Человека

Деятельность–это физические и умственные операции, направленные на достижение результата. Результат всегда системен. Он представляет собой систему знаний, проектную и техническую документацию, технологии различных процессов, машины, механизмы, здания, сооружения, изделия ручного и промышленного производства и многое другое. Системны не только результаты деятельности, системна сама деятельность человека. Она подразделяется на практическую и познавательную деятельность.

Практическая деятельность характеризуется целенаправленностью, алгоритмичностью и системным конечным результатом. Прежде чем действовать, человек формулирует цель–что делать, обозначает последовательность операций–как делать, в соответствии с намеченной целью осуществляет операции, чтобы получить желаемый результат. В практической деятельности еще не достигнутый результат уже известен. Например, есть техническая документация на строительство моста. Разработана конструкция моста, определено место его возведения, указаны сроки строительства. Результат заранее известен. Необходимо соблюдать график строительства, обеспечить в нужные сроки доставку необходимых строительных материалов, и будет построен мост, а не стадион или какое-то другое сооружение.

Системность практической деятельности человека состоит в том, что она структурирована, её этапы взаимосвязаны и подчинены определенной цели. Достаточно вспомнить любое наше осознанное практическое действие. Оно преследует определенную цель. Цель–это абстрактный образ желаемого, но не существующего состояния системы и среды.

Во всяком действии прослеживается последовательность операций–алгоритм, подчиненность действий определенной цели. Понятие «алгоритм»

 

 

возникло в математике. Оно означает задание точно определенной последовательности однозначно понимаемых операций над числами и другими математическими объектами. Алгоритмприменительно к действиям человека подразумевает логическую принудительность последовательности действий, в которой допустимы и такие действия, которые не формализованы. При неудовлетворительном результате (несоответствии результата поставленной цели) анализируют возможные причины. Они могут заключаться в неправильной формулировке цели, в несовершенстве алгоритма.

Практическая деятельность направлена не только на получение системного результата, но и на повышение системности самой деятельности. Роль системности человеческой практики убедительно показана в работе [18, с. 9-13] на примере повышения производительности труда. На ранних этапах человеческой деятельности основными орудиями труда были примитивные ножи, топоры, лопаты, плуг и другие орудия, размеры которых ограничивались физическими возможностями человека. Постепенно человек их совершенствовал, чтобы повысить производительность труда. Появились механизмы. Вместо лопаты для земельных работ–экскаватор, вместо конного транспорта – автомобили и самолеты, вместо парусных судов–теплоходы. Механизация стала исторически первым способом повышения системности результатов техники и материальной культуры, первым способом повышения производительности труда. Физические усилия человека многократно умножаются, когда простым движением ручек управления человек способен поднимать тонны груза, взлетать с сотнями пассажиров на самолетах, перемещать на океанских лайнерах тысячи пассажиров и тысячи тонн грузов. Механизм и человек соединились в единую сложную систему, где за человеком сохраняется управление действиями системы.

На следующем этапе практической деятельности орудия труда еще более совершенствуются. Появляются автоматические системы. Они позволяют на время или полностью исключить человека из системы «машина – человек». За человеком сохраняются функции контроля. Автоматизация явилась следующим этапом совершенствования орудий труда. Автопилот управляет самолетом. Автоматические линии заменяют труд рабочих в сборочных цехах крупных заводов. Автоматические линии телефонной связи позволяют осуществлять соединение абонентов. Электронно-вычислительные машины позволяют в считанные секунды производить финансовые операции.

В практической деятельности часто приходится сталкиваться с непредвиденными условиями, с невозможностью полной формализации действий сложных природных и социальных систем. Так происходит при эксплуатации крупных технических комплексов, при воздействии человека на природу. Возникает необходимость моделирования интеллекта человека хотя бы в той части, которая необходима для выполнения конкретных частных интеллектуальных операций. Создание программных систем и алгоритмов для электронно-вычислительных машин (ЭВМ) стало обыденным делом. Компьютеры и сложные информационные системы открыли следующий этап увеличения производительности труда.

