515. Модели и моделирование в научном познании

Одним из наиболее распространенных методов познания, применяемых в современной науке, является моделирование. Что же такое модели и моделирование? Слово «модель» в переводе с французского означает образец, но это мало что объясняет, ибо в науке понятие «модель» приобретает особое значение.

Очень часто тот или иной объект недоступен исследованию. Он может быть слишком большим, дорогостоящим, слишком сложным, отсутствовать в данном месте и т. д. В этом случае создают или находят другой объект, сходный с интересующим нас предметом или процессом в каком-либо существенном отношении. Это — объект-заместитель. Если мы можем изучить объект-заместитель, а потом полученные результаты с соответствующими поправками и уточнениями применить к интересующему нас объекту и использовать для его познания, то данный объект-заместитель называют моделью. Процесс создания или выбора модели, ее изучения и применения полученных данных для познания основного объекта называется процессом моделирования.

Известно, что человекообразные обезьяны во многом сходны с человеком. Ученые давно обнаружили сходство в составе крови макак-резусов и человека. Изучая кровь этих макак, они обнаружили особые свойства, названные резус-фактором. Опираясь на сходство состава крови, они применили полученный результат к крови человека и открыли в ней аналогичные свойства. В данном случае кровь обезьяны была моделью крови человека.

В технике создание и изучение модели часто предшествует созданию оригинала и позволяет избегать многих ошибок и трудностей в его конструировании. Прежде чем построить гигантскую электростанцию, создают ее уменьшенную техническую модель и проводят с ней серию экспериментов. Полученные данные учитываются затем при проектировании строительства электростанции.

В приведенных примерах в качестве моделей выступали вполне материальные объекты. Однако в современной науке широкое применение находят и так называемые идеальные модели. К их числу принадлежит, например, так называемый умственный эксперимент. Прежде чем приступить к очень сложному и дорогостоящему эксперименту, ученый как бы создает в воображении весь набор необходимых инструментов и осуществляет или проигрывает с ними различные действия, прибегая иногда в качестве вспомогательного средства к чертежам, рисункам и схемам. Лишь проделав все это, он либо отказывается от действительного эксперимента (если мысленный эксперимент неудачен), либо приступает к его практическому осуществлению.

Разновидностью моделей и моделирования является математическое моделирование. В качестве объекта-заместителя берутся уже не материальные предметы и процессы, а системы математических уравнений. Подставляя в эти уравнения различные числовые данные, полученные из наблюдения и эксперимента, и решая их, ученые могут правильно оценить количественные характеристики различных процессов и предвидеть трудности, могущие возникнуть на практике. Широкое применение математических моделей во всех сферах современной науки, особенно в технике и теории управления, ставит вопрос о роли математики в научном познании.