Мысленный эксперимент

Мысленный эксперимент - метод теоретического исследова­ния идеализированных объектов, образующих мысленные схемы или модели реальности. Ставя такие объекты в разные отношения, до­водя их количественные характеристики до крайних логически воз­можных значений, устанавливают существенные связи и закономер­ности, недоступные при изучении реальных объектов.

В исторически первом мысленном эксперименте Галилей устано­вил первый закон механики, или принцип инерции. Стремясь увязать с опытом, хотя бы умозрительно, свой закон, он размышлял следующим образом: «Наклон плоскости по отношению к горизонту является при­чиной ускоренного движения тела, движущегося вверх; если же тело движется по неограниченной горизонтальной плоскости, то, не имея причины ускоряться или замедляться, оно совершает равномерное движение» (Льоцци М. История физики. - М., 1970. - С. 75).

В другом исторически важном мысленном эксперименте С. Кар­но установил «принцип Карно», исследуя идеальную паровую маши­ну. Уподобляя теплород воде, а разность температур - разности уров­ней воды, Карно заключает, что как при падении воды работа измеря­ется произведением веса воды на разность уровней, так и в паровой машине работа независимо от природы рабочего вещества (вода, спирт и т.д.) измеряется произведением количества теплорода на раз­ность температур. Иными словами, отдача тепловой машины ограни­чена значениями температур нагревателя и холодильника. Как под­черкивает Карно, холодильник - столь же необходимый элемент, как и котел, причем если в машине не предусмотрен специальный охлаж­дающий элемент, то его роль играет окружающая среда. «Все это и представляет собой суть «принципа Карно», или второго начала тер­модинамики, как он стал называться позже, после того как этому раз­делу физики было придано аксиоматическое построение» (Льоцци М. История физики. - М., 1970. - С. 231).

Мысленный эксперимент С. Карно был глубоко понят и методо­логически отмечен его современником Ф. Энгельсом, который писал: «Он изучил паровую машину, проанализировал ее, нашел, что в ней основной процесс не выступает в чистом виде, а заслонен всякого ро­да побочными процессами, устранил эти безразличные для главного процесса побочные обстоятельства и сконструировал идеальную па­ровую машину (или газовую машину), которую, правда, так же нельзя осуществить, как нельзя, например, осуществить геометрическую линию или геометрическую плоскость, но которая оказывает, по-своему, такие же услуги, как эти математические абстракции: она представля­ет рассматриваемый процесс в чистом, независимом, неискаженном виде» (Маркс К., Энгельс Ф. Соч. т. 20. 543-544).

Мысленные эксперименты и модели сопровождают всю совре­менную науку, отображая и замещая реально существующие сложные объекты исследования. Непрерывно создаваемые первоначальные мо­дели постепенно дополняются и детализируются. Таковы, например, в той же физике первоначальные модели атомов и молекул, модели газов, волновая и корпускулярная модели света, модели атомного ядра - капельная, коллективная, оболочечная, однонуклонная и др.

Высокоразвитые социальные науки опираются на свои модели. Так, теория стоимости исследует и описывает такую модель· общест­ва, где дается представление о простом товарном хозяйстве собствен­ников средств производства, производящих товары для обмена в ус­ловиях разделения труда. Далее такая модель конкретизируется. От модели простого товарного производства, где выполняется закон тру­довой стоимости, переходят к модели товарно-капиталистического производства, отражающей отношения эксплуатации наемных работ­ников капиталистами. Здесь действует закон прибавочной стоимости, а модель описывает теорию прибавочной стоимости. При дальней­шем развитии модель усложняется и конкретизируется: в нее наряду с промышленными капиталистами вводятся ростовщики, земельные собственники. Соответственно, в формирующуюся теорию вводятся и развиваются понятия прибыли, процента, ренты и т.д.

Обобщая сказанное, методологическую роль мысленного экспе­римента можно выразить следующим образом:

1. Мысленный эксперимент в теоретическом исследовании необ­ходим в том случае, когда реальные объекты и I1pоцессы сложны, ие­рархически структурированы, а существенные связи и закономерные отношения затемнены множеством несущественных связей, случай­ных и второстепенных явлений.

2. С целью представления реального объекта или процесса в бо­лее или менее «чистом» виде, используя методы и приемы абстраги­рования и идеализации, в качестве I1pедмета анализа вводят мысленно упрощенные идеализированные объекты-модели, которые замещают реальный объект исследования. Такие модели одновременно выпол­няют функции упрощения, идеализации, отображения и замещения реально существующего объекта исследования.

3. Мысленные модели «конструируются» из абстрактных идеальных объектов (конструктов). Так, модель механических колеба­ний тел (маятник, тело на пружине и т.д.) включает в себя следующие идеальные (абстрактные) объекты: а) материальную точку, которая периодически отклоняется от положения равновесия; б) систему от­счета, т.е. идеализированное представление о физической лаборато­рии, снабженной часами и масштабными линейками; в) квазиупругую (мнимую) силу, приводящую В движение и возвращающую в положе­ние равновесия материальную точку. Система перечисленных идеаль­ных объектов образует мысленную модель малых колебаний (осцил­лятор). Исследуя свойства этой модели, обнаруживают законы малых колебаний. В упомянутой мысленной модели тепловой машины С. Карно использовал ряд идеальных объектов: идеальный газ, адиаба­тические оболочки, идеальный, квазистатический процесс и т.д.

4. Мысленные опыты служат вспомогательным средством поис­ка новых принципов и гипотез. При этом анализируются и вводятся варианты соответствующих общих понятий, а сами понятийные мо­дели постепенно входят в состав частных теорий и законов. Так, в об­ласти механики появились модели и законы колебания маятника (за­коны Гюйгенса), движения планет вокруг Солнца (законы Кеплера), свободного падения тел (законы Галилея) и др. Таким образом, моде­ли, мысленный эксперимент над идеальными моделями и его резуль­таты выступают необходимым промежуточным звеном между формирующейся теорией и реальностью