состояние термометра, должны быть фиксированы. При этом измеряется величина какого-либо внутреннего параметра, относящегося к термометру при равновесии всей системы, состоящей из термометра и окружающей среды, температура которой должна быть измерена. Этот внутренний параметр, с учетом изложенного выше определения, есть функция энергии термометра (и его внешних параметров, которые фиксированы, и задания которых относятся к градуировке термометра). Таким образом, каждому измеренному значению внутреннего параметра термометра соответствует определенная его энергия, а следовательно, учитывая соотношение (1.3), и определенная температура всей системы.
Естественно, что каждому термометру соответствует своя температурная шкала. Например, для газового термометра расширения, внешний параметр – объем датчика – фиксирован, а измеряемым внутренним параметром является давление. Описанный принцип измерения относится только к термометрам, в которых не используются необратимые процессы. Такие же приборы для измерения температуры, как термопара и термометр сопротивления, основаны на более сложных методах, которые связаны (это очень важно отметить) с теплообменом датчика с окружающей средой (горячие и холодные спаи термопары).
Здесь мы имеем яркий пример, когда введение измерительного прибора в объект (систему), изменяют в той или иной мере сам объект. При этом стремление к повышению точности измерения приводит к увеличению затрат энергии на измерение, к повышению энтропии окружающей среды. При данном уровне развития техники это обстоятельство в ряде случаев может служить объективной границей между детерминистическими и стохастическими методами описания. Еще более наглядно это проявляется, например, при измерении расхода методом дросселирования. Противоречие, связанное со стремлением к более глубокому уровню познания материи и существующими методами измерения, проявляется все отчетливее и в физике элементарных частиц, где, по признанию самих физиков, для проникновения в микромир применяются все более громоздкие средства измерения. Например, для обнаружения нейтрино и некоторых других элементарных частиц в глубокие пещеры в горах помещаются огромные “бочки”, заполненные специальными высокоплотными веществами и т.д.
Границы применимости понятия температуры
В заключение обсуждения проблемы измерений вернемся к вопросу о границах применимости понятия температуры, вытекающих из изложенного выше ее определения, при котором подчеркивалось, что энергия системы есть сумма ее частей. Поэтому можно говорить об определенной температуре частей системы (в том числе и термометра) только тогда, когда энергия этих частей аддитивно складывается. Весь вывод, приведший к введению понятия температуры, относится к термодинамическому равновесию. Для систем , близких к равновесию, температура может рассматриваться лишь как приближенное понятие. Для систем же в состоянии, сильно отличающихся от равновесного, понятие температуры вообще теряет смысл.
Измерение температуры бесконтактными методами
И, наконец, несколько слов об измерении температуры бесконтактными методами, например, пирометрами полного излучения, инфракрасными и цветовыми пирометрами. На первый взгляд кажется, что в этом случае наконец-то удается преодолеть основной парадокс методологии познания, связанный с влиянием средства измерения на измеряемый объект и увеличением энтропии окружающей среды за счет измерения. На самом же деле происходит лишь некоторое смещение уровня познания и энтропийного уровня, но принципиальная постановка проблемы остается.
Во-первых, пирометры этого типа позволяют измерить только температуру поверхности тела, точнее даже не температуру, а тепловой поток , излучаемый поверхностью тел.
Во-вторых, для обеспечения функционирования датчиков этих приборов требуется подвод энергии (а теперь и подключение к ЭВМ), а сами датчики являются достаточно сложными и энергоемкими в изготовлении.
В-третьих, если мы поставим задачу оценки с помощью подобных же параметров температурного поля внутри тела, то нам необходимо будет иметь математическую модель с распределенными параметрами, связывающую измеряемое этими параметрами распределение температур по поверхности с пространственным распределением температур внутри тела. Но чтобы идентифицировать эту модель и проверить ее адекватность, нам опять же потребуется эксперимент, связанный с необходимостью прямого измерения температур внутри тела (например, сверление нагреваемой заготовки и запрессовку термопар). При этом результат, как следует из изложенной выше достаточно строгой формулировки понятия температуры, будет справедлив только при достижении объектом стационарного состояния. Во всех остальных случаях полученные оценки температур следует рассматривать с той или иной степенью приближения и иметь методики для оценки степени приближения.
Таким образом, и в случае применения бесконтактных методов измерения температуры мы в конечном итоге приходим к той же проблеме, в лучшем случае при более низком энтропийном уровне. Что же касается металлургических, да и многих других технологических объектов, то уровень их наблюдаемости (прозрачности) довольно невысок.
Например, поставив большое количество термопар по всей поверхности кладки нагревательной печи, мы получим достаточную информацию о тепловых потерях, но не сможем нагреть металл (рис.1.6).
