Проблема, как объективная необходимость нового знания.

 

Человечеством накоплено огромное количество информации, которая служит основой технического прогресса. Однако часто бывает, что ответа на поставленный производством вопрос или ряд вопросов может и не быть по объективным причинам. Они кроются в отсутствии человеческих знаний, необходимых для решения тех или иных задач. В этом случае возникает проблема.

Возникновение проблем и их решение естественный процесс поступательного развития производительных сил. Он связан с необходимостью постоянного получения новых знаний, требующихся для решения конкретных вопросов материального производства.

Таким образом, проблема - это форма выражения необходимого развития научного познания. Она является отражением объективного противоречия между знанием и незнанием.

Проблемы возникают не сами по себе, а как следствие практики, как результат насущной необходимости и обусловливаются определенными условиями развития техники и уровня знаний.

В качестве примера можно назвать проблему надежности машин. Так, в отечественной промышленности в сферу ремонта в конце восьмидесятых годов было отвлечено около восьми миллионов человек. При этом численность ремонтников растет темпами, опережающими рост основного производственного персонала (в 2,2 раза против общего роста численности рабочих в 1,6 раза). На ремонт оборудования направлены огромные материальные ресурсы. Ныне, затраты средств на техническое обслуживание и ремонт превосходят первоначальную стоимость машин и аппаратов в 8-10 раз. Возможным решением этой проблемы было бы повышение надежности оборудования или создание безремонтных машин (т.е. таких машин, которые свой ресурс отрабатывают без единой поломки), что возможно за счет внедрений уже широко известных конструктивных решений: автоматической компенсации износа, резервирования износостойкости, применения износостойких материалов и т.п.

Проблема надежности машин обусловлена проблемой высокого износа их деталей вследствие трения в кинематических парах механизмов. Известно, что в машиностроении потери из-за износа деталей, образующегося в результате повышенного трения равны почти 10% национального дохода. Поэтому в большинстве промышленно развитых стран проблема повышения износостойкости деталей машин стала государственной задачей. Основой для ее решения может служить качественное повышения уровня знаний, в частности в такой области науки, как трибология (от греческого слова "трибо" - трение). В свою очередь она опирается на фундаментальные достижения механики, физики, химии, материаловедения и многих других дисциплин.

Таким образом, решение поставленной жизнью задачи (именно так переводится с греческого слово "проблема") требует, в конечном итоге, нового образа мышления, основанного на интеллектуальном подходе и системном анализе явлений.

Не исключено и такое положение, когда проблема объективно существует, но об этом неизвестно ученым. Например, до открытия болезнетворных бактерий объективно существовала проблема борьбы с инфекционными заболеваниями. Однако, она не была известна и не могла быть известна медикам.

Альберт Энштейн говорил: "Наука должна начинаться с фактов и заканчиваться ими, вне зависимости от того, какие теоретические структуры строятся между началом и концом".

Всякое неизвестное начинается с известного и в процессе исследования неизвестное переходит свою противоположность. В этом суть процесса познания.

Изучая те или иные объекты, в результате взаимодействия с ними мы, прежде всего, собираем информацию, анализ и синтез которой дает нам необходимое знание. Вместе с тем в каждом вопросе или проблеме существует всегда противоречивое отношение двух видов знаний - знание сущности и знание о незнании.

В знании сущности, обычно, ищут ответ на два вопроса:

- что общего у исследуемого объекта с другими, уже известными исследователю объектами?

- чем отличается исследуемый объект от других, уже изученных объектов?

Соотношение этих двух частей знания сущности исследуемого объекта характеризует собой степень проблемности исследования. Математически это понятие может быть представлено следующим соотношением:

К = х/(х + а) (1.1.)

где К - так называемый, коэффициент проблемности;

х - неизвестное об объекте;

а - известное об объекте.

Если К=0, то следует понимать, что проблема отсутствует, а решение поставленной задачи может осуществляться инженерными методами, т.е. в этом случае используется найденная ранее теория.

Если О < К < 1 - это показывает на существование проблемы.

Вряд ли возможна крайность, чтобы К = 1, т.к. трудно представить себе объект, о котором ничего не было бы известно. (Это противоречит сказанному выше о том, что проблема начинается с практики). Поэтому, крайне важно на первом этапе исследования выделить и систематизировать все известное и неизвестное об изучаемом объекте.

