Гносеологическая функция приборов

Все вещи раскрывают свои свойства через взаи­модействия. Очевидно, что первой формой взаимодей­ствия, в результате которого человек получает инфор­мацию о реальности, есть взаимодействие объектов через информационного посредника с самими органа­ми чувств. Эти последние, как подчеркивал В.А. фок, в известных случаях могут рассматриваться как устрой­ства, аналогичные приборам, т. е. как своего рода пер­вичные приборы. Каждый такой прибор работает впол­не автономно (хотя и в координации с другими). Сен­сорный аппарат человека представляет собой поэтому многоканальную систему получения информации. Каж­дый канал, начинающийся с сетки отдельных перифе­рических рецепторов, передает информацию, которая заканчивается ощущением строго определенной мо­дальности'(зрительной, слуховой и др.).

Поскольку органы чувств как механизм приспо­собления к экологической и социальной среде сложи­лись в результате длительной эволюции человека, то сенсорная информация поступает в сознание на языке «чувственных данных», семантика которого понятна субъекту и в этом смысле не требует никакой особой интерпретации. Будучи исходной и потому не своди­мой к какому-либо еще более глубокому уровню, эта первичная семантика может интерпретироваться на языке более высоких этажей, в частности, на уровне восприятия. Здесь семантика возникает на базе меха­низма свертывания и предметного истолкования «чув­ственно данного». Язык восприятий является более богатым и в этом смысле более адекватным действи­тельности. Обычно человек уже в раннем детстве на­учается истолковывать «чувственно данные» в форме восприятий, используя такие отработанные в предмет­ной деятельности операции, как отождествление, ка­тегоризация, классификация, узнавание и др. Следую­щий уровень интерпретации данных ощущения и вос­приятия — это описание и объяснение наблюдаемых явлений, осуществляемое на основе системы научных абстракций, в контексте эмпирического уровня функ- .,— ционирования знания.

В каких же случаях возникает необходимость во включении в гносеологическую ситуацию приборов как особого класса посредников? Введение приборов в процесс познания обусловлено целым рядом важных обстоятельств, связанных с необходимостью: 1) преодо­ления ограниченности органов чувств; 2) преобразова­ния информации об исследуемом объекте в форму, доступную чувственному отражению; 3) создания экс­периментальных условий для обнаружения объекта;

4) получения количественного выражения тех или иных характеристик объекта. Таким образом, перед нами особый тип гносеологической ситуации, который ко­ротко можно назвать приборным.

Что же такое прибор? Прибором можно назвать познавательное средство, представляющее собой ис­кусственное устройство или естественное матери­альное образование, которое человек в процессе позна­ния приводит в специфическое взаимодействие с ис­следуемым объектом с целью получения о последнем полезной информации.

Очевидно, что тот или иной материальный объект выступает в функции прибора не сам по себе, а лишь тогда, когда он присоединен к органам чувств в каче­стве особой надстройки над ним и служит специфи­ческим передатчиком информации. Каковы условия этого присоединения? Взаимодействие прибора и объекта должно приводить к такому состоянию реги­стрирующего устройства, которое может быть непос­редственно зафиксировано органами чувств в виде макрообраза. Данное положение подчеркивают мно­гие авторы (И. Бор, М.А. Марков, В.А. Фок). Оно выте­кает, в частности, из того факта, что сам человек «фи­зически, как орудие исследования, представляет со-- бой макроскопический прибор»!.

Все приборы можно условно разделить на два клас­са — качественные и количественные. Приборы пер­вого класса вводятся в познавательную ситуацию в тех случаях, когда исследователя интересует информация

' Марков М.А. О природе физического знания // Вопросы фи-лософии, 1947. № 2. С. 152.

о качественной стороне объекта, причем последняя не может быть получена непосредственно с помощью органов чувств ввиду ограниченности последних.

Важнейшая познавательная функция приборов первого класса состоит в максимальном усилении и расширении познавательных возможностей органов чувств. Однако в зависимости оттого, как тот или иной прибор выполняет данную функцию, все они могут быть разделены на три типа: 1) усилители, 2) анализа­торы, 3) преобразователи¹. Рассмотрим каждый из этих типов в отдельности.