Рис. 1.6 Потери энергии при измерении температуры
Отвод тепла по термоэлектродам термопар может быть столь велик, что перепад температур и тепловой поток через кладку может превысить полезный тепловой поток от факела к металлу . Таким образом, большая часть энергии будет затрачена на нагрев окружающей среды, то есть на увеличение хаоса во вселенной.
Не менее наглядным примером того же плана является измерения расхода жидкости и газов методом перепада давлений на дроссельном устройстве, когда стремление повысить точность измерений приводит к необходимости уменьшения сечения дроссельного устройства. При этом значительная часть кинетической энергии, предназначенной для полезного использования, будет затрачена на трение и завихрения (рис.1.7).
Рис. 1.7 Потери энергии при измерении расхода
Стремясь к слишком точному измерению, мы значительное количество энергии переводим в хаос. Полагаем, что эти примеры являются достаточно убедительным свидетельством в пользу объективного характера случайности.
Объективная и необъективная случайность
Признавая объективный характер причинности и необходимости, и в то же время объективный характер случайности, последнюю можно, по-видимому, трактовать как результат столкновения (сочетания) большого числа необходимых связей, являющихся внешними по отношению к данному процессу.
Не забывая об относительном характере случайности, весьма важно различать действительно объективную случайность и “необъективную случайность”, т. е. обусловленную недостатком знаний об изучаемом объекте или процессе и сравнительно легко устранимую при вполне разумных затратах времени и средств.
Хотя четкой грани между объективной и необъективной случайностью провести нельзя, такое разграничение все же принципиально необходимо, особенно в связи с распространившимся в последние годы подходом с позиции “черного ящика”, при котором, по словам У.Эшби, вместо исследования каждой индивидуальной причины в связи с ее индивидуальным следствием, что является классическим элементом научного познания, смешивают в общую массу все причины и все следствия и связывают лишь два итога. Детали образования причинно-следственных пар теряются в этом процессе.
Такой подход, при всей его кажущейся универсальности, без сочетания с причинно-следственным анализом является ограниченным.
Однако, в связи с тем, что в настоящее время разработан ряд вероятностных методов, основанных на этом подходе, многие исследователи предпочитают пользоваться ими, надеясь на более быстрое достижение поставленной цели, чем при последовательном, аналитическом, причинно-следственном подходе.
Использование чисто вероятностного подхода без достаточного осмысливания получаемых результатов с учетом физики процессов, внутреннего содержания объектов приводит к тому, что некоторые исследователи вольно или невольно становятся на позиции абсолютизации случайности, так как при этом все явления считаются случайными, даже те, причинно-следственные связи которых могут быть раскрыты со сравнительно небольшими затратами времени и средств.
Объективный характер случайности, безусловно, имеет место в том смысле, что познание всегда идет от явления к сущности, от внешней стороны вещей к глубоким закономерным связям, причем сущность неисчерпаема. Эта неисчерпаемая сущность и определяет уровень объективной случайности, который, конечно, является относительным для определенных конкретных условий.
Случайность объективна: полное раскрытие причинно-следственных связей невозможно, хотя бы потому, что для их раскрытия необходима информация о причинах, т. е. необходимо измерение, а, как правило, утверждает Л. Бриллюэн, ошибки нельзя сделать “бесконечно малыми”, они всегда остаются конечными, так как возрастает расход энергии на их уменьшение, сопровождающийся ростом энтропии.
В связи с этим, под объективной случайностью следует понимать лишь тот уровень переплетений причинно-следственных связей, раскрытие которого при данном уровне знаний о процессе и развития техники сопровождается непомерными затратами энергии и становится экономически нецелесообразным.
Для успешного построения содержательных моделей необходимо оптимальное сочетание макро- и микроподходов, т. е. функциональных методов и методов раскрытия внутреннего содержания.
При функциональном подходе абстрагируются от конкретного механизма осуществления внутренних причинных связей и рассматривают лишь поведение системы, т.е. ее реакцию на возмущения того или иного вида.
Однако, функциональный подход и, особенно, его упрощенная разновидность – метод “черного ящика” не является универсальным и почти всегда сочетается с другими методами.
Функциональный подход можно рассматривать как первую ступень процесса познания. При первых рассмотрениях системы обычно применяется макроподход, затем переходят на микроуровень, где происходит выделение “кирпичей”, из которых строятся системы, проникновение во внутреннюю структуру, расчленение сложной системы на более простые, элементарные системы, выявление их функций и взаимодействия между собой и системой в целом.
Функциональный подход не исключает причинно-следственного подхода. Наоборот, именно при правильном сочетании этих методов получается наибольший эффект.