В человеке живет страсть к познавательной деятельности, стремление понять, как устроен и как действует мир, в котором мы живем. Ответы на эти вопросы дает наука. Познавательная деятельность отличается от практической деятельности тем, что представляет собой движение в неизвестное. Подобно герою русских народных сказок, исследователь вынужден «идти туда, не знаю куда, найти то, не знаю что». Познавательная деятельность всегда связана с проблемной ситуацией. Она напоминает условия, когда человек стоит на берегу реки, противоположный берег которой скрыт в тумане. Проблемная ситуация – такое стечение обстоятельств, когда неудовлетворительность существующего положения осознана, но не ясно, что следует сделать для его изменения. Неизвестен брод и невидим противоположный берег. Существует вероятность того, что на данном участке реки брода вообще нет. И даже если он есть и найден, то может оказаться, что противоположный берег пуст и там ничего нет. Все нужно начинать сначала, т.е. исследователю необходимо анализировать полученные результаты и соединять разрозненные факты в единое целое. Анализ–это мысленное или реальное разделение целого на части. Познание не ограничивается анализом ситуации, явления или разделением реального объекта на более простые и понятные составляющие. Только в переплетении, единстве анализа и синтеза становится возможным познание реальности. Синтез–соединение частей в целое.

Рассмотрим сущность познавательной деятельности на примере изучения строения атома. В 1897 г. английский физик Дж. Дж. Томсон (1856-1940), исследуя катодные лучи в магнитном и электрическом полях, показал, что они представляют собой поток отрицательно заряженных частиц (электронов). Он измерил удельный заряд этих частиц и нашел, что их масса приблизительно в 1837 раз меньше массы атома водорода. Так прямыми измерениями были открыты электроны. В 1903 г. Томсон предложил атомную модель. Согласно модели атом представлял собой положительно заряженную сферу с «вкрапленными» в неё отрицательно заряженными электронами в таком количестве, которое делает атом электронейтральным образованием. На этапе

 

 

 

анализа удалось разделить атом на части, а на этапе синтеза мысленно соединить части в целое в виде модели, позволяющей представить наглядно его строение. До тех пор, пока не нашли «брод», т.е. способ обнаружения электрона, не могли выйти на «противоположный берег», т.е. получить результат–модель атома. Этап познавательной деятельности, использующий аналитические и синтетические операции, исследователи сочетают с диалектическим методом мышления, опирающимся на законы диалектики, и затем получают системный результат.

Несовершенство модели атома Томсона было очевидным хотя бы потому, что невозможно было объяснить устойчивость такой системы. В физике была известна теорема Ирншоу: система покоящихся зарядов, находящихся на конечном расстоянии друг от друга, не может быть устойчивой. Атом, состоящий из неподвижных зарядов, заранее был обречен на уничтожение. Силы их электростатического взаимодействия неизбежно разрушили бы такую систему. К 1904 г. в улучшенной томсоновской модели электроны стали двигаться, но и это не делало атом Томсона правдоподобным. Поиски секретов атома должны были дать ответ на многие вопросы, касающиеся его строения. Как распределены заряженные части атома? Как это установить? Какими средствами и способами? Вопросы оставались без ответа.

«Дорогу осилит идущий». Так и случилось. В 1908 г. английский физик, лауреат Нобелевской премии Эрнест Резерфорд (1871-1937) вместе с

Г. Гейгером сконструировал прибор для регистрации отдельных заряженных частиц (счетчик Гейгера) и с его помощью доказал (1909 г.), что a-частицы являются дважды ионизированными атомами гелия. В специальной установке (рис. 5) изучались свойства различных металлов пропускать поток

a-частиц.

 

 

Рис. 5. Установка, позволившая обнаружить неоднородное распределение массы в объеме, занимаемом атомом

 

Ничего, кроме однообразных подробностей счета a-частиц, проходивших сквозь золотую фольгу или другие металлы и вызывавших вспышки на экране, Марсден и Гейгер (сотрудники Резерфорда) не наблюдали. Узкий пучок a-частиц оставался таким же узким. Расширение луча после движения через слой металла примерно в 2000 атомов было незначительным. Настал день, когда Резерфорд предложил двадцатилетнему Марсдену посмотреть, не произойдет ли прямого отражения a-частиц от металлической поверхности. Идея была несуразна потому, что a-частицы пролетали сквозь фольгу, как пули сквозь слой вишневого джема. Такое движение a-частиц предполагало однородность металла, точнее, однородность массы атомов, составлявших металл (рис.6).

