света, т. е. количество энергии, проходящей через 1 см за 1 сек, обозначить

через J, то плотность лучистой энергии будет равно дроби J: с, где с —

скорость света. Подставив вместо и выражение J: c в формулу для вычисления

давления, получим соотношение р = (J: с) (I + g). Пользуясь последней

формулой, Максвелл вычислил, что сила, с которой солнечные лучи в ясный день

давят на 1 м черной поверхности, равна 0,4 мг.

Теоретическая основа эксперимента была подготовлена. Световое давление было

представлено в виде измеряемой величины, а вычисленное значений этой величины

могло дать представление о тонкости и сложности эксперимента. Однако проблема

была сформулирована лишь в теоретических терминах, относящихся к

идеализированным

объектам и свойствам, с которыми реальное действие невозможно. В расчет

Максвелла входили такие понятия, как "абсолютно черное тело", "идеальное

зеркало", "интенсивность света" и т. п. Ни наблюдать, ни измерять объекты,

обозначенные этими понятиями, было нельзя. Только после того, как русский

ученый П. Н. Лебедев придал этим понятиям определенный эмпирический смысл,

ему удалось построить прибор для обнаружения и измерения светового давления.

Прибор Лебедева состоял из легкого подвеса на тонкой нити, по краям которого

были прикреплены очень тонкие и легкие крылышки. Одно из крылышек было

зачернено, а другое оставлено блестящим. Подвес помещался в сосуде, из

которого был откачен воздух. Свет от дуговой лампы концентрировался при

помощи системы линз и зеркал на одном из крылышек и вызывал закручивание

подвеса, которое можно было наблюдать и замерять. Определенная часть

светового пучка подавалась на термоэлемент, который служил для измерения

величины падающей энергии J. Измерения Лебедевым светового давления с помощью

этого прибора дали величину, согласующуюся с предсказанной.

На этом примере можно видеть, каким образом теоретическая задача

формулируется как задача экспериментальная. В эксперименте Лебедева световое

давление было интерпретировано как наблюдаемое закручивание подвеса, а

интенсивность света посредством термоэлемента трансформировалась в тепловое

расширение. Цель эксперимента, которая, с точки зрения теории, состояла в

обнаружении и измерении светового давления, непосредственно ставилась как

обнаружение и измерение закручивания подвеса. Непосредственный результат

эксперимента состоял в обосновании эмпирического суждения: "Подвес

закручивается". В результате теоретического осмысления наблюдаемого положения

дел, выражаемого этим суждением, Лебедев имел возможность сформулировать и

такой результат: "Световое давление существует".

При рассмотрении последовательности этапов проведения эксперимента на первое

место следует поставить формулировку проблемы, для решения которой ставится

эксперимент. В приведенном выше примере проблема формулировалась так:

"Существует ли в действительности световое давление и если существует, то

какова его величина?". Проблема, на которую должен дать ответ эксперимент,

детерминирует и выбор величин, определяемых в ходе эксперимента. В

рассмотренном выше случае этими величинами была световое давление и

интенсивность света. Сами эти величины не могли быть обнаружены и фиксированы

в эксперименте. Для того, чтобы войти в экспериментальные процедуры (первый

этап), они предварительно должны быть интерпретированы эмпирически, т. е.

представлены в виде некоторых других величин, которые можно непосредственно

наблюдать и измерять.

Второй этап — выбор эмпирической интерпретации теоретических величин — очень

важен при подготовке эксперимента. Только после этого наши теоретические

построения и расчеты приобретают эмпирический смысл, а сам эксперимент

становится принципиально возможным. В эксперименте Лебедева световое давление

эмпирически было представлено как закручивание подвеса, а интенсивность света

— как тепловое расширение в термоэлементе. Закручивание подвеса и тепловое

расширение можно было наблюдать и измерять непосредственно.

Третий этап в проведении эксперимента — выбор условий и используемых приборов

— определяется эмпирической интерпретацией теоретических величин. Если мы

хотим, чтобы световое давление было представлено, как закручивание подвеса,

то мы должны создать такие условия, чтобы это закручивание не могло быть

вызвано никаким другим воздействием. В эксперименте Лебедева трудность

состояла в том, что силы светового давления очень малы, и их действие легко

перекрывалось рядом других факторов. Среди них наиболее существенными были

конвекционные токи воздуха и радиометрические силы. Когда подвес был окружен

воздухом, движение воздушных потоков могло закручивать его. Чтобы устранить

или хотя бы ослабить действие этого фактора, Лебедев поместил подвес в

стеклянный баллон, из которого воздух можно было выкачать. Радиометрический

эффект заключается в том, что освещенная сторона пластинки нагревается

сильнее неосвещенной стороны, и противоположные стороны испытывают

неодинаковое давление газа, что может также вызвать закручивание подвеса.

Чтобы избежать этого, крылышки приходилось делать как можно более тонкими.

Трудности, связанные с исключением всех побочных эффектов, были в данном

случае столь велики, что на их преодоление у Лебедева ушло более трех лет.

После того, как выбраны условия эксперимента и исключено влияние всех

побочных факторов, наступает четвертый этап: воздействие на объект,

наблюдение его поведения и измерение контролируемых величин. Этот этап можно

назвать решающим в проведении эксперимента. Именно для него проводится вся

подготовительная работа, и именно на этом этапе мы получаем ответ на вопрос

теории, обращенный к природе. В эксперименте Лебедева ответ был

положительным, а в эксперименте Майкельсона, например, природа ответила:

"Нет!", — хотя уверенность в существовании эфира была ничуть не меньшей, чем

уверенность в существовании светового давления.

