Аналогия в науке и технике

Р’ науке рассуждения РїРѕ аналогии применяются столь же широко, как Рё РІРѕ всех РґСЂСѓРіРёС… областях человеческой деятельности. Этому совершенно РЅРµ мешает то, что аналогия дает РЅРµ твердое знание, Р° только более или менее вероятные предположения. Причем нельзя сказать, что ученые используют РїРѕ преимуществу строгие аналогии, вероятность заключений которых относительно высока. Разумеется, ученые стремятся – Рё РІ общем небезуспешно – именно Рє такого СЂРѕРґР° аналогиям. РќРѕ вместе СЃ тем РІ научном творчестве, наряду СЃ самыми точными РёР· всех встречающихся аналогий, РЅРµ редки весьма приблизительные, Р° то Рё просто поверхностные уподобления.

Объяснение этого – в сложности процесса научного познания и в многообразии тех задач, которые решаются в науке с помощью аналогий.

Точная аналогия – конечно, идеал ученого. Она возможна, однако только в достаточно развитых областях знания. На начальных стадиях исследования обычно приходится довольствоваться примерными уподоблениями.

Далее, ученый может обращаться к аналогии с разными целями. Она может привлекаться, чтобы менее понятное сделать более понятным, представить абстрактное в более доступной, образной форме, конкретизировать отвлеченные идеи и проблемы и т.д. По аналогии можно также рассуждать о том, что пока недоступно прямому наблюдению. Она может служить средством выдвижения новых гипотез, являться своеобразным методом решения задач посредством сведения их к ранее решенным задачам и т.д.

В конечном счете именно цель рассуждения определяет характер аналогии. В одних случаях требуется предельно точная аналогия, в других полезной может оказаться свободная аналогия, не стесняющая творческое воображение и фантазию исследователя.

Французский инженер С.Карно, заложивший в начале прошлого века основы теории тепловых машин, смело уподобил работу такой машины работе водяного двигателя. Физическая аналогия между переходом тепла от нагретого тела к холодному и падением воды с высокого уровня на низкий – пример строгой аналогии, опирающейся на существенные черты уподобляемых объектов. В истории физики есть и примеры весьма свободных аналогий, сыгравших вместе с тем важную роль в развитии этой науки. Так, И.Кеплер, открывший законы движения планет, уподоблял притяжение небесных тел взаимной любви. Солнце, планеты и звезды он сравнивал с разными обликами бога. Эти сопоставления кажутся сейчас по меньшей мере странными. Но именно они привели Кеплера к идее ввести понятие силы в астрономию.

И.Гутенберг пришел к идее передвижного шрифта по аналогии с чеканкой монет. Так было положено начало книгопечатанию, открыта «галактика Гутенберга», преобразовавшая всю человеческую культуру.

Первая идея Э.Хау, изобретателя швейной машины, состояла в совмещении острия и ушка на одном конце иглы. Как возникла эта идея – неизвестно. Но главное его достижение было в том, что по аналогии с челноком, используемым в ткацких станках, он изготовил шпульку, которая продергивала дополнительную нить через петли, сделанные игольным ушком, и таким образом родился машинный шов. В.Вестингауз долго бился над проблемой создания тормозов, которые одновременно действовали бы по всей длине поезда. Прочитав случайно в журнале, что на строительстве тоннеля в Швейцарии буровая установка приводится в движение сжатым воздухом, передаваемым от компрессора с помощью длинного шланга, Вестингауз увидел в этом ключ к решению своей проблемы.

Рассуждение РїРѕ аналогии дало РІ науке РјРЅРѕРіРёРµ блестящие результаты, нередко совершенно неожиданные.

В XVII в. движение крови в организме сравнивали с морскими приливами и отливами. Врач В.Гарвей ввел новую аналогию с насосом и пришел к фундаментальной идее непрерывной циркуляции крови.

Химик Д.Пристли воспользовался аналогией между горением и дыханием и благодаря этому смог провести свои изящные эксперименты, показавшие, что растения восстанавливают воздух, израсходованный в процессе дыхания животных или в процессе горения свечи.

Д.Гершель обнаружил, что пламя спиртовки становится ярко-желтым, если поместить в него немного поваренной соли. А если посмотреть на него через спектроскоп, то можно увидеть две желтые полосы из-за присутствия натрия. Гершель высказал мысль, что сходным путем можно обнаружить присутствие и других химических элементов, и впоследствии его идея подтвердилась и возник новый раздел физики – спектроскопия.

И.Мечников размышлял о том, как человеческий организм борется с инфекцией. Однажды, наблюдая за прозрачными личинками морской звезды, он бросил несколько шипов розы в их скопление; личинки обнаружили эти шипы и «переварили» их. Мечников тут же связал этот феномен с тем, что происходит с занозой, попавшей в палец человека: занозу окружает гной, который растворяет и «переваривает» инородное тело. Так родилась теория о наличии у животных организмов защитного приспособления, заключающегося в захватывании и «переваривании» особыми клетками – фагоцитами – посторонних частиц, в том числе микробов и остатков разрушенных клеток. Г.Мендель из своих простых опытов над горохом вывел путем аналогии следствия, которые привели к концепции доминантных и рецессивных признаков у всех живых организмов.

Д.Менделеев расположил химические элементы в порядке возрастания их атомного веса и упорядочил их в строки и колонки на основе сходства свойств. Однако в построенной на основе этих принципов таблице оказались пробелы. Все известные в то время элементы были распределены, а места 21-е, 31-е и 32-е таблицы остались незаполненными. Менделеев предположил, что эти места должны быть заняты еще не открытыми элементами. На основе известных элементов, занимающих аналогичные места в системе, он указал количественные и качественные свойства трех этих элементов. Вскоре они были открыты, и предсказание Менделеева блестяще подтвердилось.

Р“.Лейбниц СѓРїРѕРґРѕР±РёР» процесс логического доказательства вычислительным операциям РІ математике. Вычисление СЃСѓРјРјС‹ или разности чисел осуществляется РЅР° РѕСЃРЅРѕРІРµ простых правил, принимающих РІРѕ внимание только форму чисел, Р° РЅРµ РёС… смысл. Результат вычисления однозначно предопределяется этими РЅРµ допускающими разночтения правилами, Рё его нельзя оспорить. Лейбниц попытался умозаключение преобразовать РІ вычисление РїРѕ строгим правилам. РћРЅ верил, что если это удастся, то СЃРїРѕСЂС‹, обычные между философами РїРѕ РїРѕРІРѕРґСѓ того, что твердо доказано, Р° что нет, станут невозможными, как невозможны РѕРЅРё между вычислителями. Вместо СЃРїРѕСЂР° философы РІРѕР·СЊРјСѓС‚ РІ СЂСѓРєРё перья Рё скажут: «Давайте посчитаем». Примерно через РґРІР° столетия аналогия между математическими Рё логическими операциями произвела переворот РІ формальной логике Рё привела Рє современному этапу РІ развитии этой науки – математической логике.

Аналогия между живыми организмами и техническими устройствами лежит в основе бионики. Это направление кибернетики изучает структуры и жизнедеятельность организмов; открытые закономерности и обнаруженные свойства используются затем для решения инженерных задач и построения технических систем, приближающихся по своим характеристикам к живым системам.

Таким образом, умозаключение по аналогии не только позволило объяснить многие новые явления и сделать неожиданные и важные открытия, оно привело даже к созданию новых научных направлений или к коренному преобразованию старых.