Приборы-усилители. Приборы данного типа при­меняются в тех случаях, когда идущие от объекта сиг­налы остаются в обычных условиях за порогом ощуще­ний или когда особенности среды затрудняют их не­посредственное отражение. Очевидно, что воздействие прибора на сигнал изменяет в последнем лишь его характеристики как физического носителя информа­ции. Другими словами, прибор-усилитель (например, микроскоп) должен так изменить сигнал, чтобы он стал доступен соответствующему органу чувств, при этом сохраняется инвариантной передаваемая сигналами информация. Во всех случаях техническая задача при­боров-усилителей состоит в том, чтобы доставлять сиг­налы любым возможным способом от исследуемого объекта к органам чувств, не меняя при этом качествен­ную определенность выходного сигнала по сравнению с сигналом на входе.

С каким бы типом качественных приборов человек ни имея дело, в конечном счете он получает информа­цию в виде чувственного образа. Однако в зависимо­сти от используемого типа прибора гносеологический статус названного образа может быть различным. Как известно, любой чувственный образ представляет со­бой результат наложения двух противоположных про­цессов и соответственно двух структур — структуры, объективированной в информационном посреднике, и структуры, связанной с характером соответствующей

' Лазарев Ф.В., Трифонова М.К. Роль приборов в познании и ихлрклассификация // Философские науки, 1970. №6

интерпретативной матрицы воспринимающей систе­мы. Аналогично этому «приборные данные», или фак­ты, несут в себе момент двойственности: с одной сто­роны, они определяются объектом самим по себе и в этом смысле выступают как нечто самодостаточное и первичное по отношению к какой бы то ни было тео­рии, с другой стороны, факты предполагают теорети­ческий контекст их прочтения, и в этом смысле обяза­тельно выступают как «теоретически нагруженные», как нечто такое, что должно быть вписано в концепту­альную рамку.

Применяя приборы-усилители в процессе позна­ния, человек получает в каждом конкретном случае образ, который, будучи взятый с точки зрения конеч­ного результата отражения, сохраняет гносеологичес­кий статус непосредственного чувственного образа исследуемого объекта. Из сказанного вытекает, что те­оретическая картина явления, которую наблюдатель воссоздает с помощью приборов-усилителей, может быть на заключительной стадии описана без всякого упоминания о самом приборе. Другими словами, про­исходит элиминация прибора из конечного познава­тельного результата.

Приборы-анализаторы. Необходимость использова­ния приборов-анализаторов связана с особенностями самого исследуемого объекта по отношению к постав­ленной задаче. В функцию прибора здесь не входит какое бы то ни было изменение сигналов, идущих от объекта; техническая задача приборов-анализаторов (например, спектроскоп, хроматографическая бумага и т. п.) состоит в том, чтобы путем непосредственного воздействия на исследуемый объект (в частности, пу­тем механического, физического или химического его разложения) преобразовать его в такую форму, что появляется возможность получить с помощью органов чувств новую дополнительную информацию.

Рассмотрим в связи с этим один конкретный при­мер. Допустим, требуется определить химический со­став вещества спектральным методом. Для этого преж­де всего получают спектрограмму — визуально наблю-даемое распределение спектральных линий вещества

на пластинке. Расшифровка спектрограммы осуществляется путем сравнения ее со стандартной спектрограммой, на которой против каждой линии указана соответствующая длина волны. Очевидно, что эталон­ный образец заключает в себе лишь ранее получен­ное знание и как таковой не может дать эксперимен­татору никакой новой информации. Сравниваемый образец, взятый сам по себе, также не может доста­вить интересующую исследователя информацию. Лишь соединение обоих образцов в рамках особой познавательной операции сравнения (и лишь в том случае, когда названная операция позволяет произве­сти идентификацию образцов) приводит к получению новой информации.

В чем суть идентификации с гносеологической точки зрения? Непосредственно поступающая при сопоставлении образцов сенсорная информация позво­ляет лишь установить тождество или различие тех или иных сравниваемых линий. То обстоятельство, что две какие-либо линии оказались в результате сравнения отождествлены, ведет, однако, к важным следствиям. Дело в том, что в отношении линий на стандартной спектрограмме наблюдатель располагает дополнитель­ной информацией (ведь каждая линия здесь однознач­но связана с соответствующей длиной волны, а длина волны — с соответствующим химическим элементом). В результате идентификации вся дополнительная ин­формация необходимо переносится на опознаваемый объект. Значит, новая информация возникает в резуль­тате переноса (посредством умозаключения) накоплен­ной ранее информации (так называемой априорной информации) на исследуемый объект.

