Методология технических наук.

Выделяют следующие этапы взаимодействия науки и техники, приведшие к развитию технических наук:

- В первый период (донаучный) последовательно формируются три типа технических знаний: практико-методические, технологические и конструктивно-технические;

- Во втором периоде происходит зарождение технических наук (со второй половины XVIII в. до 70-х гг. XIX в.) происходит, во-первых, формирование научно-технических знаний на основе использования в инженерной практике знаний естественных наук и, во-вторых, появление технических наук;

- Третий период – классический (до середины XIX века) характеризуется построением ряда фундаментальных технических теорий;

- Для четвёртого этапа (настоящее время) характерно осуществление комплексных исследований, интеграция технических наук не только с естественными, но и с общественными науками.

Практическими предпосылками формирования технических наук является появление машинного производства, которое требовало для своего развития и функционирования сознательного применения научных знаний. Исторические факты показывают, что технические науки сформировались в связи с усложнением технических средств производства в период становления машин и являлись своего рода инструментом, существенным образом, изменившим способ конструирования машин.

Теоретическими же предпосылками формирования технических наук являются как развитие научно-технического знания, так и развитие естественных наук и математики в 19 веке, особенно механики И. Ньютона.

Процесс формирования технических наук начался с формирования на рубеже 18-19 веков технических наук механического цикла – теории машин и механизмов, деталей машин, баллистики, теплотехники и других. Машин стала пониматься как реализация естественного процесса, технические средства отныне могли быть использованы как особая форма овеществления явлений и процессов природы.

Несомненная заслуга в становлении технических наук принадлежит Сади Карно – создателю термодинамики, который абстрагировался от конкретных конструкций паровых двигателей, создал идеальную паровую машину или теоретическую модель этой машины и рассмотрел принцип получения движения из тепла.

Технические науки открывают и изучают законы, явления и процессы технических устройств, и способы реализации законов природы в процессе технического творчества.

Специфика технических наук

Выявление специфики технических наук осуществляется обычно следующим образом: технические науки сопоставляются с естественными (и общественными) науками и параллельно рассматривается соотношение фундаментальных и прикладных исследований. При этом могут быть выделены следующие позиции:

1 технические науки отождествляются с прикладным естествознанием;

2 естественные и технические науки рассматриваются как равноправные научные дисциплины;

3 в технических науках выделяются как фундаментальные, так и прикладные исследования.

1Технические науки и прикладное естествознание

Технические науки нередко отождествляется с прикладным естествознанием. Однако в условиях современного научно-технического развития такое отождествление не соответствует действительности. Технические науки составляют особый класс научных (научно-технических) дисциплин, отличающихся от естественных, хотя между ними существует достаточно тесная связь. Технические науки возникли в качестве прикладных областей исследования естественных наук, используя, но и значительно видоизменяя заимствованные теоретические схемы, развивая исходное знание. Кроме того, это не был единственный способ их возникновения. Важную роль сыграла здесь математика.

Как показывают конкретные исторические примеры, в реальной жизни очень трудно отделить использование научных знаний от их создания и развития. Как правило, инженеры сознательно или несознательно используют и формулируют общие утверждения и законы; математика выступает для них обычным аналитическим средством и языком. Инженеры постоянно выдвигают гипотезы и проектируют эксперименты для лабораторной или натурной проверки этих гипотез. Все это обычно маркируется и воспринимается как наука…

Инженеры используют не столько готовые научные знания, сколько научный метод. Кроме того, в самих технических науках постепенно формируется мощный слой фундаментальных исследований, теперь уже фундаментальные исследования с прикладными целями проводятся в интересах самой техники. Всё это показывает условность проводимых границ между фундаментальными и прикладными исследованиями. Поэтому следует говорить о различии фундаментальных и прикладных исследований и в естественных, и в технических науках, а не о противопоставлении фундаментальных и прикладных наук, неизменно относя к первым из них – естественные, а ко вторым – технические науки.

