Реализация замысла новоевропейской науки в трудах Галилея

Наука, с одной стороны, должна описывать и задавать законы природы. С другой стороны, сама природа предъявляет себя в опыте. Если наука построена правильно, то законы (теоретические состояния природы), будут соответствовать реальным состояниям природы, наблюдаемым в опыте. Естественно, что и наука здесь понимается иначе, чем в античности или в средние века, и сама природа. Наука начинает трактоваться как своеобразная модель природы, а природа — как модели­руемая в науке (что позже выразилось в афоризме «природа написа­на на языке математики»). Опыт же рассматривается как способ удо­стоверения соответствия науки (теории) и природы.

Первым, кому это удалось, и был Галилео Галилей, но для этого ему пришлось опыт (им является непосредственное наблюдение за явлениями природы), трансформировать в эксперимент, где соответствие теории и явлении природы устанавливалось техническим путем, то есть искусственно. Другими словами, в опыте природа всегда ведет себя иначе, чем пред­писывает теория, но в эксперименте природа приводится в состоя­ние, отвечающее требованиям теории и поэтому ведет себя в соот­ветствии с теоретически выявленными в науке законами.

Галилей показал, что для использования науки в целях описания естественных процессов природы годятся не любые научные объясне­ния и знания, а лишь такие, которые, с одной стороны, описывают реаль­ное поведение объектов природы, но, с другой — это описание предполагает проецирование на объекты природы научной теории. Другими словами естественнонаучная теория должна описывать поведение иде­альных объектов, но таких, которым соответствуют определенные ре­альные объекты. Какая же идеализация интересовала Галилея? Та, ко­торая обеспечивала овладение природными процессами: хорошо их описывала (в научной теории) и позволяла ими управлять (предска­зывать их характер, создавать необходимые условия, запускать практически). Установка Галилея на построение теории и одновременно на инженерные приложения заставляет его проецировать на реальные объекты (падающие тела) характеристики моделей и теоретических отноше­ний, т.е. уподоблять реальный объект идеальному.

До Галилея научное изучение всегда мыслилось как получение об объекте научных знаний. Никому из исследователей не приходило в голову практически изменять реальный объект (в этом случае он мыслился бы как другой объект). Ученые шли в ином направлений, стараясь, так усовершенствовать модель и теорию, чтобы они полностью опи­сывали поведение реального объекта. Расщепление реального объекта на две составляющие и убеждение, что теория задает истинную природу объекта, которая может быть проявлена не только в знании, но и в опыте, направляемом знанием, то есть в эксперименте позволяет Галилею мыслить иначе. Он задумывается над вопросом о возможности так изменить сам реальный объект, практически воздействовав на него, чтобы уже не нужно было изменять его модель, поскольку объект станет соответствовать ей. Именно на этом пути Галилей и достиг успеха.

Отметим еще, что галилеевский эксперимент подготовил почву для формирования инженерных представлений, например, представления о механизме. Действительно, физический механизм содержит не только описание взаимодействия определенных естественных сил и процессов (например, у Галилея механизм свободного падения тел включает процесс равномерного приращения скоростей падающего тела, происходящий под влиянием его веса), но и условия, определя­ющие эти силы и процессы.

Контролируя, изменяя, воздействуя на эти параметры Галилей смог в эксперименте подтвердить свою теорию. В дальнейшем инженеры, определяя, рассчитывая нужные для технических целей параметры естественных взаимодействий, научились создавать механизмы и машины, ре­ализующие данные технические цели.

Как показывает анализ работы Гюйгенса, задача, которую он решал, была более сложная: определить не только характеристики природного процесса, описываемого за­данным теоретическим знанием, но также получить в теории допол­нительные знания, характеризующие интересные для Гюйгенса при­родные явления, выдержать условия, обеспечивающие отношение изоморфизма, определить параметры объекта, которые может регулировать сам исследователь. Кроме того, выявленные параметры нужно было конструктивно увязать с другими, определяемыми на основе рецептурных соображений так, чтобы в целом получилось действующее техническое устройство, в котором бы реализо­вался природный процесс, описываемый исходно заданным теоре­тическим знанием. Другими словами Х.Гюйгенс пытается реали­зовать мечту и замысел техников и ученых нового времени: ис­ходя из научных теоретических соображений запустить реальный природный процесс, сделав его следствием человеческой деятельности.

