Философское моделирование как метод познания окружающего мира

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Экономический факультет

Кафедра философии 
 
 
 
 
 

Реферат

по дисциплине Философия познания

на тему: «Философское моделирование как метод познания окружающего мира» 
 
 
 

Выполнила: студентка 5 курса

4521 группы Сысоева Т.А.

Проверил: Черных С.И. 
 
 
 
 
 

НОВОСИБИРСК, 2011

Содержание:

Стр. 

Введение 

       Растущий  интерес философии и методологии познания к теме моделирования был вызван тем значением, которое метод моделирования получил в современной науке, и в особенности в таких ее разделах, как физика, химия, биология, кибернетика, не говоря уже о многих технических науках.

       Однако  моделирование как специфическое средство и форма научного познания не является изобретением 19 или 20 века.

       Достаточно  указать на представления Демокрита  и Эпикура об атомах, их форме, и  способах соединения, об атомных вихрях и ливнях, объяснения физических свойств различных веществ с помощью представления о круглых и гладких или крючковатых частицах, сцепленных между собой. Эти представления являются прообразами современных моделей, отражающих ядерно-электронное строение атома вещества.

       ХХ век принес методу моделирования новые успехи, но одновременно поставил его перед серьезными испытаниями. С одной стороны, кибернетика обнаружила новые возможности и перспективы этого метода в раскрытии общих закономерностей и структурных особенностей систем различной физической природы, принадлежащих к разным уровням организации материи, формам движения. С другой же стороны, теория относительности и в особенности, квантовая механика, указали на неабсолютный, относительный характер механических моделей, на трудности, связанные с моделированием.

       Многочисленные  факты, свидетельствующие о широком  применении метода моделирования в  исследованиях, некоторые противоречия, которые при этом возникают, потребовали  глубокого теоретического осмысления данного метода познания, поисков его места в теории познания.

       Этим  можно объяснить большое внимание, которое уделяется философами различных  стран этому вопросу в многочисленных работах.

1. Философские аспекты моделирования как метода познания окружающего мира

1.1. Гносеологическая специфика модели и ее определение. 

       Исследование  гносеологического значения моделирования  должно начинаться с определения понятия " модель ".

       Слово "модель" произошло от латинского слова "modelium", означает: мера, образ, способ и т.д. Его первоначальное значение было связано со строительным искусством, и почти во всех европейских языках оно употреблялось для обозначения образа или прообраза, или вещи, сходной в каком-то отношении с другой вещью" (20, с.7). По мнению многих авторов (6,10,20), модель использовалась первоначально как изоморфная теория (после создания Декартом и Ферма аналитической геометрии моделью стало понятие подразумевающее теорию, которая обладает структурным подобием по отношению к другой теории. Две такие теории называются изоморфными, если одна из них выступает как модель другой, и наоборот).

       С другой стороны, в таких науках о  природе, как астрономия, механика, физика, химия, термин "модель" стал применяться для обозначения  того, к чему данная теория относится  или может относиться, того, что  она описывает. В. А. Штофф отмечает, что "здесь со словом "модель" связаны два близких, но несколько различных понятия" (20 с.8).

       Подмоделью  в широком смысле понимают мысленно или практически созданную структуру, воспроизводящую часть действительности в упрощенной и наглядной форме. Таковы, в частности представления Анаксимандра о Земле как плоском цилиндре, вокруг которого вращаются наполненные огнем полые трубки с отверстиями. Модель в этом смысле выступает как некоторая идеализация, упрощение действительности, хотя сам характер и степень упрощения, вносимые моделью, могут со временем меняться. В более узком смысле термин "модель" применяют тогда, когда хотят изобразить некоторую область явлений с помощью другой, более хорошо изученной, легче понимаемой. Так, физики 18 века пытались изобразить оптические и электрические явления посредством механических ("планетарная модель атома" - строение атома изображалось как строение солнечной системы).