По существу, идентификация позволяет осуще­ствить выбор из всех возможных линий на эталоне какой-то одной линии и тем самым снять исходную неопределенность. А это значит, что мы можем подсчи­тать и количество полученной информации. Отсюда ясно, что эталон представляет собой набор интерпре­тированных элементов некоторого языка, который дан наблюдателю заранее. Таким образом, все возможные ответы, каждый из которых может дать производимый

эксперимент на поставленный вопрос, известны зара­нее и выражены на понятном наблюдателю языке.

Таким образом, хотя восприятие, полученное с помощью прибора-анализатора, возникает в результа­те непосредственного воздействия выходного сигнала на соответствующий орган чувств, его соотнесение с исходным объектом оказывается опосредованным.

Из сказанного можно сделать вывод о том, что картина явления, которую воссоздает исследователь с помощью прибора-анализатора, предполагает в извес­тной степени необходимость учитывать тот вклад, ко­торый вносит прибор в конечный результат познания (опосредование второго порядка).

Приборы-преобразователи. По существу, любой прибор можно рассматривать как преобразователь входных сигналов, идущих от исследуемого объекта, в выходные сигналы, несущие полезную информацию в форме, удобной для восприятия или технического использования. Уже простейший оптический усили­тель — линза — в известном отношении преобразует падающий на нее пучок света. Но это преобразова­ние не носит качественного характера.

Исходя из вышесказанного, целесообразно прибо­рами-преобразователями в собственном смысле слова называть особый тип приборов, предназначенных для изучения класса явлений, объективные свойства кото­рых таковы, что информация о них не может быть в принципе получена непосредственно с помощью ор­ганов чувств (равно как и с помощью приборов ранее рассмотренных типов) без качественного преобразова­ния носителя информации (например, электромагнит­ное поле, инфракрасное излучение, ультразвук и т. п.). Примером одного из первых приборов-преобразовате­лей служит телескоп, изобретенный Г. Галилеем в на­чале XVII века.

Для получения информации о таких явлениях, как электромагнитное поле, радиация и т. п., необходимо найти или создать искусственное материальное обра­зование, которое обладало бы свойством характерным образом изменяться под влиянием изучаемого явления. При этом указанное изменение должно обладать сле­

дующими свойствами: во-первых, быть непосредствен­но воспринимаемым органами чувств; во-вторых, по нему можно было бы судить о самом объекте исследо­вания. Частным случаем приборов такого типа явля­ются приборы-индикаторы, функция которых давать сведения о присутствии либо отсутствии искомого явления в исследуемой среде.

При конструировании приборов-преобразователей обычно используют достаточно известные и простые зависимости между физическими величинами, напри­мер, механическое воздействие электрического тока и магнитного потока, расширение тел при нагревании, упругая деформация материалов под действием силы.

Показания прибора, на основании которых экспе­риментатор судит об исследуемом свойстве или явле­нии, представляет собой конечное звено причинно-следственной связи «объект— прибор». При этом предполагается, что связь причины и следствия носит однозначный характер, т. е. изменения в приборе (вто­ричная структура) строго соотносятся с однозначно определенным классом явлений, вызывающих это из­менение (первичная структура). Очевидно, что показа­ния прибора (следствие) интересуют наблюдателя не сами по себе в качестве чувственного образа регист­рирующего устройства, а лишь как сигналы, несущие информацию об исследуемом объекте (причине). Так, в электроскопе, служащем для обнаружения заряда на телах, можно визуально наблюдать по поведению ли­сточков алюминия или станиоля присутствие или от­сутствие электрических зарядов.

Каковы условия использования любого природно­го объекта в качестве прибора-преобразователя? Вза­имодействие прибора и исследуемого предмета может быть эффективно использовано в целях познания лишь при наличии предварительного знания о свойствах и принципе действия прибора так называемых титуль­ных данных¹. Фиксируя изменения, произошедшие в приборе в процессе эксперимента, с помощью наблю-

' См.: СулК. Пузырьковая камера. Измерения и обработка данных. М., 1970.

дения за регистрирующим устройством, ученый полу­чает такой материал чувственных данных, значение и смысл которого он может расшифровать лишь опира­ясь на уже имеющуюся у него информацию о тех ка­узальных связях и закономерностях, которые положе­ны в основу функционирования прибора. Получение информации с помощью прибора-преобразователя связано с «умозаключением» от следствия к причине. Другими словами, информация, которую получает на­блюдатель в виде «показаний прибора», носит услов­ный характер. Она предполагает принятие двух по­сылок:

1) достоверность тех физических гипотез, которые лежат в основе конструкции прибора;

2) техническая исправность прибора.

Вторая посылка, вообще говоря, предполагается во всех случаях применения прибора любого типа. Одна­ко для приборов-преобразователей она имеет особое значение. Все дело в своеобразии гносеологического статуса чувственного образа, получаемого посредством прибора данного типа.

Неисправность приборов первых двух типов часто может быть замечена по характеру самих показаний прибора прежде всего благодаря избыточной инфор­мации о получаемых наблюдателем данных. Напротив, в приборах-преобразователях сигналы о тех или иных характеристиках исследуемого объекта хотя и носят чувственно воспринимаемый характер, но не воссоз­дают никакого чувственного образа самого объекта познания и поэтому не доставляют какой-либо допол­нительной информации, на основании которой можно было бы судить об истинности показаний прибора. Чувственные данные по отношению к объекту опосре­дованы принятыми посылками, что можно было бы назвать опосредование третьего порядка. Воспринима­ется не само изучаемое явление, а его изоморфное отображение в виде некоторой структуры. Например, наблюдаемый трек элементарной частицы в камере Вильсона есть не более чем «макрослед» микропроцес­са. При анализе показаний прибора экспериментатор исходит из того, что существует известный изоморфизм

между структурой следа и самим микрособытием. О структуре следа можно судить по координатам сле­да, его длине, радиусе кривизны, изменению направ­ления и другим характеристикам. Наличие изоморфиз­ма и представляет собой средство перевода языка чув­ственных данных на язык теории.

В отличие от приборов-усилителей здесь уровень процесса восприятия и процесса интерпретации каче­ственно различны. На уровне восприятия показания прибора выступают как сама отраженная реальность, на уровне же интерпретации эти показания есть лишь форма кодирования идущей от отображаемого объекта информации. Поэтому перед субъектом возникает по­знавательная задача — найти с помощью концептуаль­ных средств объективное соответствие между иссле­дуемым явлением и его отображением в виде прибор­ных данных, поскольку такое соответствие не дано субъекту непосредственно. Установив способ переко­дировки, субъект может от показаний прибора перей­ти к самому явлению.

В большинстве случаев при применении приборов-преобразователей мы сталкиваемся с ситуацией, ког­да нельзя описать сущность изучаемого явления, не упоминая о приборе. Очевидно, анализируя прибор именно этого типа, М.А. Марков писал: «Прибор вхо­дит в само определение явления. Например, в само понятие, в само определение электрического поля вхо­дит упоминание о пробном заряде; напряженность электрического поля есть сила, действующая на еди­ницу пробного заряда...»!. Таким образом, прибор-пре­образователь не может быть элиминирован ни на уров­не восприятия (ибо как посредник он никогда не дан «изнутри» по отношению к наблюдателю), ни на уров­не интерпретации (ибо упоминание о нем входит в само определение явления).

Приборы-регистраторы. В соответствии с приня­той нами классификацией, приборы-регистраторы являются приборами третьего класса. Их основная

' Марков М.А. О природе физического знания // Вопросы фи-лшлософии, 1947, №2. С. 153.

функция — регистрация и хранение полезной инфор­мации в форме, допускающей последующее ее вос­приятие (в том числе с помощью приборов-усилите­лей), анализ, сравнение и измерение. Самый типич­ный пример — фоторегистрация на чувствительной эмульсии.

Регистратор (так же, как и измеритель) может быть прибором каждого из рассмотренных выше трех типов. Так, хронограмма является одновременно и анализатором и регистратором. В отличие от прибо­ров первых двух классов регистраторы обязательно предполагают получение показаний прибора в виде документа (фотопленки, магнитофонная лента, перфо­карта и т. п.).