Вот как об этом дне вспоминал Марсден [4, с. 339]: «Резерфорд …повернулся ко мне и сказал:-Посмотрите-ка, не сможете ли вы получить некий эффект прямого отражения a-частиц от металлической поверхности? Я не думаю, чтобы он ожидал чего-нибудь подобного, но это было одно из тех «предчувствий», когда появляется надежда, что, быть может, кое-что все-таки удастся наблюдать….Конечно, я был достаточно сведущ, чтобы ясно сознавать: даже если ожидается отрицательный результат, с моей стороны было бы непростительным грехом прозевать хоть намек на эффект положительный».

 

 

Рис.6. Модель движения a-частиц через толщу металла при условии равномерного распределения массы по всему занимаемому атомом объему

 

Марсден испытал радость, когда при встрече с шефом сказал: «Вы были правы, профессор…». В среднем одна из 8000 a-частиц отскакивала от мишени обратно. Еще радостней было то, что ему удалось за несколько дней и ночей вывести из статистики отражений количественный закон: эффект возрастал с ростом атомной массы мишени. На одной из своих последних лекций Резерфорд вспоминал минувшее: «Я должен признаться по секрету, что не верил, будто это возможно…Это было, пожалуй, самым невероятным событием, которое я когда-либо переживал в моей жизни. Это было почти столь же неправдоподобно, как если бы вы произвели выстрел по обрывку папиросной бумаги 15-дюймовым снарядом, а он вернулся бы назад и угодил в вас» [4, с.342]. Позднее Резерфорд сказал: «Мы делали больше, чем понимали». Опыты были выполнены, но что они означали? Как объяснить странное поведение a-частиц?

Предстояло понять строение атома. Прошло два года, прежде чем Резерфорд нашел решение и мог сказать себе: «Я знаю, как устроен атом». В мае 1911 года появилась его статья. Мир узнал о том, что атом имеет планетарное строение: в центре атома находится положительно заряженное ядро, а вокруг него, как планеты, вращаются отрицательно заряженные электроны.

Опыты по рассеянию a-частиц убеждали, что редкое их отражение от поверхности металла происходит в результате столкновения с тяжелыми ядрами атомов металла. Ядра имеют ничтожные размеры по сравнению с размерами атомов (примерно в 100 000 раз меньше). Практически вся масса атома сосредоточена в положительно заряженном ядре. В ядра чрезвычайно трудно попасть из-за их малых размеров. При столкновении отскок неизбежен. Уже при сближении возникает мощное электростатическое отталкивание. Если принять во внимание различие масс ядер таких атомов, как золото (197) и гелий (4), то становится понятным, что ядро атома гелия (a-частица) отскочит при столкновении с ядром атома золота (рис.7).

 

 

Рис.7. Модель движения a-частиц через толщу металла при условии неравномерного распределения массы по занимаемому атомом объему

 

И вновь ученые оказались у реки, противоположный берег которой скрыт в тумане. Вместо одной решенной проблемы (установление строения атома) появилась новая проблема. Атом Резерфорда в соответствии с классическими представлениями электродинамики не мог быть устойчивым: при движении по орбите заряженная частица должна терять энергию и упасть на ядро. Резерфорд это сознавал, но не знал как решить возникшую проблему. Поэтому в начале статьи, посвященной строению атома, Резерфорд написал: «Вопрос об устойчивости предлагаемого атома на этой стадии не следует подвергать рассмотрению, ибо устойчивость окажется, очевидно, зависящей от тонких деталей структуры атома и движения составляющих его заряженных частей» [4, с. 367].

Тысячу раз был прав И.В. Гёте: «Решением всякой проблемы служит новая проблема». Разрешив проблему строения атома, ученые оказались перед новой проблемой: почему такой атом существует?