2 Технические и естественные науки – равноправные партнёры

К настоящему времени чаще всего выделяются естественные, гуманитарные, математические и технические науки, рассматриваемые как равноправные партнёры.

Наиболее тесная связь наблюдается между техническими и естественными науками. Каждая техническая наука – это отдельная и относительно автономная дисциплина, обладающая рядом особенностей. Технические науки – часть науки и, хотя они не должны далеко отрываться от технической практики, не совпадают с ней. Техническая наука обслуживает технику, но является прежде всего наукой, т. е. направлена на получение объективного, поддающегося социальной трансляции знания.

Действительно, сегодня никого не удивит тот факт, что «целевые исследования, которые проводятся в промышленных лабораториях исследователями, получившими инженерное образование, приводят к важным научным прорывам или что учёные, работающие в университетах или академических центрах, приходят к важным технологическим открытиям». Поэтому технические науки должны в полной мере рассматриваться как самостоятельные научные дисциплины, наряду с общественными, естественными и математическими науками. Вместе с тем они существенно отличаются от последних по специфике своей связи с техникой.

Технические и естественные науки имеют одну и ту же предметную область инструментально измеримых явлений. Хотя они могут исследовать одни и те же объекты, но проводят исследование этих объектов различным образом.

Технические явления в экспериментальном оборудовании естественных наук играют решающую роль, а большинство физических экспериментов является искусственно созданными ситуациями. Объекты технических наук также представляют собой своеобразный синтез «естественного» и «искусственного». Искусственность объектов технических наук заключается в том, что они являются продуктами сознательной целенаправленной человеческой деятельности. Их естественность обнаруживается прежде всего в том, что все искусственные объекты в конечном итоге создаются из естественного (природного) материала. Естественнонаучные эксперименты являются артефактами, а технические процессы – фактически видоизменёнными природными процессами. Осуществление эксперимента – это деятельность по производству технических эффектов и может быть отчасти квалифицирована как инженерная, т. е. как конструирование машин, как попытка создать искусственные процессы и состояния, однако с целью получения новых научных знаний о природе или подтверждения научных законов, а не исследования закономерностей функционирования и создания самих технических устройств.

Технические науки к началу XX столетия составили сложную иерархическую систему знаний – от весьма систематических наук до собрания правил в инженерных руководствах. Некоторые из них строились непосредственно на естествознании (например, сопротивление материалов и гидравлика) и часто рассматривались в качестве особой отрасли физики, другие (как кинематика механизмов) развивались из непосредственной инженерной практики. К началу XX столетия технические науки, выросшие из практики, приняли качество подлинной науки, признаками которой являются систематическая организация знаний, опора на эксперимент и построение математизированных теорий. В технических науках появились также особые фундаментальные исследования.

Таким образом, естественные и технические науки – равноправные партнёры. Они тесно связаны как в генетическом аспекте, так и в процессах своего функционирования. Именно из естественных наук в технические были транслированы первые исходные теоретические положения, способы представления объектов исследования и проектирования, основные понятия, а также был заимствован самый идеал научности, установка на теоретическую организацию научно-технических знаний, на построение идеальных моделей, математизацию. В то же время нельзя не видеть, что в технических науках все заимствованные из естествознания элементы претерпели существенную трансформацию, в результате чего и возник новый тип организации теоретического знания. Кроме того, технические науки со своей стороны в значительной степени стимулируют развитие естественных наук, оказывая на них обратное воздействие.

Для определения специфики технического знания и технических наук необходимо анализировать их строение. В настоящее время научно-технические дисциплины представляют собой широкий спектр различных дисциплин – от самых абстрактных до весьма специализированных, которые ориентируются на использование знаний не только естественных наук (физики, химии, биологии и т. д.), но и общественных (например, экономики, социологии, психологии и т. п.). Относительно некоторых научно-технических дисциплин вообще трудно сказать, принадлежат ли они к чисто техническим наукам или представляют какое-то новое, более сложное единство науки и техники. Кроме того, некоторые части технических наук могут иметь характер фундаментального, а другие – прикладного исследования.