В специальной литературе обычно упоминаются два основных способа регистрации исследуемых явле­ний в виде документов — аналоговый и цифровой. Примером первого способа может служить рычаг-регистратор, царапающий закопченную ленту цилин­дра при вращении последнего и воспроизводящий в виде графической кривой эволюцию во времени изу­чаемого параметра. Для регистрации цифровых дан­ных в последнее время широко используются запоми­нающие устройства на ферритовых сердечниках.

Кроме двух основных способов регистрации, суще­ствует еще один способ, который мы условно называем «аналитическим» (поскольку он связан в первую очередь с приборами-анализаторами). В качестве документов здесь выступают спектрограммы, хроматограммы и т. п.

Что нового несут с собой приборы-регистраторы с гносеологической точки зрения? Их отличительная черта состоит в том, что они позволяют многократно воспринимать одно и то же явление, зафиксированное на фотографии, кинопленке, осциллограмме и т. п. Это свойство становится особенно важным, когда возни­кает задача изучить какое-либо уникально и быстро протекающее событие (падение метеорита, распад элементарной частицы и т. п.). Возможность длитель­ного хранения информации, полученной с помощью регистраторов, создает ряд других преимуществ в восприятии и переработке информации.

Аналоговый способ регистрации явления в виде графической кривой позволяет исследователю непре­рывно следить за динамикой процесса и переводить воспринимаемую картину на теоретический язык. При аналитическом способе документ представляет собой набор статистических образов (спектрограмм), для расшифровки которых используется описанная выше операция сравнения. Что касается цифрового способа, то он с самого начала позволяет регистрировать явле­ние на концептуальном языке количественных данных.

Приборы 4-го класса. Особый (четвертый) класс приборов составляет так называемые измерительные информационные системы (ИИС).

Традиционные качественные приборы предназна­чены, как правило, для одновременного измерения установившегося значения одной величины. Эти при­боры поэтому оказывается непригодными, когда тре­буется быстрое получение информации. Все чаще ИИС используются также в случаях, когда объект, от кото­рого экспериментатор желает получить информацию, находится в недоступной для человека среде — глуби­нах океана, на другой планете, в космосе и т. п. Так, был создан, например, ракетный спектрограф, пред­назначенный для фотографирования коротковолновой области спектра солнца.

Использование ИИС имеет целью получение мет­рической информации непосредственно от объекта исследования и, как правило, сочетает в себе опера­ции измерения и контроля. Обе эти операции можно описать теоретико-информационными методами*. Так как получение результатов при измерении или конт­роле включает в себя элемент случайности, их право­мерно рассматривать как случайные события, а сам эксперимент — как ситуацию, в которой они осуще­ствляются. Как известно, в теории информации анали­зируются такие ситуации, в которых проявление того или иного возможного события не может быть одно­значно предсказано. Дать более полное описание та-

' См. Рабинович В.И., Цапенко М.П. Информационные характе-лпс ристики средств измерения и контроля. М.: Энергия, 1968.

кой ситуации — значить охарактеризовать вероятность появления каждого из событий.

Получение информации об объекте с помощью любого прибора — всегда процедура материальная. Если между объектом и субъектом отсутствует связы­вающий их информационный поток (хотя бы в виде единичного сигнала), то такой объект оказывается зам­кнутой для наблюдения системой. Всякое опытное по­знание поэтому требует установления взаимодействия между наблюдателем и системой, что неизбежно ведет к известному возмущению этой последней. Указанное возмущение нельзя свести к нулю: для взаимодействия необходимо, чтобы в нем участвовал хотя бы один квант энергии.

Установив информационную связь с наблюдаемым объектом, субъект оказывается элементом некоего не­делимого целого, в рамках которого ввиду квантовой природы взаимодействия теряется четкое разграниче­ние между наблюдением и исследуемой системой. Поскольку соединяющее объект и субъект квантовое взаимодействие принадлежит взаимно и неделимо обоим элементам познавательной ситуации, то субъект лишается возможности узнать, какая часть результата наблюдения вызвана им самим и какая относится к собственно объекту.

Осознание принципиального характера этого об­стоятельства имеет особое значение при построении интерпретации квантовой механики, изучающей явле­ния микромира и формулирующей законы поведения микрообъектов.