Визуализация как способ развития научного знания

Абрарова З. Ф. Салихов Г. Г.

ФИЛОСОФСКИЕ НАУКИ Абрарова З. Ф., Салихов Г. Г. В современной науке и технологических процессах визуализация нередко используется для представления исконно не зрительной информации (давления, температуры, демографической ситуации, доходов населения, инфляции и т.д.). Сейчас она стала неотъемлемым элементом обрабатывания сложной информации о структуре исследуемых объектов. Способы визуализации формировались веками и достигли в наше время невиданных масштабов в связи с развитием компьютерной техники. Визуализация есть перевод знания в зрительную форму. При этом важно подчеркнуть, что эта трансформация знания предполагает активное участие самого субъекта познания, является сознательным и творческим процессом.

Научное знание, если оно претендует на объяснение су­ществующей вне человека реальности, нуждается в объекти­вации (по выражению Д. А. Нуриева, - натурфикации). Под объективацией знания мы понимаем его перевод в формы, встречающиеся в чувственном мире. Хотелось бы пояснить это на примере такой формы объективации, как онтологизация, исследованию которой была посвящена диссертационная работа Р. Ю. Рахматуллина. В этой работе онтологизирован­ный образ рассматривается как такой результат чувственного отражения, который переживается человеком в качестве объ­ективно существующего предмета. А под онтологизацией понимается процесс наделения знания «бытийственными» характеристиками, когда его знаковая функция оказывается второстепенной. При этом рассматривается автором как осо­бый вид визуализации, а визуализация - как вид объектива­ции знания.

Визуализация есть способ представления информации в оптической форме - в виде графика, диаграммы, карты, ри­сунка, структурно-логической схемы, таблицы, фотографии и т.д. В современной науке и технологических процессах ви­зуализация нередко используется для представления исконно не зрительной информации (давления, температуры, демо­графической ситуации, доходов населения, инфляции и т.д.). Сейчас она стала неотъемлемым элементом обрабатывания сложной информации о структуре исследуемых объектов. Способы визуализации формировались веками и достигли в наше время невиданных масштабов в связи с развитием ком­пьютерной техники.

Известный специалист по визуализации Шакти Гавэйн считает визуализацию сознательным использованием силы воображения для создания наглядного образа. Другой автор - Кейт Рэндольф - рассматривает возможности визуализации в лечебных целях, также подчеркивая при этом, что это целеполагающая деятельность человека, требующая усилий с его стороны.

Внимание, которое уделяется в настоящем исследова­нии визуализированным образам, обусловлено тем, что они являются не просто воплощенными в чувственную форму носителями научной идеи, но и представляют собой ее даль­нейшее развитие. Между тем, довольно распространенной яв­ляется точка зрения, согласно которой перевод научной идеи в форму чувственного образа является ее примитивизацией. Как правило, оно основывается на ложном мнении, что чув­ственное познание есть отражение явления, а рациональное - сущности. Так, эстонский ученый А. П. Ланг пишет: «Все, что связано с явлением - наглядно, а все связанное с сущностью - ненаглядно». При этом Ланг и другие сторонники этой точ­ки зрения ссылаются на работы Б. Рассела, В. Гейзенберга, Э. Маха, М. Планка и других крупных ученых.

На самом деле, в науке довольно распространенным яв­ляется мнение, что в макромире отсутствуют подходящие чув­ственные аналоги объектов микромира. «Для установления ос­новополагающих принципов квантовой физики... мы должны распрощаться со всякими наглядными изображениями того, что происходит в атоме», - писал известный представитель за­падноевропейской науки и философии Б. Рассел. Этой точки зрения в советской философии и методологии науки придер­живался, в частности, представитель ленинградской школы философии науки В. П. Бранский.

Действительно, ни в микромире, ни в отображающих этот мир чувственных образах нет более или менее адекват­ных моделей объектов микромира. Но ведь применяемые в науке визуализированные представления, это не только за­имствованные из выработанных повседневным опытом субъ­екта чувственные образы, но и наглядные образы, специально создаваемые им из чувственного материала. Приверженцы очищения, к примеру, физической науки от визуализирован­ных представлений, как правило, отождествляют квантомеха­нические модели с визуализированными образами классиче­ской механики. По этому поводу еще Д. Бом заметил, что речь должна идти о возможности выражения современного физи­ческого знания «с помощью качественных. наглядных пред­ставлений, которые . имеют совершенно иную природу, чем представления классической физики». Ю. П. Ведин писал, что представления классической физики составляют лишь «исход­ный материал для построения в сознании любых наглядных моделей . теорий современной физики, в том числе и рассо­гласованных чувственных картин» Специфику визуализации знания в современной физике Л.С. Коршунова объясняет так: «Для современной физики характерен не классический путь от чувственно-наглядного к абстрактному математическому аппарату., а наоборот, путь от последних к модельно-нагляд­ным представлениям».

По нашему мнению, такое встречающееся в науке и фило­софии утверждение о том, что образ выражает только явле­ние, а мысль - сущность, является заблуждением, основанным на неточности употребления понятий. Дело в том, обычный образ, например, образ конкретного человека, и визуализи­рованный образ, к примеру, человека вообще как элемента биологической картины мира, где он рассматривается как высшая форма развития живых систем, это совершенно раз­ные образы, выполняющие разные функции. Ощущение звука вряд ли отражает сущность вибрационных процессов, но на­глядное изображение звуковых волн претендует на отражение сущности этих процессов. Наглядное изображение графика функций, характеризующее связь между обострением поли­тической ситуации в стране и снижением котировок акций «Газпрома» гораздо глубже отражает сущность взаимосвязи политики и экономики, чем разговоры на эту тему. Все дело в том, что в основе визуализированного представления ле­жит рациональное, абстрактно-логическое знание, выражаю­щее определенную идею, которую субъект познания считает главной, существенной, отражающей сущность. Вряд ли вы­ражение формулы функциональной зависимости y = f (x) при помощи наглядной координатной сетки следует считать при­митивизацией данной формулы.

В XI веке византийский ученый М. Псёлл в работе «Синоп­сис» предложил наглядное изображение отношений между простыми суждениями при помощи геометрической фигуры под названием «логический квадрат», который успешно при­меняется и сейчас в преподавании логики. Существует мне­ние, что эта фигура в большей мере выполняет дидактическую функцию и применяется в преподавании формальной логики в качестве мнемонического пособия для удобства запомина­ния отношений между простыми суждениями. Мы не отри­цаем дидактическую ценность этой геометрической фигуры, но обращаем внимание на то, что для педагога дидактическая ценность пособия заключается, прежде всего, в его способно­сти в ясной форме передать обучаемым сущность излагаемого материала.

В XVIII веке российский, немецкий и швейцарский мате­матик Леонард Эйлер для наглядного изображения отноше­ний между понятиями вводит круговые схемы («круги Эйле­ра»), которые ныне успешно применяются не только в учении о понятии, но в других разделах формальной логики. Эти гео­метрические, наглядные иллюстрации позволяют в концен­трированном и доступном для понимания виде отобразить суть отношений между объемами разных понятий.

В таком разделе современной символической логики как исчисление высказываний, для удобства определения истин­ности суждения применяют таблицы (матрицы) истинности, позволяющие в наглядной форме выразить закономерности, характеризующие сложные суждения. Достаточно открыть любой учебник по логике, чтобы увидеть, что даже такая, из­учающая сущность и формы мышления абстрактная наука, использует визуализацию для выражения сути логических за­кономерностей.

О креативной роли визуализации писал и создатель пер­вой неевклидовой геометрии Н. И. Лобачевский: «Если в точке нет ни одного протяжения, то, что же в ней остается., чтобы она могла быть предметом суждения? В темноту в понятии здесь производит отвлеченность, которая. в самую теорию введена напрасно. Поверхности, линии, точки. существуют только в нашем воображении, тогда как измерение поверх­ностей и линий производят, употребляя тому тела. Вот по­чему стоит говорить только о поверхностях, линиях и точках, как их в действительном измерении разуметь должно, и тог­да будем уже держаться тех самых понятий, которые можем проверять..., не прибегая наперед другим, искусственным и посторонним».

Отметим, что импульсом к созданию новой геометрии Лобачевским, послужило замечание одного из чиновников (он читал им лекции в Казанском университете), что в реальной жизни прямых линий не существует: прямая, проведенная на доске, по сути, таковой не является, т.к. поверхность доски ше­роховата. В связи с этим Лобачевский замечает, что в основе математического исследования должны лежать чувственные данные, правда, ум «должен их приводить к меньшому числу, чтобы они служили. твердым основанием науке». Вполне понятно, что здесь великий русский математик говорит не об обычных образах восприятия, а об особых - «обработанных умом», т.е. визуализированных образах.

История самой развитой науки физики насыщена приме­рами успешной визуализации. А. Эйнштейн в статье «Геоме­трия и опыт» пишет, что к созданию специальной теории отно­сительности его привело разделение «чисто аксиоматической геометрии» и «геометрии практической», то есть связанной с реальными измерениями при помощи «практически твердых тел». Как известно, основным импульсом к созданию теории относительности послужило осмысление результатом знаме­нитого эксперимента Альберта Майкельсона, повторенного им позже (в 1887 году) совместно с Эдвардом Морли. Главной целью эксперимента было обнаружение механического эфи­ра как абсолютной точки отсчета. Как известно, эксперимент дал отрицательный результат: абсолютного эфира, в котором подобно звуковым волнам распространяется свет, как и абсо­лютного движения не существует. Позднее Дж. Бернал назвал этот эксперимент величайшим из всех отрицательных опытов в истории науки. Основываясь на этот отрицательный резуль­тат, и учитывая работы Гендрика Антона Лоренца и Анри Пуанкаре по теоретической физике, Эйнштейн приходит к фундаментальной идее инвариантности скорости света, обра­зующей основу как специальной, так и обшей теории относи­тельности. Не вдаваясь в подробности генезиса теории относи­тельности, заметим, что Эйнштейн представлял зрительно не просто образ отраженного света в зеркалах интерферометра (прибора для измерения скорости света, изобретенного Май- кельсоном), а переживал его как способ интерпретации новой идеи о постоянстве скорости света. Зрительное представление Эйнштейном опыта Майкельсона-Морли в контексте физиче­ской картины мира становится визуализированным образом новой физики, в которой нет места абсолютному простран­ству и времени Ньютона. «Элиминация механического эфи­ра, осуществленная Эйнштейном, не связана со стремлением свести физику к наблюдаемым величинам., а означает не­возможность понять электромагнитные процессы с помощью механики, которая основывается на абсолютном пространстве и времени и тем самым противоречит принципу относитель­ности Эйнштейна, вводящему новую физическую реальность. На место механического эфира специальная теория относи­тельности ставит электромагнитное поле, т.е. физическая ре­альность не отбрасывается, а переосмысливается за счет по­нимания, что деление на пространство и время не есть нечто, присущее миру самому по себе, а связано с нашим способом понимания мира». Сам Эйнштейн пишет, что абстрактное в физической теории еще ничего не говорит об объективной реальности. Только в связи с визуализированным знанием оно отражает объективно-реальное и может стать объектом опыт­ной проверки.

Исследовавший творчество Дж. Максвелла английский физик Дж. Томсон пишет о его поразительных способностях к визуализации самых сложных физических идей. К приме­ру, теорию электромагнитного поля Максвелл излагал при помощи образов вихря, геометрических линий, шестеренок. Томсон пишет, что поверхностное знакомство с подобным из­ложением вызывает желание, «не колеблясь выбросить этот труд в мусорную корзину». В своей основной работе по те­ории электромагнетизма сам Дж. Максвелл отмечает, что его теория родилась благодаря удачному использованию им ги­дродинамических образов, прежде всего, образа волны.

В истории философии основателем европейского рацио­нализма считают Платона. Тот мир, который мы воспринима­ем при помощи органов чувств, не есть истинный мир, считал он. В нем находятся только представители сущностей - воспри­нимаемые при помощи органов чувств материальные предме­ты. А сами сущности (идеи, эйдосы) в чистом виде обитают в «занебесной области», куда можно проникнуть лишь при помощи мышления. «Занебесную область не воспел никто из здешних поэтов, да и никогда не воспоет по достоинству. Она же вот какова (ведь надо, наконец, осмелиться сказать истину, особенно когда говоришь об истине): эту область занимает бесцветная, без очертаний, неосязаемая сущность, подлинно существующая, зримая лишь кормчему души - уму; на нее-то и направлен истинный род знания», - пишет Платон.

Вся онтология Платона, изложенная в произведении «Ти- мей», насыщена подобными образами (как из смешения сти­хий получается кость, сухожилии, мышцы человека, золото, Солнце и т.п.). Понятно, что эти образы не являются результа­том отражения органами чувств Платона мира окружающих вещей. Они создаются, созидаются им из результатов его на­пряженной мыслительной деятельности. По сути, эти прими­тивные с точки зрения современной науки образы имеют ту же природу и механизм возникновения, что и резерфордовская модель атома, образ Солнечной системы или расширяющей­ся Вселенной: они представляют собой сознательно сконстру­ированные образы, воплотившие в чувственно воспринимае­мую форму результаты мыслительной деятельности человека.

Заметим, во всех приведенных выше случаях существу­ет теоретическое изложение материала, а воплощение (во­площение) теоретических идей в наглядно воспринимаемую форму следует после теории, как этап ее изменения удобную для восприятия форму. Но можно ли такую трансформацию научного знания считать его развитием? По нашему мнению, можно. Это вытекает из принятого в современной философии определения развития, где оно рассматривается как «понятие, характеризующее качественные изменения объектов, появ­ление новых форм бытия, существование различных систем, сопряженное с преобразованием их внутренних и внешних связей». И еще: «Концепции развития тесно связаны с пони­манием процессуальности и исторической изменчивости систем и явлений». Поскольку визуализация представляет со­бой трансформацию научного знания в другую форму бытия, его качественное изменение, процесс «исторической изменчи­вости систем и явлений», то она может быть охарактеризована как развитие знания.

Правда, в современной теории развития регресс также рассматривается в качестве вида развития. Но мы не считаем визуализацию процессом перевода знания в менее прогрес­сивную форму, чем теория. Такое убеждение основано на принципе восхождения знания от абстрактного к конкретно­му, сформулированному Гегелем. Переход идеи в конкрет­ную форму он рассматривает как становление, а последнее считал «основным определением всего сущего». Образцом применения этого гегелевского принципа развития научного знания является «Капитал» Маркса, где изложение материа­ла строится на основе развития первичной абстракции (поня­тия «товар»), в результате «разворачивания» которой в сфере конкретных товарно-денежных отношений получается кон­кретная картина экономики товарного производства в период классического капитализма.

На наш взгляд, существует психологическая причина, объясняющая феномен визуализации. Стремление исследова­теля фиксировать результаты своей работы в образной форме мы объясняем тем, что информация, выраженная таким обра­зом, легче усваивается, она более определенна, ясна человеку. Это связано с тем, что ощущения, из которых структурирует­ся визуализированное представление, имеют очень древнюю, даже дочеловеческую историю своего существования. В них трансформирован опыт существования человека и его живот­ных предков как биологического вида. Они близки, понятны человеку, эмоционально насыщены, так как связаны с самы­ми глубинными основаниями его психики. Поэтому человек обладает внутренней потребностью в том, чтобы объект его внимания был представлен наглядно. Как писал Эйнштейн, «... человек стремится каким-то адекватным способом создать себе простую и ясную картину мира. . Этим занимается ху­дожник, поэт, теоретизирующий философ и естествоиспыта­тель, каждый по-своему. На эту картину. человек переносит центр тяжести своей духовной жизни, чтобы в ней обрести по­кой и уверенность».

Безопасность и право

Статья опубликована в Евразийском юридическом журнале № 4 (95) 2016