Проблемы в буквальном смысле окружают нас. Одни из них лежат, как говорят, на поверхности, а другие не видимы, их надо искать. Проблемы, как правило, не разделены удобным образом - на технические, экономические, экологические, социальные. Б реальной жизни все переплетено и представляет некоторую "мешанину". В ней надо разобраться и суметь выделить проблему в соответствии с профилем собственной подготовки.

Постановка проблемы предполагает организацию исследования, конечной целью которого явилась бы разработка новой закономерности, необходимой для построения инженерных методик решения производственных задач. Способность постановки проблемы является самой яркой характеристикой творческого мышления.

Но наличие проблемы не является достаточным основанием для постановки научных исследований, т.к. не каждая проблема является истинной. Можно выделить следующие критерии для оценки истинности проблемы:

- невозможность дальнейшего развития практики без решения данной проблемы;
- невозможность получения практикой результатов поставленной проблемы;
- получение после решения проблемы результатов, имеющих большую
практическую значимость.
Таким образом, главным и основным критерием ценности проблемы является практика.

Практика определяет цель научного исследования, а выбор цели в значительной степени зависит от отношения к проблеме.

К сожалению, в реальной жизни отношение к проблеме неоднозначное. Ее могут признать, согласиться с ее существованием и оставить проблему в покое, что чаще всего делается, или ликвидировать источник возникновения проблемы. В другом случае проблему решают частично или коренным образом.

Возьмем, к примеру, проблему качества выпускаемых легкой промышленностью изделий. Эта проблема и техническая, и экономическая, и социальная. Раньше от этой проблемы отмахивались (оставив ее в покое), затем частичным решением этой проблемы избрали государственную приемку. Но можно ли решить проблему "отлавливая" качество на выходе? По существу это разбраковка, к тому же достаточно часто без использования объективных методов контроля. В то же время хорошо известно, что качество начинается на этапе создания нового изделия, надежность которого гарантируется при поиске схемных и конструкторских решений в период проектирования, отработки, изготовления экспериментальных образцов, доводки опытной партии изделий и отладки технологии. И чем успешнее идет реализации ошибочно выбранной цели, тем больше будет материальный урон, нанесенный практике.

Изучение проблемы приводит к ее развертыванию, т.е. возникновению и формированию дополнительных вопросов. Их решение в итоге дает ответ на центральный вопрос проблемы.

В вопросах проявляются различные аспекты проблемы, которые можно представлять как более мелкие научные задачи, относящиеся к конкретной области научного исследования. При этом они могут в некоторых случаях рассматриваться как отдельные темы исследований, а иногда и как самостоятельные проблемы.

Для примера рассмотрим вопросы, входящие в проблему диагностирования агрегатов легкой промышленности. Эта проблема появилась из более крупной научно-технической проблемы эксплуатационной надежности машин, о которой говорилось выше. Одним из аспектов этой фундаментальной проблемы является подпроблема технического обслуживания оборудования, в состав которой входит вопрос о контроле технического состояния машин и агрегатов.

Почему вопрос о контроле технического состояния перерос в целую проблему диагностирования? Потому, что возникло противоречие между потребностью быстрого, точного и, главное, не требующего разборки агрегата или его частей определения технического состояния и объема необходимого восстановительного ремонта или регулировки и наличием методов и средств контроля.

В условиях быстрого роста парка оборудования предприятий легкой промышленности и резкого увеличения его ремонтосложности выяснение причин неисправности путем полной или частичной разборки агрегата или его узлов дорого, малопроизводительно, требует высокой квалификации обслуживающего персонала, а, в отдельных случаях, и не возможно.

Следовательно, требуется разработка методов и средств безразборной диагностики по косвенным симптомам, что рождает ряд вопросов. Так обнаруживается наше незнание, как этих симптомов, так и характерных особенностей работы агрегатов и их узлов при ухудшенном техническом состоянии. Возникает ряд аспектов проблемы диагностирования и не только технического, но организационного и экономического характера, например, минимизации операций и приборного оснащения диагностирования, место диагностики в системе плановопредупредительного ремонта оборудования и др.

Из приведенного примера видно, как одна проблема перерастает в другую и как эти проблемы "обрастают" новыми вопросами, как множатся аспекты основной проблемы, в чем в значительной мере и заключается ее развертывание.

И, конечно, чтобы исследователю "не изобретать велосипед" и точно знать, что уже сделано и на каком уровне, следует осуществить информационный поиск по теме исследования.