       Таким образом, в этих двух случаях под  моделью понимается либо конкретный образ изучаемого объекта, в котором отображаются реальные или предполагаемые свойства, строение и т.д., либо другой объект, реально существующий наряду с изучаемым и сходный с ним в отношении некоторых определенных свойств или структурных особенностей. В этом смысле модель - не теория, а то, что описывается данной теорией - своеобразный предмет данной теории.

       Во  многих дискуссиях, посвященных гносеологической роли и методологическому значению моделирования, термин "моделирование" употреблялся как синоним познания, теории, гипотезы и т.п.

       Например, часто модель употребляется как  синоним теории в случае, когда  теория еще недостаточно разработана, в ней мало дедуктивных шагов, много упрощений, неясностей (физика: термин "модель" может здесь  употребляться для обозначения предварительного наброска или варианта будущей теории при условии значительных упрощений, вводимых с целью обеспечения поиска путей, ведущих к построению более точной и совершенной теории.

       Иногда  этот термин употребляют в качестве синонима любой количественной теории, математического описания.

       Несостоятельность такого употребления с гносеологической точки зрения, по мнению В. А. IIIтоффа, в том, "что такое словоупотребление  не вызывает никаких новых гносеологических проблем, которые были бы специфичны для моделей" (20 с.10).

       Существенным  признаком, отличающим модель от теории (по словам И. Т. Фролова) (16 с.122) является не уровень упрощения, не степень абстракции, и следовательно, не количество этих достигнутых абстракций и отвлечений, а способ выражения этих абстракций, упрощений и отвлечений, характерный для модели.

       В философской литературе, посвященной  вопросам моделирования, предлагаются различные определения модели. А. А. Зиновьев и И.И. Ревзин дают следующее  определение: "Пусть X есть некоторое множество суждений, описывающих соотношение элементов некоторых сложных объектов А и В. Пусть Y есть некоторое множество суждений, получаемых путем изучения А и отличных от суждения Х. Пусть есть некоторое множество суждений, относящихся к В и также отличных от Х. Если выводится из конъюнкции Х и Y по правилам логики, то А есть модель В, а В есть оригинал модели. " (3 с.15) Здесь модель - лишь средство получения знаний, а не сами знания, не гносеологический образ, следовательно, из рассмотрения выпадают идеальные модели (мысленные), т.к. их значение в качестве элементов знания реальных объектов отрицать нельзя. Определение И.Т. Фролова: "Моделирование означает материальное или мысленное имитирование реально существующей системы путем специального конструирования аналогов (моделей) , в которых воспроизводятся принципы организации и функционирования этой системы". (16 с.20) Здесь в основе мысль, что модель средство познания, главный ее признак - отображение.

       Немецкий  философ Фюстнек: "К сущности понятия модели относится то, что в ней представлено отношение между тремя компонентами, что модель как таковая может быть определена в отношении одного определенного оригинала и определенного "субъекта" (16 с.22). Он расширяет понятие модель тем, что делает вывод о независимости модельного отношения от его специального теоретико-познавательного применения.

       На  наш взгляд, наиболее полное определение  понятия "модель" дает В. А. IIIтофф в своей книге "Моделирование  и философия": "Под моделью  понимается такая мысленно представляемая или материально реализуемая система, которая отображая или воспроизводя объект исследования, способна замещать его так, что ее изучение дает нам новую информацию об этом объекте". (20 с.22) При дальнейшем рассмотрении моделей и процесса моделирования будем исходить из того, что общим свойством всех моделей является их способность так или иначе отображать действительность. В зависимости от того, какими средствами, при каких условиях, по отношению к каким объектам познания это их общее свойство реализуется, возникает большое разнообразие моделей, а вместе с ним и проблема классификации моделей. 

1.2. Классификация моделей и виды моделирования. 

       В литературе, посвященной философским  аспектам моделирования представлены различные классификационные признаки, по которым выделены различные типы моделей. Остановимся на некоторых из них.