3 Фундаментальные и прикладные исследования в технических науках

Прикладное исследование – это такое исследование, результаты которого адресованы производителям и заказчикам и которое направляется нуждами или желаниями этих клиентов, фундаментальное – адресовано другим членам научного сообщества. Современная техника является не только применением существующего научного знания, но имеет творческую компоненту. Поэтому в методологическом плане исследование в технической науке не сильно отличается от общенаучного. Для современной инженерной деятельности требуются не только краткосрочные исследования, направленные на решение специальных задач, но и широкая долговременная программа фундаментальных исследований в лабораториях и институтах, специально предназначенных для развития технических наук. В то же время современные фундаментальные исследования в технических науках более тесно связаны с приложениями.

Для современного этапа развития науки и техники характерно использование методов фундаментальных исследований для решения прикладных проблем. В научно-технических дисциплинах необходимо чётко различать исследования, включённые в непосредственную инженерную деятельность и теоретические исследования называемые технической теорией.

Различие между физической и технической теориями заключается в характере идеализации: физик может сконцентрировать своё внимание на наиболее простых случаях, но всё это для технической теории должно приниматься ею во внимание. Техническая теория имеет дело с более сложной реальностью, поскольку не может исключить сложное взаимодействие физических факторов. Техническая теория является менее абстрактной и идеализированной, она более тесно связана с реальным миром инженерии.

Техническую теорию создаёт особый слой посредников – «учёные-инженеры», т. к. чтобы информация перешла от одного сообщества (учёных) к другому (инженеров), необходима её серьёзная переформулировка и развитие.

Технические теории в свою очередь оказывают большое обратное влияние на физическую науку и даже в определённом смысле на всю физическую картину мира. Например техническая теория упругости была генетической основой модели эфира, а гидродинамика – вихревых теорий материи. Разделение исследований в технических науках на фундаментальные и прикладные позволяет выделить и рассматривать техническую теорию в качестве предмета особого философско-методологического анализа и перейти к изучению её внутренней структуры.

Особенность технических наук заключается в том, что инженерная деятельность, как правило, заменяет эксперимент. Именно в инженерной деятельности проверяется адекватность теоретических выводов технической теории и черпается новый эмпирический материал.

Специфика технической теории состоит в том, что она ориентирована на конструирование технических систем. Научные знания и законы, полученные естественнонаучной теорией, требуют ещё длительной «доводки» для применения их к решению практических инженерных задач.

Естественные и технические науки имеют свои специфические задачи. Для естественных наук основные задачи сводятся к познанию ещё не раскрытых явлений и процессов природы, к овладению их законов. Основные задачи технических наук заключаются в приспособлении новых открытий естественных наук для создания техники и технологии, изучении законов, процессов и явлений не в том виде, в каком они даются природой, а в том, как они проявляются в практико-преобразующей природу деятельности людей. Естествознание открывает, что может быть использовано человеком в процессе его практической деятельности, технические науки – как естественнонаучные знания могут быть использованы в интересах людей. Конечно, естественные науки не оставляют без своего внимания мир техники. Но они отражают физические, химические или биологические процессы, происходящие в технических устройствах, безотносительно к функционированию этих устройств, в то время как технические науки отражают функционирование технических устройств в их связях со строением, структурой этих устройств. В этом плане естественнонаучное знание выступает не целью, а теоретическим средством технического знания и технической практики.

