Часть 9.

Для того чтобы осуществить данную познавательную операцию, необходимо прежде всего придать изучаемому объекту статус агента. Для этого нужно поместить этот объект в соответствующую экспериментальную ситуацию, где он будет воздействовать на другой объект (реагент) и тем самым будет выполнять роль агента. В свою очередь выбор объекта воздействия должен быть осуществлен таким образом, чтобы можно было получить ожидаемые результаты, которые вытекают из предположений исследователя об изучаемом объекте или его свойствах. Выбор объекта может быть осуществлен путем простого перебора наиболее вероятных для данной цели объектов по формуле: какой результат получится, если взять этот, тот или еще какой-нибудь объект?

Реагент может быть пассивным, т.е. не оказывающим какого-либо воздействия на агент, но чаще всего он активен по отношению к агенту — тем или иным образом изменяет его, влияет на поведение агента, нейтрализует его. В свою очередь под действием агента может изменяться и реагент, а кроме того, последний способен порождать какое-либо новое явление. Все эти изменения представляют собой различные виды эффектов. Последние, как мы видим, являются результатом взаимодействия агента и реагента. Полученные эффекты и становятся материалом для реконструирования агента. Такого материала будет еще больше, если будут изменяться условия эксперимента. В результате этого могут быть получены различные модификации одного и того же эффекта или даже разные эффекты.

Исходная мыслительная операция, которая проводится над полученными данными, — это сопоставительный анализ как факторов, включенных в эксперимент, так и его результатов. Анализ проводится по следующим линиям:

а) сопоставление агента и эффекта;

б) сопоставление реагента и эффекта;

в) сопоставление реагента в исходном состоянии с ним же самим после воздействия на него агента;

г) сопоставление различных модификаций и видов эффектов;

д) сопоставление различных условий эксперимента.

Благодаря такому анализу между перечисленными факторами устанавливаются сходства, различия, корреляции и другие отношения, на основе которых строятся заключения об агенте и его свойствах.

Виды рассуждений, с помощью которых формулируются упомянутые заключения, могут быть разными. Но тем не менее среди них есть типичные, схемы которых могут послужить образцами при решении аналогичных задач.

Обратимся к знаменитым опытам Ньютона по разложению солнечного света и обратному смешению полученных цветов.

В качестве агента в данном случае выступал, как уже говорилось, неразложенный пучок света. Эффектом было расщепление этого пучка на цветные полосы. Последний факт позволил Ньютону сделать вывод о том, что разложенный пучок света состоит из лучей различной преломляемости[1]. Но задача заключалась в том, чтобы дать ответ на вопрос о составе исходного пучка света. Сразу очевидно различие между исходным светом и разложенным. Но для заключения о том, что исходный свет представляет собой смесь полученных после разложения цветов, нужно убедиться, что объект воздействия (призма) не изменил субстрата света, его природу, и тем самым не повлиял на его состав. Многочисленные опыты с прохождением света через призму, проведенные еще до Ньютона, исключали наличие у нее такой способности. Следовательно, можно было говорить о тождестве субстрата света до и после прохождения его через призму. “Ни один человек, — писал Ньютон, — никогда не сомневался, что весь такой отраженный свет имеет ту же природу, как и солнечный свет до его падения на основание призмы; обычно предполагается, что свет не претерпевает никаких изменений в своих модификациях и свойствах при подобных отражениях"[2].

Все эти данные позволили заключить, что разные цветовые полосы представляют собой по-разному преломленные составные части единого светового пучка, который и является смесью этих цветов.