       Так, в (20 с23) называются такие признаки, как: 1. способ построения (форма модели) 2. качественная специфика (содержание модели) По способу построения модели бывают материальные и идеальные. Остановимся на группе материальных моделей. Несмотря на то, что эти модели созданы человеком, но они существуют объективно. Их назначение специфическое - воспроизведение структуры, характера, протекания, сущности изучаемого процесса: - отразить пространственные свойства - отразить динамику изучаемых процессов, зависимости и связи.

       Материальные  модели неразрывно связаны с объектами отношением аналогии.

       Материальные  модели неразрывно связаны с воображаемыми (даже, прежде, чем что-либо построить – сначала теоретическое представление, обоснование). Эти модели остаются мысленными даже в том случае, если они воплощены в какой-либо материальной форме. Большинство этих моделей не претендует на материальное воплощение. По форме они могут быть:

       а) образные, построенные из чувственно наглядных элементов;

       б) знаковые. В этих моделях элементы отношения и свойства моделируемых явлений выражены при помощи определенных знаков;

       в) смешанные, сочетающие свойства и образных, и знаковых моделей.

       Достоинства данной классификации в том, что она дает хорошую основу для анализа двух основных функций модели:

       - практической (в качестве орудия  и средства научного эксперимента)

       - теоретической (в качестве специфического  образа действительности, в котором  содержатся элементы логического и чувственного, абстрактного и конкретного, общего и единичного).

       Другая  классификация есть у Б.А. Глинского в его книге "Моделирование как метод научного исследования", где наряду с обычным делением моделей по способу их реализации, они делятся и по характеру воспроизведения сторон оригинала:

       - субстанциональные

       - структурные

       - функциональные

       - смешанные

       А.Н. Кочергин (10) предлагает рассматривать и такие классификационные признаки, как: природа моделируемых явлений, степень точности, объем отображаемых свойств и др.

       Теперь  перейдем к рассмотрению вопросов, связанных непосредственно с  самим моделированием. Философский  энциклопедический словарь определяет его так: "Моделирование - метод  исследования объектов познания на их моделях; построение и изучение моделей реально существующих предметов и явлений (органических и неорганических систем, инженерных устройств, разнообразных процессов - физических, химических, биологических, социальных) и конструируемых объектов для определения либо улучшения их характеристик, рационализации способов их построения, управления и т.п. " (21 с.421) Ниже, когда мы будем говорить об использовании метода моделирования в конкретных областях, будут определены и виды моделирования.

       Теперь  же остановимся на них в самом общем виде.

       Моделирование может быть:

       - предметным (исследование объекта  на модели основных геометрических, физических, динамических, функциональных его характеристик)

       - физическое (воспроизведение физических  процессов) предметно-математическое (исследование физического процесса путем опытного изучения каких-либо явлений иной физической природы, но описываемых теми же математическими соотношениями, что и моделируемый процесс)

       - знаковое (расчетное моделирование, абстрактно-математическое).

       Прежде  чем переходить к вопросам применения моделирования, рассмотрим основные функции моделей. 

1. 3. Основные функции моделей.

1.3.1 Моделирование как средство экспериментального исследования. 

       Выясним, в чем специфика модели в качестве средства экспериментального исследования в сравнении с другими экспериментальными средствами. Рассмотрение материальных моделей в качестве средств, орудий экспериментальной деятельности вызывает потребность выяснить, чем отличаются те эксперименты, в которых используются модели, от тех, где они не применяются. Возникает вопрос о той специфике, которую вносит в эксперимент применение в нем модели.

       Превращение эксперимента в одну из основных форм практики, происходившее параллельно  с развитием науки, стало фактом с тех пор, как в производстве сделалось возможным широкое применение естествознания, что в свою очередь было результатом первой промышленной революции, открывшей эпоху машинного производства.

       "Специфика  эксперимента как формы практической  деятельности в том, что эксперимент  выражает активное отношение человека к действительности. В силу этого, в марксистской гносеологии проводится четкое различие между экспериментом и научным познанием. Хотя всякий эксперимент включает и наблюдение как необходимую стадию исследования. Однако в эксперименте помимо наблюдения содержится и такой существенный для революционной практики признак как активное вмешательство в ход изучаемого процесса.

       Под экспериментом понимается вид деятельности, предпринимаемой в целях научного познания, открытия объективных закономерностей и состоящий в воздействии на изучаемый объект (процесс) посредством специальных инструментов и приборов. "(20 с.301) Существует особая форма эксперимента, для которой характерно использование действующих материальных моделей в качестве специальных средств экспериментального исследования. Такая форма называется модельным экспериментом.

       В отличие от обычного эксперимента, где средства эксперимента так или  иначе взаимодействуют с объектом исследования, здесь взаимодействия нет, так как экспериментируют не с самим объектом, а с его заместителем. При этом объект-заместитель и экспериментальная установка объединяются, сливаются в действующей модели в одно целое. Таким образом, обнаруживается двоякая роль, которую модель выполняет в эксперименте: она одновременно является и объектом изучения и экспериментальным средством.

       Для модельного эксперимента, по мнению ряда авторов (20,19,3), характерны следующие основные операции:

       1. переход от натурального объекта  к модели - построение модели (моделирование в собственном смысле слова).

       2. экспериментальное исследование модели.

       3. переход от модели к натуральному  объекту, состоящий в перенесении  результатов, полученных при исследовании, на этот объект.

       Модель  входит в эксперимент, не только замещая  объект исследования, она может замещать и условия, в которых изучается некоторый объект обычного эксперимента.

       Обычный эксперимент предполагает наличие  теоретического момента лишь в начальный  момент исследования - выдвижение гипотезы, ее оценку и т.д., теоретические соображения, связанные с конструированием установки, а также на завершающей стадии - обсуждение и интерпретация полученных данных, их обобщение; в модельном эксперименте необходимо также обосновать отношение подобия между моделью и натуральным объектом и возможность экстраполировать на этот объект полученные данные.

       В. А. IIIтофф в своей книге "Моделирование  и философия" говорит о том, что теоретической основой модельного эксперимента, главным образом в  области физического моделирования, является теория подобия.

       Она ограничивается установлением между  качественно однородными явлениями, между системами, относящимися к  одной и той же форме движения материи. Она дает правила моделирования  для случаев, когда модель и натура обладают одинаковой (или почти одинаковой) физической природой. (20 с.31). Но в настоящее время практика моделирования вышла за пределы сравнительно ограниченного круга механических явлений и вообще, отношения системы в пределах одной формы движения материи. Возникающие математические модели, которые отличаются по своей физической природе от моделируемого объекта, позволили преодолеть ограниченные возможности физического моделирования. При математическом моделировании основой соотношения модель - натура является такое обобщение теории подобия, которое учитывает качественную разнородность модели и объекта, принадлежность их разным формам движения материи. Такое обобщение принимает форму более абстрактной теории изоморфизма систем.

1.3.2 Моделирование и проблема истины. 

       Интересен вопрос о том, какую роль играет само моделирование, то есть построение моделей, их изучение и проверка в процессе доказательства истинности и поисков истинного знания.

       Интересен вопрос о том, какую роль играет само моделирование, то есть построение моделей, их изучение и проверка в процессе доказательства истинности и поисков истинного знания, что же следует понимать под истинностью модели? Если истинность вообще "соотношение наших знаний объективной действительности" (20 с.178), то истинность модели означает соответствие модели объекту, а ложность модели - отсутствие такого соответствия. Такое определение является необходимым, но недостаточным. Требуются дальнейшие уточнения, основанные на принятие во внимание условий, на основе которых модель того или иного типа воспроизводит изучаемое явление. Например, условия сходства модели и объекта в математическом моделировании, основанном на физических аналогиях, предполагающих при различии физических процессов в модели и объекте тождество математической формы, в которой выражаются их общие закономерности, являются более общими, более абстрактными.