Как особая сфера человеческой деятельности технические науки представляют собой область труда учёных, где ведутся преимущественно прикладные научные исследования, направленные непосредственно на разрешение проблем, возникающих в ходе технической практики людей. Технические науки, с одной стороны, аккумулируют опыт производства, изобретательства, творческой смекалки а, с другой – конкретизируют данные теоретического естествознания, переводят их на инженерный язык для определённой технической и технологической задачи. «Иначе говоря, принадлежа к науке и материальному производству, технические науки обеспечивают «перевод» достижений общественных и естественных наук на язык технических теорий и методов, непосредственно применяемых в сфере производства, и наоборот обобщают и теоретически осмысливают эмпирические знания и практические задачи, возникающие в процессе производства, для последующей передачи их в сферу фундаментальных исследований».

В технических науках основным источником знания служит эксперимент, непосредственное наблюдение, сбор опытных данных. Главную роль здесь играют методы со значительным преобладанием содержательных средств исследования над формальными. Если в естественных науках образование новых понятий определяется успехами аналитического исследования и обобщением их в теории, то в технических науках новое понятие образуется на основе опыта, результатов естественных наук и использования математического аппарата. В первом случае мысль движется от анализа объективно существующего предмета к понятию, во втором – от знания законов природы к понятию а затем уже к материальному предмету. В последнем случае понятие формируется как образ будущего, ещё не существующего предмета.

Что касается законов технических наук, то они также имеют свою специфику. По своей сущности технические законы фиксируют устойчивые, необходимые, существенные и повторяющиеся при наличии определённых условий связи материальных образований технической области человеческой деятельности. В них реализуются строго заданные параметры материальных процессов, позволяющие создавать технические устройства. Законы технических наук являются феноменологическими и динамическими законами, выражающими количественные отношения технических объектов. Базируясь на экспериментальных данных, эти законы не столь точно как законы фундаментальных наук, отражают реальные связи объективного мира лишь приблизительно. Наконец, технические законы имеют ограниченный характер, они не универсальны и всегда имеются причины, ограничивающие сферу их действия.

Следует сказать и о специфике результатов технических наук, которые выступают не только в логических формах фиксации полученного знания, но и в виде конструктивных и технологических решений, практических рекомендаций, инженерно-справочного материала. То, что в других науках проходит идеализацию, в технических науках реализуется путём моделирования. Но постепенно (и довольно быстрыми темпами) технические науки из эмпирически сложившихся наук превращаются в систему теоретического знания.

Технические науки – это сложный комплекс наук, который классифицируется по различным основаниям. Так, технические науки выделяются по отраслям знания, производства, техники. В этом случае речь идёт о прикладных исследованиях, опытно-конструкторских разработках и научном обслуживании производственных процессов. Иногда технические науки делятся по предмету знания на науки о материалах, энергии и технических устройствах. Технические науки расчленяются также на науки изучающие структуры, функции и процессные признаки технических объектов. Наконец, выделяются науки, исследующие законы и принципы построения новых технических устройств и представляющие собой теорию использования природных закономерностей в технических устройствах удовлетворяющих общественную практическую потребность, и науки изучающие технологические принципы массового производства и использования технических устройств. В этом случае говорят о технических и технологических науках и утверждают, что первые имеют функции поиска и материализации технических идей, вторые – поиск скорейшего производства технических устройств и их наилучшего использования для практики. Однако в большинстве случаев обычно выделяют общетехнические науки, дающие общую теорию технических систем (теоретическая механика, электротехника, сопротивление материалов, теплотехника, гидравлика, теория механизмов и машин, технология машиностроения и др.) и частные науки (технология сварочного производства, станки и инструменты, автоматизация производственных процессов, приборы точной механики, технология литейного производства, робототехника, мехатроника, информатика и др.). Эту структуру технических наук можно считать общепринятой.

Таким образом, как специфическая область технического знания технические науки представляют собой определённую систему научных знаний, отличную от других областей человеческого знания. Основная её особенность – нацеленность на практику, на технику. Именно через технические науки осуществляется связь всего корпуса научных знаний с техникой на протяжении всей истории науки и техники.

Вопрос №47

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: