11.8. Функции моделей в научном познании

При использовании моделей, замещающих собой оригинал, достига­ются различного рода полезные эффекты. Модели выполняют множество функций в научном познании, причем использование модели в научной практике приводит, как правило, сразу к нескольким существенным ре­зультатам. Назовем некоторые наиболее яркие функции моделей.

1. Теоретическая, обобщающая. Удачная модель может оказаться до­статочно адекватной формой для представлений знаний. В науке нередки ситуации, когда введение подобной модели в систему научного знания служило целям теоретизирования в данной предметной области. Модель в этом случае приобретает самостоятельную теоретическую ценность. Например, в биологических науках многие результаты «хранятся» имен­но в виде концептуальных моделей: модель Ходжкина—Хаксли в теории мембранного возбуждения, модель Лотка в теории открытых биохими­ческих систем и др. Кроме того, с построения основополагающих моде­лей могут брать начало целые новые области научного знания, так, возник­новение популяционнной генетики как науки непосредственно связано с исходными моделями Харди и Вайнберга (1908).

2. Эвристическая. Здесь термин «эвристический» используется в узком смысле — как то, что способствует порождению новых идей. Эвристичность модели в этом понимании означает ее способность вести за собой творческую интуицию, активизировать процесс «озарений», появления неожиданных догадок и т.п. Для выполнения этой функции модели вовсе не обязательно быть точной, она может быть и весьма приближенной (даже в чем-то ошибочной), но, тем не менее, служить приросту научных идей, «прорыву» в исследованиях. Если при реализации обобщающей функции модели ее результатом является создание научной теории, то эвристиче­ская функция, как правило, реализуется в выдвижении новых гипотез.

Примером может служить модель Друде, предложенная в XIX в. физи­ком Паулем Друде для изучения явления проводимости металлов и стре­мившаяся согласовать электродинамику с классической термодинамикой (она изображала совокупность электронов в проводнике как идеальный газ, подчиняющийся законам термодинамики). Некоторые явления были успешно объяснены с ее помощью; однако эта модель стимулировала но­вые поиски скорее не своими успехами, а как раз расхождениями с экспе­риментальными данными, что в результате упорной работы ученых приве­ло к пересмотру ее исходных положений и соединению электронной теории металлов с квантовой механикой.

3. Трансляционная. Модель может способствовать переносу концептуальных схем, методологических форм из одной области знания в дру­гую. В этом случае обычно модель берется из другой предметной области относительно исходного объекта, и на этапе экстраполяции происходит перенос знаний из одной предметной области в другую.

Примером подобной трансляции может служить применение теории игр, основы которой были заложены Дж. фон Нейманом; подходы, раз­работанные в этой области, демонстрируют, что большой класс конфликт­ных ситуаций (в экономике, психологии, социологии, статистике и др.) можно описывать и изучать с единых позиций как поиск рациональной стратегии игрока в некоторой игре. Теоретико-игровые модели способ­ствовали прежде всего переносу математических методов в те области, которые раньше казались не поддающимися никакому рациональному подходу.

Примером использования трансляционной модели для решения конк­ретных задач является также интересная модель гемодинамики, разра­ботанная в нашей стране совместными усилиями математиков, физио­логов и врачей; здесь исходные положения и термины были взяты из экономической науки: клетки и ткани определяли «спрос» на кислород­ное обеспечение, скорость кровотока — «предложение», кислородный долг являлся «ценой»; результатом исследования явился ряд практиче­ских рекомендаций.

4. Конструктивная, проектирующая Разработка модели может слу­жить целям создания нового объекта на основании данной модели как исходной матрицы. Это характерно прежде всего для задач прикладной науки, где по итогам испытания модели (скажем, двигателя с требуемыми характеристиками) осуществляют разработку и производство собственно нового технического устройства. Но эта же функция моделирования может реализовываться и в сугубо теоретических науках. Например, в математике построение модели как создание нового мате­матического объекта может иметь самостоятельное значение, вносящее существенный вклад в развитие науки и само по себе служащее решением сложной проблемы.

5. Прагматическая. Использование удачной модели может способ­ствовать достижению ряда прагматических эффектов, связанных с улуч­шением формы репрезентации исходного знания. К полезным практиче­ским следствиям, повышающим эффективность использования знания, относятся такие достоинства модели, как осуществляемое с ее помощью упрощение формы представления знания, придание информации большей наглядности и логической прозрачности, благодаря чему это знание лег­че использовать в процессах аргументации, в преподавании и обучении. Большое значение может представлять собой на ранних этапах формиро­вания теории проблема наглядности. В этом случае используют различно­го рода модели, служащие средством рассуждения по аналогии (скажем, искривленная плоскость как способ придать наглядность представлениям об искривленном пространстве). В дальнейшем при оформлении теоретического «здания» подобного рода «подпорки» теряют свое значение.

6. Интерпретационная. Модель выполняет также функцию частичного толкования. Ведь рассуждение и объяснение с помощью модели изначально односторонне, неполно. Поэтому, как правило, та или иная мо­дель часто соседствует с другими, альтернативными моделями или же заменяется ими в дальнейших исследованиях. Выступая как средство ин­терпретации, модели оказываются формой связи теоретического и эмпи­рического уровней. Так, модель может быть как средством истолкования теории, когда мы ищем подходящий объект, в котором воплощается тео­рия (как в математической логике), тогда это реализующая модель, так и средством интерпретации фактов, когда ищется определенная кон­цептуальная схема, в которой эмпирические данные могут обрести свой смысл, тогда это объяснительная модель.

Для иллюстрации интерпретативной функции моделей возьмем при­мер из экономики. Известно, что экономическая система представляет собой сложнейший объект, реагирующий на самые разнообразные факторы (социальные, психологические, природные и т.п.). Один из удачных способов осмыслить многообразие экономических взаимосвязей — это модель народного хозяйства как гигантского компьютера, который, как пишет В.В. Леонтьев, трудится над бесконечным потоком количествен­ных проблем, решая из года в год сложные системы уравнений задолго до того, как их начали решать экономисты.

При удачном использовании модели обычно реализуются сразу не­сколько функций моделирования: например, достаточно адекватная мо­дель одновременно и предлагает возможное объяснение феноменам, и сти­мулирует рождение новых идей, и способствует достижению большей наглядности имеющихся знаний.