Для подтверждения этого вывода Ньютон проводит комбинированный опыт. В нем одна призма разлагает световой пучок, а две другие, соединенные вместе, поочередно разлагают и вновь смешивают цвета воедино. Вот полное описание этого опыта Ньютоном: “ Я соединил две призмы одинаковой формы вместе, так что их оси и противоположные грани были параллельны и они составляли параллелепипед. Когда солнечный свет светил внутрь моей темной комнаты через малое отверстие в оконной ставне, я поставил этот параллелепипед в пучок света на некотором расстоянии от отверстия в такое положение, что оси призм были перпендикулярны к лучам, которые падали на первую грань одной призмы, проходили через две соприкасающиеся грани обеих призм и выходили из последней грани второй призмы. Так как эта грань параллельна первой грани первой призмы, то выходящий свет параллелен падающему. Далее, за этими двумя призмами я ставил третью, которая могла преломлять выходящий свет и посредством этого преломления отбрасывала обычные цвета призмы на противоположную стену... Свет, проходящий только через параллельные поверхности двух призм если и претерпевает какое-либо изменение на одной поверхности вследствие преломления, то теряет его при обратном преломлении на другой поверхности и, восстанавливаясь таким образом в своем первоначальном строении, приобретает ту же природу и условия, как вначале, до падения на призму; поэтому и до падения свет так же был составлен из лучей различной преломляемости, как и после этого“[3].

Этот эксперимент дважды дает основание для утверждения о том, что между неразложенным и разложенным светом существует тождество состава. Эти два состояния света различны лишь по форме: в одном случае состав света представлен в виде смеси цветов, в другом — в виде их набора. Метод эффектов у Ньютона благодаря двум соединенным призмам принял форму метода двойного симметричного эффекта. Сначала агент А превращается в не-А, затем с помощью другой призмы в обратном эксперименте не-А снова превращается в А. Взаимопревращаемость агента и реагента дает основание для установления между ними тождества в искомом отношении, т.е. в отношении состава при условии неизменяемости субстрата и других существенных характеристик агента.

Особенность экспериментальной ситуации с разложением света состоит в том, что в данном случае агент (свет до разложения) и реагент (расщепленный свет) одинаково доступны чувственному восприятию, что облегчает процесс определения искомого. Этот процесс существенно усложняется, когда агент непосредственно ненаблюдаем. В таком случае задача прежде всего состоит в том, чтобы найти способ действий, который заставил бы агента проявить себя в другом объекте, а также найти и сам этот объект, способный воспринимать воздействия агента, т.е. быть реагентом. Найдя подобный объект, исследователь начинает различными способами воздействовать на него с помощью агента, вызывая в реагенте определенные изменения. Посредством этих изменений исследователь фактически моделирует свойства агента на реагент, проецирует их на последний. В результате множества воздействий различного характера накапливается определенная совокупность изменений реагента, или следов агента. Последующая работа состоит в интегрировании этих следов в некую целостность, которая и выступает в качестве спроецированного на этом субстрате образа, или модели объекта. Поскольку следы отображали динамические воздействия агента, то, следовательно, полученный образ является отображением динамических характеристик этого агента — направлений действующих сил, их интенсивность, структуру, пространственную локализацию. Опираясь на апостериорную идею тождества динамических характеристик воздействующего объекта и таких же характеристик в вызванных им изменениях реагента, можно осуществить операцию переноса воспринимаемых динамических характеристик реагента на агент и тем самым воссоздать образ его динамического плана. Кроме того, включая в эксперимент реагенты разной природы (разной степени реактивности, различного состава, материала и т.д.), можно определить границы способности агента воздействовать на другие объекты.

Проиллюстрируем описанную схему использования метода эффектов на примере определения Гансом Христианом Эрстедом характера электромагнитной силы, оказавшейся способной воздействовать на магнетизм[4].

Открыв в 1820 году давно искомый физиками способ воздействия электричества на магнетизм, Эрстед проводит целую серию разнообразных экспериментов с целью выявить различные формы этого воздействия, непрерывно изменяя условия эксперимента. Так, заменяя магнитную стрелку, на которую электрическая сила, идущая от проводника, оказывает действие, стрелкой из латуни, стекла, гуммилака, Эрстед установил ограниченную способность действия этой силы в отношении возможных реагентов: “Электрический конфликт действует только на намагничивающиеся вещества”[5], т.е. на металлы. Помещая магнитную стрелку на разном расстоянии от проводника с током и в разных местах от него, Эрстед по ее реакции установил, что электрический конфликт (электрическая сила) “не ограничен проводящей проволокой, но имеет довольно обширную сферу активности вокруг этой проволоки”[6].

Больше всего экспериментов Эрстед проводил с целью определения направления действия вновь открытой необычной силы. С этой целью он помещал проводник над магнитной стрелкой и под ней, к западу или к востоку от нее, перпендикулярно к ней и вертикально перед нею, а также в различных других положениях. Вследствие этих операций Эрстед получил достаточно большой набор эффектов, которые в совокупности отразили форму и направление действия электромагнитной силы. Они вполне определенно указывали на спиральный характер, на круговое направление ее действия. В обнаруженных эффектах он увидел элементы сходства движений стрелки с вихревым процессом, и эта аналогия позволила ему прийти к неожиданному выводу: “...Из сделанных наблюдений можно заключить, что этот конфликт образует вихрь вокруг проволоки. Иначе было бы непонятно, как один и тот же участок проволоки, будучи помещен под магнитным полюсом, относит его к востоку, а находясь над полюсом, увлекает его к западу. Именно вихрям свойственно действовать в противоположных направлениях на двух концах одного диаметра. Вращательное движение вокруг оси, сочетающееся с поступательным движением вдоль этой оси, обязательно дает винтовое движение”[7]. Отсюда следует, что электрическая сила, или “материя”, описывает спираль.

Эту форму Эрстед увидел в особенностях отклонений магнитной стрелки. Здесь такое видение требует некоторого воображения, поскольку отклонения не образуют наглядный облик спирали. Этот облик нужно мысленно сконструировать на основании этих отклонений. Французский физик Д.Ф.Араго смог найти такой реагент, в котором спиралевидный характер электрической силы был виден вполне зримо. Узнав об опытах Эрстеда, он уже через два месяца проделал такой красноречивый эксперимент: сквозь горизонтально расположенный кусок картона продел вертикальный проводник с током, насыпав вокруг него железные опилки. Вокруг проводника из опилок образовались окружности. Такой эффект без дополнительных мысленных операций, к которым прибегал Эрстед, говорил о форме вновь открытой силы.

3. Реконструирование объекта воздействи

В том случае, когда целью исследования является объект воздействия, метод эффектов и здесь может быть вполне пригодным средством. Подбирается агент, который может результативно воздействовать на избранный объект, и вследствие их взаимодействия появится определенный эффект. Этот эффект может иметь своим субстратом, или носителем, используемый агент, если тот испытал какое-либо изменение вследствие взаимодействия с объектом воздействия и тем самым превратился в реагент. Но эффект может быть связан и с иным объектом, на который тем или иным образом подействовал объект воздействия. Поскольку объект воздействия из-за своей недоступности непосредственному наблюдению оказывается вне сферы чувственного восприятия, то исследователь имеет дело с двумя компонентами этого взаимодействия — агентом и, возможно, каким-то дополнительным реагентом. Познавательная деятельность ученого направлена на то, чтобы с помощью определенных мыслительных операций с этими двумя компонентами воссоздать частичный, а если возможно, то и полный образ объекта воздействия, выступающего в роли реконструкта.

Главная задача в начале мыслительной работы состоит в тщательном анализе эффекта. Это позволит выявить, во-первых, то, что является сходным у него с агентом и его поведением, во-вторых, условия появления эффекта (время, место, внешние обстоятельства), в-третьих, различия между ними, в-четвертых, отношения между этими компонентами, а также характер данных отношений. Все это и явится основанием, предпосылкой для формирования образа реконструкта. В этих данных найдут свое отображение соответствующие характеристики объекта воздействия. Они явятся проекцией этих характеристик на ином субстрате.

Напомним, что в 1908 году физики Ганс Гейгер и Эрнест Марсден, работавшие в качестве помощников Эрнеста Резерфорда в манчестерской лаборатории, проводили опыты по прохождению альфа-частиц (положительно заряженных ядер гелия) через металлы, в том числе через золотые пластинки. В этих опытах агентом были альфа-частицы, а объектами воздействия — атомы металла. Целью исследования в конечном счете оказалась структура атома. В ходе экспериментов были получены два эффекта. Большинство частиц свободно проходили через пластинку и продолжали движение, не изменяя направления (первый эффект). Однако крайне незначительное число частиц неожиданно для исследователей отклонялось под большим углом, а то и просто летела в обратном направлении (второй эффект). Особенность каждого эффекта выявляется путем сопоставления исходного направления движения альфа-частиц с направлением их движения после взаимодействия с пластинкой. В первом случае имеет место сходство направлений, во втором — кардинальное различие. Сопоставление же самих эффектов говорит о наличии какого-то фактора, который лишь в редких случаях оказывает воздействие на частицы и тем самым изменяет траекторию их движения. Осмысление первого эффекта приводит к выводу о том, что внутри атомов существует большой объем свободного пространства, в котором нет объектов или сил, способных воздействовать на частицы. Второй же эффект из-за своей редкости свидетельствует о наличии в весьма ограниченной части объема атома какого-то небольшого по размерам фактора, который именно по этой причине может оказаться на пути лишь некоторых частиц. Эта особенность данного фактора и позволила Резерфорду заключить, что им может быть весьма небольшой по размерам компонент атомной структуры, вмещающий, однако, в себе почти всю массу атома. Но так как этот компонент оказывает весьма сильное воздействие на альфа-частицы, заставляет их в случае столкновения резко изменять направление движения, то он должен обладать большим положительным электрическим зарядом. Этот заряженный компонент Резерфорд и истолковал как ядро атома.

Таким образом, примененная в начале мыслительной работы операция сопоставления позволила установить, что поведение отклонившихся частиц смоделировало некоторые свойства объекта воздействия. Полученная таким путем информация была подведена под общее представление, а именно представление о кулоновском взаимодействии электрических зарядов. В этом представлении была зафиксирована ситуация, в которой рассматриваемый эффект имел свой аналог вследствие указанного взаимодействия. Далее мыслительный процесс осуществлялся по правилу переноса причины при сходстве следствий: если следствия сходны и известна причина одного из них, то можно заключить, что эта причина, вероятно, является причиной и вновь полученного следствия — отклонения частиц.

Операцию сопоставления Резерфорд применил и в другом отношении, что также помогло формированию представления о существовании ядра в атоме. В данном случае были сопоставлены новые неожиданные факты и существовавшая уже модель атома, построенная Дж.Дж.Томсоном. Согласно этой модели положительный электрический заряд внутри атома не был сконцентрирован в небольшой части объема атома, а, напротив, был “размазан” по всему этому объему и к тому же не имел своего носителя. Но заряд такой структуры и, следовательно, весьма слабый в каждой отдельной точке не смог бы оказать сильного воздействия на альфа-частицу и изменить сколько-нибудь существенно и резко направление ее движения. Тем самым по правилу контраста вытекала необходимость формирования противоположного образа заряда, а следовательно, противоположной по структуре модели атома — планетарной[8].

В акте воздействия ядра на альфа-частицы проявилась весьма существенная для процесса реконструирования черта многих реагентов — модифицирующая способность, т.е. способность тем или иным образом изменять агент или его поведение. Через эту способность проявляются определенные свойства реагента и затем моделируются в названных изменениях. Подобной способностью обладает и упоминавшаяся выше оптическая призма: благодаря свойству преломлять свет, причем каждую его компоненту под разным углом, она и позволила выявить его состав. Модифицирующей способностью часто обладает и агент. В этом случае его характеристики моделируются в изменениях реагента, что и дает материал для реконструирования на этот раз определенных черт агента.

Методологически весьма позитивным является формирование таких экспериментальных ситуаций, в ходе которых объект воздействия ведет себя по-разному. В одной ситуации он активен, проявляет свою модифицирующую способность и тем или иным образом изменяет свойства агента. В другой же ситуации, несколько отличной от первой, наблюдается иная картина — моделирующую способность проявляет агент, а изменения на этот раз претерпевает объект воздействия, хотя это тот же самый феномен. В данном случае мы имеем дело с симметричной в отношении полученных данных ситуацией: в первом варианте необходимые нам данные отобразились в агенте, во втором — в объекте воздействия. Эти данные оказываются эквивалентными. В них, хотя и по-разному, отображаются одни и те же характеристики агента или объекта воздействия. Их ценность в том, что такого рода данные позволяют на основе различного материала получить сходные результаты, которые тем самым подтверждают друг друга.

Весьма продуктивной в познавательном отношении является ситуация, когда модифицирующей способностью обладают одновременно и агент, и объект воздействия. Это выражается в том, что они взаимно изменяют друг друга и тем самым моделируются друг в друге. Это дает значительно больше информации, чем случаи с односторонней модификацией. Такая информация двоякого рода позволяет решать достаточно сложные проблемы. Именно так было с проблемой структуры электромагнитного излучения. Как известно, М.Планк в своей гипотезе квантов энергии допускал дискретность лишь в отношении процесса испускания энергии нагретым телом и отрицал квантовый характер излученного в пространство электромагнитного поля. Но два экспериментальных факта для своего объяснения потребовали распространения дискретности и на излученную в пространство энергию. Один из этих фактов — фотоэлектрический эффект — был открыт в 1885 году Генрихом Герцем. Суть его эаключается в том, что свет, падая на металлическую пластинку, частично поглощается ею (модификация агента), выбивая при этом из пластинки электроны, которые разрывают внутриатомные связи и вылетают из металла (модификация электронов как объекта воздействия). Этот факт дал Эйнштейну основание для вывода о том, что квант света (агент) поглощается электроном, т.е. претерпевает изменение своего состояния (первая модификация), а электрон, приобретя дополнительную энергию, полученную от этого кванта, также изменяет свое состояние — становится свободным (вторая модификация). Свет, таким образом, был наделен свойством дискретности в виде локализованных в пространстве порций энергии[9].

Другой факт был получен в 1922 году американским физиком Артуром Комптоном в опытах по рассеянию рентгеновских лучей на электронах. Здесь агент (рентгеновские лучи), сталкиваясь с электроном, изменял свою частоту — она уменьшалась, тогда как длина волны лучей соответственно увеличивалась. Электрон же в свою очередь испытывал модификацию — увеличивалась скорость его движения. Эти взаимные изменения стали еще одним важным свидетельством в пользу корпускулярной природы электромагнитного излучения[10].

4. Гений метода эффектов

Необычайных успехов в применении метода эффектов добился великий физиолог, первый российский лауреат Нобелевской премии Иван Петрович Павлов. С помощью этого метода он смог проникнуть в глубины во многом “черного” для того времени “ящика” — высшей нервной деятельности.

Как отмечал сам Павлов, в последние тридцать лет XIX века физиология больших полушарий головного мозга оставалась “без всякого движения”[11]. Применявшиеся тогда методы по искусственному (в том числе электрическому) раздражению отдельных центров мозга и по их удалению медленно продвигали указанную науку вперед. Появилась необходимость поиска нового, более эффективного метода. Такой метод был найден Павловым. К нему привели два фактора: во-первых, вставшая в конце XIX века перед психологами и физиологами проблема так называемого “психического возбуждения”, т.е. реакции животного на пищу, действующую на него не непосредственно — на полость рта, а на расстоянии — только своим видом; во-вторых, установка Павлова на решение проблем, связанных с поведением животных, методами объективного исследования, заключающимися в проведении точных экспериментов, дающих доступные для наблюдения и тщательного изучения факты. Эта установка уже была успешно применена Павловым при исследовании пищеварения и кровообращения у животных, за что он и получил Нобелевскую премию (1904 г.).

Проблема психического возбуждения породила конфликтную ситуацию в группе русских физиологов, в которой работал и Павлов. Речь шла о выборе адекватного подхода к решению данной проблемы. Сторонники психологического подхода настаивали на необходимости решения этой проблемы, исходя из аналогии с внутренним миром животного (собаки) с внутренним миром человека. Поэтому они оперировали по отношению к поведению собаки такими понятиями, как “думает”, “желает”, “чувствует”, шли путем переноса своего внутреннего мира во внутренний мир животного. Иными словами, при таком подходе можно было только “гадать о том, что происходит внутри собаки, и из этого понимать ее поведение”[12]. Но, спрашивал Павлов, “должны ли мы для понимания новых явлений входить во внутреннее состояние животного, по-своему представлять его ощущения, чувства и желания? Для естествоиспытателя остается на этот последний вопрос, как мне кажется, только один ответ — решительное “нет”. Где хоть сколько-нибудь бесспорный критерий того, что мы догадываемся верно и можем с пользой для понимания дела сопоставлять внутреннее состояние хотя бы и такого высокоразвитого животного, как собака, с самим собой?”[13].

Первоначальные попытки Павлова и его сотрудников объяснить результаты опытов со слюноотделением у собак, фантазируя об их субъективном состоянии, ничего кроме бесплодных споров и разноречивых мнений не дали. “Итак, — резюмировал Павлов, — ничего не оставалось, как повести исследование на чисто объективной почве, ставя для себя, как первую и особенно важную задачу — совершенно отвыкнуть от столь естественного переноса своего субъективного состояния на механизм реакции со стороны экспериментируемого животного, а взамен этого сосредоточивать все свое внимание на изучении связи внешних явлений с нашей реакцией организма, т.е. c работой слюнных желез”[14]. Избрав такой подход, единомышленники Павлова жестко следовали ему. “Опираясь на пример изучения низших представителей животного мира и, естественно, не желая переделываться из физиолога в психолога (тем более пережив неудачную попытку в этом направлении), мы решили, — отмечал Иван Петрович, — и в отношении так называемых психических явлений в наших опытах над животными занять чисто объективную позицию. Мы постарались прежде всего строго дисциплинировать наш прием думания и нашу речь в том отношении, чтобы совершенно не касаться воображаемого душевного состояния животного, и ограничивали нашу работу исключительно тем, что мы действие объектов издали на работу слюнных желез внимательно наблюдали и точно формулировали”[15].

Павлов считал язык фактов наиболее красноречивым феноменом. Поэтому он и его сподвижники смотрели на явления с чисто внешней стороны, т.е. со стороны очевидных фактов, и сосредоточили внимание только на том, “какие агенты внешнего мира действуют и какими видимыми реакциями собака на это отвечает, что она делает”[16].

Так Павловым было определено то поисковое поле, в котором он начал искать ответы на вопросы о высшей нервной деятельности животных. Этим полем стала не психология, а физиология данной деятельности — физиологические процессы, происходящие в сенсорном аппарате животных и в высшем отделе их мозга. Но нужно было выбрать эффективное средство проникновения в глубины этой сложнейшей системы, причем такое средство, которое давало бы хорошо наблюдаемые внешние эффекты. В качестве такого средства был избран условный рефлекс. “...Я надумал, — писал Павлов, — исследовать предмет чисто объективно, с внешней стороны, т.е. точно отмечая, какое раздражение на животное падает в данный момент, и следя за тем, что животное в ответ на это раздражение проявляет в виде движений или (как это было в моем случае) в виде секреции”[17]. Благодаря условным рефлексам, с гордостью первооткрывателя отмечал Иван Петрович, физиология приобрела огромную область для исследований — область деятельности, связанной с высшими центрами нервной системы[18]. Это объясняется тем, что реакция организма на воздействия внешнего мира происходит при посредстве центральной нервной системы, вследствие чего она и становится подвластным реконструирующему познанию объектом.

В качестве конкретного вида реакций на внешние раздражения Павлов избрал достаточно незначительную физиологическую деятельность — слюноотделение, притом у одного вида животных — у собак. Но и это как будто бы ограниченное по значимости явление стало весьма репрезентативным и красноречивым фактором, посредством которого в распоряжении физиолога оказалась огромная часть высшей нервной деятельности. Это произошло потому, что Павлов понял значение условного рефлекса как средства проникновения в глубины мозговых процессов и увидел огромный информационный потенциал этого явления для реконструирования названных процессов. Даже только слюноотделительный рефлекс дает, по словам Павлова, материал для важных заключений о процессах, происходящих в центральной нервной системе[19]. А кроме того у данной реакции есть еще одно существенное для исследования достоинство: “Роль слюнных желез такая простая, что отношения их к окружающей организм обстановке должны быть также простыми и очень доступными для исследования и истолкования”[20]. Тем не менее эта несложная реакция позволила, по замечанию Павлова, постепенно проникнуть “до высших пределов нервной деятельности, поскольку об этом можно судить по гипотетическому сопоставлению фактов физиологии условных рефлексов с нашими субъективными состояниями”[21].

Со временем, пишет Павлов, “для физиологии условный рефлекс сделался центральным явлением, пользуясь которым можно было все полнее и точнее изучать как нормальную, так и патологическую деятельность больших полушарий”[22].