3. Информационный поиск

Цель поиска - всесторонний анализ информации по теме исследования, освещение состояния вопроса, уточнение при необходимости темы, обоснование цели и задач научного исследования.

Поиск включает два этапа: отыскание необходимой информации и проработку источников.

Поиск источника информации целесообразно начинать с монографий. (Монография - это научный труд, углубленно разрабатывающий одну тему или узкий круг вопросов). Этим достигаются две цели: во-первых, ознакомление с современной точной зрения на исследуемую проблему, подходом к ней и методикой исследований и, во-вторых, знакомство с основной литературой, т.к. в монографиях, как правило, имеется достаточно полный библиографический указатель.

Дальнейшая последовательность подбора литературных источников может быть следующей:
- ознакомление с литературой, указанной в библиографии;
- просмотр реферативных журналов по соответствующему разделу науки и техники и информационных изданий (экспресс-информация, обзорная информация, информлистки, сборники НИИ информации т.п.);
- изучение специализированных журналов ("Известия вузов. Технология легкой промышленности", "Кожевенно-обувная промышленность", "Швейная промышленность" и др.).
- изучение трудов институтов, тезисов докладов конференций, авторефератов диссертаций.

Вся найденная информация должна быть занесена на карточки или Б специальную тетрадь. При этом важно сразу правильно записывать библиографическое описание источника.

Этап проработки источников информации состоит из двух под-этапов: ознакомления и чтения.

Ознакомление осуществляется путем просмотра всего материала и фиксации общего содержания работы с акцентированием внимания на разделах имеющих отношение к исследованию.

Чтение - это более детальное знакомство с теми разделами, в которых содержится интересующий материал с фиксацией общего содержания и изучение той части, которая имеет непосредственное отношение к предмету исследования.

Несколько слов то том, как запомнить прочитанный текст.

Американский специалист по менеджменту Гарри Лорейн в своей книге "Как развивать сверхсильную память" дает такие советы:

Сначала прочтите статью, раздел книги, брошюру и т.п., затем подберите ключевые слова для каждой идеи и объедините их В связку. Связь образуется, если сознательно создавать цель ассоциацией прямо во время чтения. Такие ассоциации основываются на мысленных образах и картинах, причем успех будет во многом зависеть от того, удастся ли Вам сделать эти образы и картины забавными. Например, несколько ключевых слов, которые необходимо объединить в связку: гвоздь, пишущая машинка, битинок, микрофон, ручка, телевизор, тарелка. Конструируем следующие образы:

- гвоздь и пишущая машинка. Вы пробиваете пишущую машинку громадным гвоздем или все клавиши вашей машинки - гвозди;
- пишущая машинка и ботинок - пусть вы надели на ноги пишущие машинки или печатаете не руками, а ботинками;
- ботинки и микрофон. Вы эстрадный певец и таскаете по сцене за собой рваный ботинок вместо микрофона;
- микрофон и ручка. Вы пишете микрофоном;
- ручка и телевизор. Ручки исполняют танец на огромном телевизионном экране или же вам преподносят гигантскую ручку, в которую вмонтирован телевизор;
- телевизор и тарелка. Вы смотрите телепрограмму на экране в форме тарелки или же вам подают еду на плоском телевизоре.

Если Вам удалось достаточно ясно увидеть эти картины мысленным взором, Вам не составит труда запомнить весь перечень ключевых слов, а по ним и подмеченные идеи.

Прорабатывая научно-техническую информацию, обычно делают выписки, аннотации и конспекты.

Выписка - краткое (или полное) содержание разделов, глав, страниц источника информации. Они могут заменить конспектирование текста и позволяют в малом объеме накопить большую информацию.

Аннотация - это краткая характеристика печатного издания (или его частей) с точки зрения содержания, назначения, формы и других особенностей. С помощью аннотации можно быстро восстановить в памяти текст.

Конспект - это подробное изложение содержания информации. Главное при составлении конспекта - выделить рациональное зерно применительно к разрабатываемой теме. При этом целесообразно текст конспекта составлять своими словами, что способствует краткости изложения, требует осмысливания, анализа прочитанного, позволяет выделить главное в представленной информации.

Полученный таким образом материал критически анализируется. Может быть принят следующий план анализа:

- определение достигнутого уровня знаний в исследуемом направлении;
- выяснение оригинальных идей и интересных мнений в этой области;
- выявление недостатков предыдущих исследований;
- установка возможных путей дальнейших исследований.

На основании результатов проработки информации делают выводы, в которых подводят итог критического анализа. В выводах должны быть освещены следующие вопросы: актуальность и новизна темы; последние достижения в области теоретических и экспериментальных исследований по теме; важнейшие и наиболее актуальные теоретические и экспериментальные задачи, а также производственные рекомендации, подлежащие разработке в данный момент; техническая целесообразность и экономическая эффективность этих разработок.

На основе указанных выводов уточняют или формируют цель и конкретные задачи научного исследования.

При проведении информационного поиска и затем при составлении отчета по НИР составляется перечень литературных, патентных и иных источников, который помещают в раздел Отчета под названием "Перечень использованных источников". Смотрите примеры оформления библиографических записей , помещаемых в этот Перечень

Следующий этап научного исследования после изучения и анализа литературных к других источников - разработка рабочей гипотезы.

 

4. Гипотеза, как предполагаемая зависимость явления от действующих факторов и его физической сути. В переводе с греческого слово "гипотеза" означает основание, предположение. В современном понимании гипотеза - это научно-обоснованное предположение либо о факте, находящемся за пределами непосредственного наблюдения, либо о закономерной связи, закономерном порядке явлений. Примером гипотезы о факте могут служить гипотезы о происхождении Тунгусского метеорита. Так, факт грандиозного взрыва, происшедшего в 1908 году в бассейне реки Подкаменная Тунгусска в Восточной Сибири и опустошившего тайгу на площади около 200 км2 объясняют по-разному. Выдвигались гипотезы, что Тунгусский метеорит представляет собой: ядро небольшой кометы, взорвавшееся при вторжении в плотные слои атмосферы; "черную дыру" - космический объект, сконцентрировавший в малом объеме чудовищно большие гравитационные силы и, как бы, "проткнувший" нашу планету; потерпевший аварию звездолет пришельцев или летающая тарелка и др. Разгадка этого факта продолжается, поэтому выдвинутые гипотезы можно назвать рабочими, т.к. в них выражено предполагаемое объяснение закономерности явления на определенном этапе исследования. Примером гипотез о закономерном порядке могут быть гипотезы о микро- и макромире. Выдвинутая в начале XX века научная гипотеза о бесконечности материи, нашла подтверждение в открытии элементарных и субэлементарных частиц, что позволило судить об единстве в строении материи, т.к. в основе этого единства лежит материальность всех элементарных частиц. Отличие гипотезы от множества возможных объяснений явления заключается в том, что гипотеза является наиболее вероятным из них. Вместе с тем можно привести множество примеров, когда сама гипотеза кажется невероятной. Такую неожиданную, парадоксальную гипотезу выдвигает сегодня советский физик-теоретик академик Моисей Марков. Он считает, что вся наша Вселенная с недосягаемыми галактиками, с миллиардами звезд и планет, с ее холодом непостижимой для человека бесконечности - все это, возможно, лишь крохотная частица макромира размерами меньше атома водорода. Необходимость возникновения гипотезы обусловлена, как писал Ф.Энгельс, самим прогрессом науки - открытием новых данных, которые исключают прежние объяснения ранее известных фактов, относящихся к тому же самому кругу явлений. Как было сказано, не все объяснения являются гипотезами. Случайные и не самые вероятные из объяснений называются догадками. Догадки не имеют никаких преимуществ перед какими-либо другими объяснениями. Они столь те вероятны, т.к. ничем не подтверждаются. Вместе с тем, если объяснение фактов, явлений или закономерностей вовсе необоснованны и невероятны, то это домыслы. С догадками можно мириться при том условии, что они не могут быть основой для логических предположений в изучении явлений, а должны указывать лишь на пути новых, более достоверных поисков. Вместе с тем, домыслы совершенно недопустимы в научном процессе как отвлекающие внимание от решения поставленной задачи и уводящие исследование в сторону, на неправильные пути, в ошибочном направлении. Гипотезы совершенно необходимы в научном исследовании, т.к. без гипотез невозможно предвидеть события или создавать новые теории. Всякая гипотеза должна опираться на сумму реальных и логических доказательств, включать в себя критику всех возможных догадок и перечень фактов, которые она объясняет. Чем больше гипотеза подтверждается фактами логических построений, тем она достовернее. Подтверждением этого может быть следующий пример. В начале нашего века ученые считали, что месторождения нефти на земном шаре образовались там, где сотни миллионов лет на зад происходили грандиозные геологические катастрофы и внезапно гибло все живое. Подтверждение этой гипотезы видели в большом сходстве химического состава живых организмов и ископаемой нефти. Однако поискам новых нефтяных месторождений эта гипотеза помочь не могла - никто не мог угадать, где именно такие катастрофы случались. Другую гипотезу предложил тогда ученый-геолог И.М.Губкин. Залежи нефти, по его убеждению, образовались там, где непрерывно, многие миллионы лет кряду', продолжался процесс гибели простейших растительных и животных организмов. Вероятно, этот процесс длиться и а наше время. Происходит это в густонасыщенных растительными и животными организмами областях морей и океанов. Опускаясь на дно и погружаясь в ил, их останки разлагаются без доступа кислорода и под воздействием особых бактерий постепенно превращаются в нефть. Искать новые месторождения нефти следует там, где проходили береговые линии древних морей и океанов. Гипотеза ученого подтвердилась. С ее помощью были найдены нефтяные залежи сначала между Уральскими горами и Волгой, а затем и в Сибири. А исследование данных отложений Каспийского моря с помощью современного радиоуглеродного метода показали, что вещества, из которых может образоваться нефть, накапливаются и а наши дни. Гипотеза представляет собой результат борьбы двух противоречивых начал, двух противоположных особенностей человеческого мышления: инерции и интуиции. Инерция мышления стремится сохранить существующие представления о внешнем мире, существующие теории, приспособить их для решения возникающих новых задач. Она является залогом разрушения научных спекуляций, барьером против проникновения ложных представлений в мировоззрение и обеспечение добросовестности исследований. Но инерционность мышления не может явиться основой для необъективности в оценке нового. Интуиция - ощущение нового в явлении без достаточных для того строгих логических построений и оснований, достаточного количества наблюдений и фактов. Примером открытий, построенных на интуиции служат умозаключения полученные две тысячи пятьсот лет тому назад Пифагором и его учениками. Пифагор верил: чтобы познать суть, меру и связь явления надо пробудить в себе интуицию - волшебное и необъяснимое свойство, которое помогает человеку проникнуть мысленно взором в загадочный механизм, управляющий Вселенной. В то время, когда все считали Землю плоской, и это мнение казалось незыблемо покоящимся на личном опыте каждого, пифагорийцы, исходя из мысли, что все в природе должно быть совершенно, придали Земле Б своем воображении наиболее совершенную геометрическую форму - шарообразную. Нe располагая надежными опытными данными, не опираясь ни на какие достижения теории - это были младенческие времена человечества, - они пытались лишь силой интуиции построить то, что сегодня можно назвать математической моделью Вселенной. В то же время безоговорочное доверие своей логической интуиции может повредить достижению истины. Простой пример рассуждения: "Если бы Земля вращалась, реки, текущие по меридиану, подмывали бы один из своих берегов; не эти реки не подмывают свои берега, значит, она не вращается". Такая схема интуитивных рассуждений приводит к абсурду. В процессе исследования не исключено появление невероятных гипотез, что нельзя считать недопустимым или вредным явлениям. В конечном счете, они являются показателем творческого процесса, большой степени проблемности решаемых задач и указателем путей, по которым в дальнейшем не следует идти. К.А.Тимирязев говорил: "Неверная (ошибочная) гипотеза полезна, т.к. сужает круг возможных решений задачи." Гипотеза по своему содержанию должна соответствовать ряду требований: - она не должна противоречить общепризнанным понятиям; - в гипотезе должны быть учтены ранее существовавшие закономерности, но она не должна им следовать, т.к. в противном случае гипотеза будет безосновательна и не даст ничего нового; - гипотеза должа объяснять все факты, для которых она построена; - она должна быть принципиально проверяемой на практике, в опыте или эксперименте; - из нескольких конкурирующих равноценных гипотез следует выбирать более простую; - формулировка гипотезы должна быть непротиворечива по своей сути. Четко и достаточно полно разработанная гипотеза существенно облегчает дальнейшую работу, т.к. позволяет заложить в методики теоретических и экспериментальных исследований вполне конкретные параметры, характеризующие изучаемое явление или объект, которые надлежит измерить. Кроме того, правильно осуществленная аналитическая разработка гипотезы, т.е. ее математическое выражение, поможет более полно и правильно наметить основные черты и детали последующего эксперимента. Однако появлению гипотезы всегда предшествует выработка идей решения научно-технической задачи.