Таким образом, исходя из технического требования, предъяв­ленного к функционированию маятника, и знаний механики, Гюй­генс определил конструкцию, которая может удовлетворять дан­ному требованию. Решая эту техническую задачу, он отказывается от традиционного метода проб и ошибок, типичного для античной и средневековой технической деятельности, и обращается к науке. Гюйгенс сводит действия отдельных частей механизма часов к естественным процессам и закономерностям и затем, теорети­чески описав их, использует полученные знания для определения конструктивных характеристик нового механизма.

Но если Галилей показал, как приводить реальный объект в соответствие с идеальным и, наоборот, пре­вращать этот идеальный объект в «экспериментальную» модель, то Гюйгенс продемонстрировал, каким образом полученное в теории и эксперименте соответствие идеального и реального объектов исполь­зовать в технических целях. Тем самым Гюйгенс и Галилей практи­чески осуществили то целенаправленное применение научных знаний, которое и составляет основу инженерного мышления и деятельности.

Сочетание в инженерной деятельности «естественной» и «искусственной» ориентации заставляет инженера опираться и на науку, из которой он черпает знания о естественных процессах, и на существующую технику, где он заимствует знания о материалах, конструкциях, их технических свойствах, способах изготовления и т.д. Совмещая эти два рода знаний, инже­нер находит те «точки» природы и практики, в которых, с одной стороны, удовлетворяются требования, предъявляемые к данному объекту его употреблением, а с другой — происходит совпадение природ­ных процессов и действий изготовителя. Если инженеру удается в такой двухслойной «действительности» выделить непрерывную цепь процессов природы, действующую так, как это необходимо для функционирования создаваемого объекта, а также найти в практике средства для «запуска» и «поддержания» процессов в такой цепи, то он
достигает своей цели.

В Новое время понимать все исследования особым образом: это и не чисто научное познание и не просто техническое конструирование, а именно инженерная деятельность. На ее основе складывается и особая инженерная реальность. В рамках этой реальности в ХVШ, XIX и начале XX столетия формируются основные виды инженерной деятельности: инженерное изобретательство, конструирование, ин­женерное проектирование.

Изобретательская деятельность представляет собой полный цикл инженерной деятельности (мы его рассмотрели на примере работы Гюйгенса): изобретатель устанавливает связи между всеми основ­ными компонентами инженерной реальности — функциями инже­нерного устройства, природными процессами, природными условия­м, конструкциями (при этом все эти компоненты находятся, описы­ваются, рассчитываются). От данного теоретического представления нужно отличать обычное представление, где под изобретением пони­маются отдельные составляющие полного цикла инженерной деятель­ности.

Конструирование — это неполный цикл инженерной деятельно­сти: связи между основными компонентами инженерной реальнос­ти уже установлены в изобретательской деятельности. Задача конст­руирования иная — опираясь на эти связи, определить (в том числе и рассчитать) конструктивное устройство инженерного сооружения. Конструирование — это такой момент создания инженерного объек­та, который позволяет инженеру, с одной стороны, удовлетворить раз­личные требования к этому объекту (его назначению, характеристи­кам работы, особенностям действия, условий и т.д.), а с другой — найти такие конструкции и так их соединить, чтобы обеспечивался нужный естественный процесс (с нужными параметрами), который можно запустить и поддержать в инженерном устройстве).

В инженерном проектировании сходная задача (определения кон­струкции инженерного устройства) решается иначе, а именно проек­тным способом: в проекте без обращения к опытным образцам имити­руются и задаются функционирование, строение и способ изготов­ления инженерного устройства (машины, механизма, инженерного сооружения).