Последний, пятый, этап в проведении эксперимента заключается в обработке

полученных данных, их теоретическом осмыслении и включении в науку.

Закручивание подвеса, наблюдавшееся в эксперименте, истолковывается как

вызванное световым давлением. Отсюда делается вы-

вод, что давление света действительно существует, и утверждение об этом

включается в теорию как получившее экспериментальное обоснование.

Рассмотрение структуры и этапов проведения эксперимента позволяет дать более

обоснованный ответ на вопрос о соотношении теории и эксперимента.

Эксперимент, как легко заметить из сказанного выше, отнюдь не

противопоставлен теории и не выступает как нечто, находящееся целиком вне

теории. Эксперимент неотделим от теории, ибо он существенно зависит от

теории. Как человеческий глаз для того, чтобы быть органом зрения, должен

соединяться с мозгом в единую функциональную систему, так и эксперимент, для

того чтобы служить средством получения знания, должен соединяться в единую

систему с теорией. Роль теории в создании эксперимента особенно ярко

проявляется в существовании такой формы познания (но не практической

деятельности!), как мысленный эксперимент, т. е. мысленное представление

операций с мысленно представимыми объектами. Вообще всякий эксперимент при

его обдумывании и планировании выступает вначале как мысленный эксперимент.

Но если обычный (материальный) эксперимент обязательно включает в себя

материальную деятельность с реальными вещами и процессами, что заставляет нас

при планировании эксперимента рассчитывать на реальные приборы, реальные

окружающие условия и конкретную эмпирическую интерпретацию теоретических

понятий, то мысленный эксперимент отличается тем, что один из этапов его

проведения — реальное воздействие на реальный объект — отсутствует. Это

позволяет нам включать в эксперимент идеализированные объекты, идеальные

приборы и идеальные условия. Такого рода эксперимент целиком находится внутри

теории, и его отличие от обычного теоретического рассуждения заключается лишь

в том, что он опирается на наглядные образы и представления.

Однако следует подчеркнуть, что наблюдение, измерение и эксперимент, хотя и

Нового времени и его связь с экспериментальным познанием

С XVII века начинается Новое время. Философия Возрождения подготовила новый

тип философствования, отвергавший схоластику, теоцентристские построения,

которые перестали удовлетворять требованиям объяснения новых социальных

реалий.

В XVII веке укрепился капиталистический способ производства. Развитие

экономики требовало расчетов национального дохода, индивидуальных доходов,

численности рождаемости и смертности и т.д. Предпринимательский расчет

становится нормой повседневной жизни. Его основа - количественная оценка.

Расчет, количественная оценка влияют на человеческие отношения, проникают во

все сферы человеческой практики.

Университетская наука, увлеченная проблемами античности и занявшаяся

отвлеченными от практических потребностей вопросами, оказалась своего рода

"закрытой системой", изолировавшей себя от реальных потребностей общества.

Поэтому развитие естествознания в это время осуществлялось преимущественно

вне университетской науки.

Особенность этого периода характеризовалась следующим образом:

"Неудовлетворенность технической интеллигенции состоянием университетской

науки имела вполне реальные практические основания, - она была продиктована

жизненно необходимой потребностью. Несмотря на то, что производство было в

основном "мануфактурным", в практику строительного дела, транспорта, военного

дела и некоторых видов производства вошли новые устройства, машины и

приспособления. Разработка технологических правил и новых конструкций

опиралась, как и прежде, на пробные производственные эксперименты. Но теперь

они касались уже не тех простейших машин, на которых строилась техника

Средневековья, напротив, эти опыты относились к целым узлам новых

механических и гидравлических устройств.

Варьирование условий и анализ результатов пробного опыта стали гораздо более

сложными, менее наглядными и труднее обозримыми. Производственникам,

инженерам, конструкторам требовались руководящие научные указания, чтобы

лучше и быстрее разобраться в результатах пробных технических экспериментов.

Но дальнейшее усовершенствование техники и повышение качества изделий

упирались в главное противоречие эпохи - противоречие между сравнительно

высоким уровнем достигнутых к этому времени технологических знаний и резким

отставанием от них многих отраслей естествознания и особенно физики".

Несомненно, что возникновение интереса к опытному естествознанию во многом

обязано Ф.Бэкону. Вместе с тем в условиях отставания теоретического

естествознания от практических успехов техники важно было научное обобщение

результатов технического опыта. Прежде всего, возникла необходимость в

усовершенствовании методов измерения и технологических приемов создания

физических аппаратов. Накопленный опыт в машиностроении имел важное значение,

и его можно было использовать.

В этих условиях разрыв между более высоким экспериментальным уровнем физики и

более низким уровнем физических теорий мог быть ликвидирован с помощью

экспериментальной науки. (Метод теоретической физики будет создан Ньютоном

позже, в конце XVII века). В этом русле и проявилась методология Бэкона,

ориентировавшая на постановку экспериментов, способствующих открытию новых

законов.

Принцип количественного измерения в экспериментальных исследованиях

становится основой естествознания. Это находит свое выражение в изобретении

разнообразных измерительных приборов - хронометров, биометров, термометров,

весов и т.д. Таким образом, вслед за машиностроительной отраслью возникает

приборостроительная. Потребности практики, увеличившиеся с созданием торговых

и промышленных компаний, ставят вопрос о необходимости повышения

эффективности физических исследований. Для этого была важна организационная и

материальная поддержка науки. Создаются "Академия опыта" во Флоренции (1657

г.), Лондонское Королевское общество (1662 г.), Королевская Академия наук в

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6