       Таким образом, при построении тех или  иных моделей всегда сознательно  отвлекаются от некоторых сторон, свойств и даже отношений, в силу чего, заведомо допускается несохранение сходства между моделью и оригиналом по ряду параметров, которые вообще не входят в формулирование условий сходства. Так планетарная модель атома Резерфорда оказалась истинной в рамках(и только в этих рамках) исследования электронной структуры атома, а модель Дж. Дж. Томпсона оказалась ложной, так как ее структура не совпадала с электронной структурой. Истинность - свойство знания, а объекты материального мира не истинны, не ложны, просто существуют. Можно ли говорить об истинности материальных моделей, если они - вещи, существующие объективно, материально? этот вопрос связан с вопросом: на каком основании можно считать материальную модель гносеологическим образом? В модели реализованы двоякого рода знания:

       1. знание самой модели (ее структуры,  процессов, функций) как системы, созданной с целью воспроизведения некоторого объекта.

       2. теоретические знания, посредством которых модель была построена.

       Имея  в виду именно теоретические соображения  и методы, лежащие в основе построения модели, можно ставить вопросы  о том, на сколько верно данная модель отражает объект и насколько полно она его отражает. (В процессе моделирования выделяются специальные этапы - этап верификации модели и оценка ее адекватности). В таком случае возникает мысль о сравнимости любого созданного человеком предмета с аналогичными природными объектами и об истинности этого предмета. Но это имеет смысл лишь в том случае, если подобные предметы создаются со специальной целью изобразить, скопировать, воспроизвести определенные черты естественного предмета.

       Таким образом, можно говорить о том, истинность присуща материальным моделям:

       - в силу связи их с определенными знаниями;

       - в силу наличия (или отсутствия) изоморфизма ее структуры со  структурой моделируемого процесса или явления;

       - в силу отношения модели к моделируемому объекту, которое делает ее частью познавательного процесса и позволяет решать определенные познавательные задачи.

       "И  в этом отношении материальная  модель является гносеологически  вторичной, выступает как элемент  гносеологического отражения"(20 с180).

       Важнейший аспект, связанный с ролью моделирования  в установлении истинности той или  иной формы теоретического знания (аксиоматической теории, гипотезы и т.д.). Здесь модель можно рассматривать не только как орудие проверки того, действительно ли существуют такие связи, отношения, структуры, закономерности, которые формулируются в данной теории и выполняются в модели. Успешная работа модели есть практическое доказательство истинности теории, то есть это часть экспериментального доказательства истинности этой теории.

       Теперь, когда были рассмотрены основные теоретические аспекты моделей, моделирования, можно перейти к  рассмотрению конкретных примеров широкого применения моделирования, как средства познания в различных областях человеческой деятельности.

2. Применение моделирования в различных отраслях человеческого знания и деятельности

2.1. Моделирование в биологии. 

       Метод моделирования в биологии является средством, позволяющим устанавливать  все более глубокие и сложные  взаимосвязи между биологической теорией и опытом.

       В последнее столетие экспериментальный  метод в биологии начал наталкиваться  на определенные границы, и выяснилось, что целый ряд исследований невозможен без моделирования. Если остановиться на некоторых примерах ограничений  области применения эксперимента в биологии, то они будут в основном следующими (17 с.15):

       а) эксперименты могут проводиться  лишь на ныне существующих объектах (невозможность  распространения эксперимента в  область прошлого);

       б) вмешательство в биологические  системы иногда имеет такой характер, что невозможно установить причины появившихся изменений (вследствие вмешательства или по другим причинам);

       в) некоторые теоретически возможные  эксперименты неосуществимы вследствие низкого уровня развития экспериментальной техники;

       г) большую группу экспериментов, связанных  с экспериментированием на человеке, следует отклонить по морально-этическим соображениям.

       Но  моделирование находит широкое  применение в области биологии не только из-за того, что может заменить эксперимент. Оно имеет большое самостоятельное значение, которое выражается, по мнению ряда авторов (1,6,17), в целом ряде преимуществ: