21См.: Л. Бриллюэн, ук. соч., стр. 156 (точнее: AN = —-AS, — В. Ш.).
22Там же, стр. 154—156.
23Там же, стр. 157.
24Н, Винер. Кибернетика, стр. 166.
нутая критике в нашей философской литературе.25 Информация связана с энергией тем, что без затраты энергии ни ее передача, ни хранение невозможны, но она не является непосредственной упорядоченностью, организованностью данной формы энергии или движения (например, в частности, тепловой энергии) или материей, т. е. информация не является негэнтропией хотя она аналогична ей, более того, тождественна ей в математическом отношении. Общим у информации и физической энтропии, точнее, негэнтропии является вероятностный, статистический характер некоторого множества. Но в случае информации вероятностный характер множества относится к отражению и средствам его фиксации (сигналы, знаки), в случае же негэнтрошги вероятностный характер состояний относится уже непосредственно к самому движению. Поэтому трудно согласиться с трактовкой информационной энтропии как меры упорядоченности движения.26 Тождественность же математического выражения физической энтропии и информационной энтропии означает лишь то, что в данной математической форме отражается то общее, что присуще этим двум видам упорядоченности.
С этой точки зрения нам представляется удачной та философская интерпретация понятия информации, которая содержится в работах И. Б. Новика, считающего, что «в информации, а именно в структурности ее символов, выражается упорядоченность отражения. В этом смысле информация связывается с упорядоченным отражением. Тогда шум, естественно, будет связываться с неупорядоченным, хаотическим отражением. Количество информации оказывается мерой упорядоченности отражения, а количество шума — это мера хаотичности отражения».27
Для полноты обзора следует отметить, что в философско-кибернетической литературе существуют и несколько иные трактовки природы информации, рассматривающие последнюю не только как характеристику упорядоченности отражения, но и просто как свойство материи и ее конкретных форм, состоящее в ее организованности (т. е. упорядоченности), но безотносительно к процессу ее передачи и приему. Так, В. М. Глушков дает следующее определение информации: «Информация в самом общем ее понимании представляет собой меру неоднородности распределения материи и энергии в пространстве и во
25См. об этом подробнее: 3. Ровенский, А. Уемов, Е. Уемова. Машина и мысль. М., 1960; В. С. Украинцев. Информация и отраже ние.ВФ, 1963,№ 2.
26См., например: Е. А. Седов. К вопросу о соотношении энтропии информационных процессов и физической энтропии. ВФ, 1965, № 1.
27И. Б. Новик. Кибернетика — философские и социологические проблемы, стр. 60. См. также: И. Б. Новик. Онекоторых методологи ческих вопросах кибернетики, стр. 40—41.
времени, меру изменении, которыми сопровождаются все протекающие в мире процессы. Совершенно необязательно непременно связывать с понятием информации требование ее осмысленности, как это имеет место при обычном житейском понимании этого термина. Информацию несут в себе не только испещренные буквами листы книги или человеческая речь, но и солнечный свет, складки горного хребта, шум водопада, шелест листьев и т. д.».28
Такое определение информации нам представляется слишком широким, неоправданным с теоретической точки зрения, так как оно не раскрывает специфики этого понятия, учет которой особенно важен для понимания природы моделей, и неудачным в методологическом отношении, так как оно может быть источником самых противоречивых выводов относительно возможностей моделирования. Разумеется, не следует связывать с понятием информации требование ее осмысленности, т. е. сужать это понятие до понятия сознания, но нельзя впадать и в другую крайность, отождествляя информацию с организованностью, упорядоченностью движущейся материи. И если даже специально оговорить, что информация ие сводится к самой материи и энергии, а представляет собой лишь их форму организованности, то этим охватывается только один момент, и далеко не самый главный — момент, связанный с хранением информации. Но то, что она является фактором управления, а следовательно, используется, передается, преобразуется, — это существенное обстоятельство здесь упускается. Именно в этих процессах управления и проявляется особенно отчетливо наличие у материи не только движения (энергии), не только организованности, но и отражения как передачи организованности от одной системы к другой и использования этой организованности в управлении. Поэтому общая характеристика информации как упорядоченного отражения представляется более правильным в философском отношении исходным пунктом в ее изучении.
Будучи характеристикой отражения, понятие информации тем самым выявляет и структуру отражаемого (т. е. материи), и процесс отражения, и отраженное с точки зрения сохранения определенной упорядоченности, организованности, структурности или неоднородности. Понятие информации является таким понятием, которое позволяет философское понятие отражения сформулировать более строго в форме, поддающейся качественному и количественному, логическому и математическому анализу.
Хотя информация невозможна без определенного конкретного рода материальных носителей и конкретных способов их взаимодействий, однако в понятии информации фиксируется упоря-
28 В. М. Г л у ш к о в. Мышление и кибернетика. ВФ, 1963, № 1, стр. 36.
доченность в отвлечении от конкретных свойств материи и условии взаимодействия. «Возможность отвлекаться от многих свойств реальных носителей, — подчеркивает В. М. Глушков, — дает широкий простор для моделирования информационных процессов одной природы процессами совершенно другой физической природы, имеющими, однако, ту же самую информационную сущность. Именно на этом пути возникает абстрактное понятие информации».29
Понятие информации тесно связано с понятием изоморфизма. Поскольку процесс передачи, переработки и хранения информации предполагает сохранение определенной упорядоченности, структурности, то возникает вопрос о способе выражения характеристики этого сохранения. Другими словами, если информация, как и вообще отражение, предполагает наличие сходства в структурах взаимодействующих систем и сигналах, посредством которых это взаимодействие осуществляется, то должен быть указан способ учета и выражения этого сходства. В различных науках независимо от кибернетики и теории информации были разработаны понятия, при помощи которых общее понятие сходства уточнялось и приобретало необходимую для науки строгость, четкость, однозначность. Эти понятия, возникшие в разных науках, на разных уровнях абстракции и имевшие различную сферу применения, оказались весьма близкими друг другу. С более общей точки зрения и не без влияния кибернетики удалось найти эту связь в том, что они являются разными ступенями формализации и обобщения одного и того же понятия сходства.
Такими ступенями обобщения понятия сходства между системами относительно их элементов и структур30 в естественных науках, математике и логике явились понятия физического подобия, математического подобия, или физической аналогии, и изоморфизма (а также гомоморфизма как более общего случая изоморфизма).
Эти понятия, различаясь по степени -своей абстрактности и отвлеченности, являются ступенями выделения различных и все более общих уровней сходства между сопоставляемыми системами, ступенями движения обобщающей теоретической мысли от конкретного к абстрактному. Физическое подобие, физическая аналогия,31 о которых мы говорили выше в связи с анализом модельного эксперимента, являются этими ступенями.
29Там же, стр. 37.
30Понятиями «структура» и «элементы» мы будем пользоваться в том смысле, в каком они понимаются с философской точки зрения в книге В. И. Свидерского «О диалектике элементов и структуры» (Соцэкгиз, М., 1962).
31«Под физической аналогией я разумею то частное сходство между законами каких-нибудь двух областей науки, благодаря которому одна является иллюстрацией для другой» (Д. К. Максвелл, Избр. соч. по теории электромагнитного поля, М., 1954, стр. 54).
Еще более общим понятием сходства является разработанное в математических науках понятие изоморфизма как взаимно однозначного соответствия структур и понятия гомоморфизма. Отвлекаясь от физических, химических; и других специфических свойств и закономерностей объектов (хотя это отвлечение и не является абсолютным, что в неявной форме присуще аксиоматике математических теорий; в противном случае была бы необъяснима связь между математикой и действительностью), математика обращает внимание главным образом на структуру связей и отношений, в которых находятся любые объекты действительности. Подобный подход свойствен также такой близкой в этом отношении к математике науке, какой является кибернетика. В математическом (логико-математическом) обобщении понятие сходства становится предельно общим и вместе с тем максимально строгим, формализованным.
Следует подчеркнуть, что понятие изоморфизма является строгим только в отношении выделенных анализом элементов и отношений. Только в этих границах изоморфизм может быть полным, а системы изоморфными. Отсюда ясно, что понятие изоморфизма является относительным. Вряд ли можно вообще говорить об абсолютном изоморфизме систем, ибо это противоречит диалектическому принципу всеобщего развития и изменения. Однако в качестве предельного случая такую ситуацию можно иметь в виду.
Воспользуемся здесь следующим определением изоморфизма. Два множества fli ift изоморфны относительно отношений R и S, определенных соответственно на А и £>2, если выполняются следующие условия: 1) существует такая отображающая функция F, что под ее действием каждый член множества D\ соответствует одному и только одному члену множества D2, и 2) если, кроме того, всегда, когда члены множества Di находятся друг к другу в отношении R, их F-образы находятся в отношении S, и наоборот. Два множества будут полностью изоморфны, если они изоморфны во всех их отношениях.32
Гомоморфизм является обобщением изоморфизма, получаемым за счет отказа от требования взаимной однозначности элементов и отношений в обоих множествах. В отличие от отношений изоморфизма, гомоморфизм представляет собой отношение между двумя системами, которое не является взаимно однозначным. Если изоморфизм можно сравнить с точным переводом, то гомоморфизм, по выражению Д. Пойа, «есть своего рода система-
32 См.: L. А р о s t e 1. Towards the formal study of models in the noii-formal sciences. Synthese, 1960, vol. 12, № 2/3, p. 141. См. также определение изоморфизма и изоморфных множеств у Н. Бурбаки (Элементы математики. Общая топология. Основные структуры. Физматгиз, М-, 1958, стр. 308-309).
тически сокращенный перевод».^ Это значит, что гомоморфизм обозначает случаи меньшего сходства по сравнению с изоморфизмом. Гомоморфизм двух систем состоит в том, что одна из них становится упрощенной копией или образом другой. Если отношения фотографического отпечатка и негатива являются хорошей иллюстрацией изоморфизма, то отношения между географической (или топологической) картой и местностью являются примером гомоморфизма. Таким образом, гомоморфизм обязательно предполагает, что одна система проще другой, что осуществлены некоторые упрощения, исключение деталей, отвлечение от частностей. В этом смысле гомоморфный образ более абстрактен, чем изоморфный. Если рассматривать взаимно однозначное соответствие как предельный случай соответствия, однозначного лишь в одну сторону, то изоморфизм выступит как крайний, частный случай гомоморфизма.
Приведенное выше определение изоморфизма примечательно в том отношении, что оно включает понятие отображающей функции, что позволяет связать понятие изоморфизма с математическим понятием отображения или с отражением в математическом смысле. Математическое понятие отображения мы получим, если учтем, что под функцией понимается операция, сопоставляющая всякому элементу из одного множества (xt£ D\) элемент {Уi б Dz) из другого множества. В этом случае в математике говорят, что r/i есть значение функции на элементе xtи что это функция, определенная рассматриваемым функциональным отношением. Математики говорят также, что функция, заданная функциональным отношением D\ к D2, принимает значение из D% и что она «определена на D\» или, короче, что это отображение Z), в D2.3i
Таким образом, пытаясь уточнить гносеологическое понятие отражения или отображения, сопоставляя его на этом пути с близкими и уточняющими его понятиями информации и изоморфизма, мы пришли снова к отображению, но более узкому, хотя и более абстрактному понятию. И это не случайно, так как таким образом мы постепенно отвлекались от ряда моментов и отношений, характерных для гносеологического понимания отражения: сначала от психологических и физиологических условий отражения и вместе с тем от гносеологической стороны первичности отражаемого (материи) и вторичности отраженного (образа), затем
33Д. П о й а. Математика и правдоподобные рассуждения. ИЛ, М., 1957, стр. 49.
34Ср.: Н. Бурбаки, ук. соч., стр. 267. Для специального анализа конкретных форм и механизма, например, психического отображения было бы целесообразным разобрать различные классы отображений, чтобы Установить, какие из них имеют место в указанном случае, и затем ис пользовать данные о соответствующих отображениях для более глубо кого понимания отражения в психологии и гносеологии. Однако это не вхо- Дит в нашу задачу.
9 в. а. штофф 129
от физико-химических, энергетических средств передачи информации, наконец, от всяких качественных моментов сходства, касающихся «материала» отражаемого и отражающего, и пришли к абстрактному математическому понятию отражения как функциональной зависимости, существующей между элементами двух множеств, из которых одно является /''-образом другого. _^,- Полученное в результате последовательного, процесса абстрагирования математическое понятие отражения в отличие от философского"; уже не содержит такого признака, как первичность отражамого по отношению к отраженному. Кроме того, это понятие совершенно отвлекается от конкретных (физических и т. п.) способов обеспечения этого соответствия и ограничивается лишь заданием соответствующей математической операции, являющейся отображающей функцией. Но если мы с этой точки зрения рассмотрим и другие виды сходства, то обнаружим, что ни физическое подобие, ни физическая аналогия ничего не говорят и не должны говорить о том, какая из сопоставляемых систем первична по отношению к другой. Этот признак не входит в содержание соответствующих понятий, они от него отвлекаются. Но в философское понятие как понятие гносеологическое этот момент входит как основной.
Это свидетельствует о том, что философское понятие отражения нельзя подменять математическим или каким-нибудь другим частным аспектом, вместе с тем, конкретизируя общефилософское понятие отражения, следует учитывать все многообразие сторон и аспектов отражения, а также возможность и необходимость использовать для характеристики этих сторон в определенных рамках строгие естественнонаучные понятия.
Понятия информации, физического подобия, математической (я логической) аналогии, изоморфизма и гомоморфизма представляют собой, таким образом, необходимые средства конкретизации гносеологического понятия отражения» и они взяты из арсенала естествознания подобно тому, например, как понятия образа, представления, воображения, динамического стереотипа, рефлекса и т. д., используемые для конкретизации других аспектов отражения, берутся из арсенала психологии и физиологии.
Для характеристики отражательной функции модели нам понадобится первая группа понятий, краткая характеристика которых была дана выше.
Отражательная функция модели. Модель и аналогия
Говоря, что модели являются формами и орудиями отражения в человеческом познании внешнего мира мы, конечно, имеем в виду не элементарное отражение, а человеческое познание с его очень сложными и многообразными формами и средствами отражения. Мы имеем в виду также не только и не столько частные
130 ' '
аспекты отражения (хотя и они имеют здесь определенное значение), сколько отражение в гносеологическом плане.
В философской литературе иногда оспаривается правомерность постановки вопроса о моделях как гносеологических образах. Решительно возражают против трактовки моделей как образов объектов в философском смысле слова «образ» А. А. Зиновьев и И. И. Ревзин.35 Они считают, что такое понимание неоправданно сужает класс моделей, дает повод к смешению общих понятий гносеологии и понятий, специфических для моделирования. Хотя упомянутые авторы занимаются фактически разбором роли логических и лингвистических моделей, они, однако, пытаются дать общее определение модели, исходя из которого и выступают против понимания моделей как гносеологических образов и моделирования как формы отражения в гносеологическом смысле, т. е. как формы знания. Это определение таково: «Модель. . . есть лишь средство получения знаний (образов в философском смысле) об объектах, но еще не сами эти знания».36
С этой точкой зрения, ее основой и выводами из нее никак нельзя согласиться. Авторы пытаются искусственно противопоставить понятие модели, взятое в гносеологическом плане, конкретным, специфическим моделям, применяемым в разных науках и выполняющим различные функции, игнорируя тот факт, что гносеологическое понятие модели есть обобщение конкретных моделей и что рассмотрение понятия модели в философии, гносеологии есть итог, сводка, сумма (в известном смысле) того общего, что характеризует познавательные функции всех конкретных моделей. Поэтому нельзя и противопоставлять такие гносеологические понятия, как «образ», «отображение», и употребляемые при моделировании специфические понятия «соответствие», «отображение», «образ», а также такие понятия, как «изоморфизм», «информация». Конечно, последние понятия, и особенно в том виде, каком они употребляются в математике и технике, в конкретных применениях суть специфические понятия, но не видеть их прямой связи с соответствующими философскими понятиями, являющимися их обобщением, значит противопоставлять философию естествознанию. Нельзя считать, что в философии вообще речь идет о совершенно ином отражении, чем в конкретных науках. Конечно, науки каждый раз понимают отражение в специфическом смысле, но философ не может не замечать того общего, что имеется во всяком отражении, не перестав быть философом.
Неприемлемым также с философской точки зрения является и тезис, что модель не есть само знание, а лишь средство для его получения. Это неверно как с фактической, так и с теоретической
См.: А. А. 3 и н о в ь ев и И. И. Ревзин. Логическая модель как (ство научного исследования. ВФ, 1960, № 1, стр. 82—90. Там же, стр. 83 (курсив наш, — В. Ш.).
9* 131
стороны. Достаточно сослаться на любую, даже самую несовершенную научную модель (например, модель атома Резерфорда или модель эфира Максвелла и т. п.), чтобы убедиться в том, что модель является не только средством, но и формой знания, самим знанием. Это же относится к модели гиперболической геометрии Ф. Клейна. Доказательство непротиворечивости этой геометрии на евклидовой модели было не только средством построения теории, но одной из форм доказательства истинности геометрии Лобачевского, ее отношения к свойствам действительности, а это есть тоже определенное знание, причем уже содержательное, а не только формальное.
Наконец, если взять модели в логике, рассматриваемые как предметные области, в которых выполняются условия теории, то и эти предметные области являются отражением действительности и, следовательно, знанием, так как они являются идеализированными (т. е. упрощенными) и идеальными (т. е. отраженными в сознании) объектами.
И вообще неправильно противопоставлять средства научного i исследования знанию. Средства научного исследования могут успешно и эффективно применяться потому, что в них самих воплощены уже имеющиеся знания, и в меру этого они также являются в определенном смысле отражением действительности. Последнее соображение существенно по отношению к материальным моделям, особенно если учесть, что, прежде чем их построить в материальной форме, они предварительно конструируются в человеческой голове — идеально, в виде соответствующих образов-схем, мысленных моделей и т. п.
Как же выполняют модели эту функцию отражения внешнего мира в сознании людей? Отвечая на этот вопрос, прежде всего следует внести еще одно уточнение. В сознании, строго говоря, модели могут отражать действительность в форме идеальных, мысленных, воображаемых моделей, т. е. в форме определенных образов, психических по форме, но гносеологических по своему назначению, так как по содержанию эти образы имеют отношение к внешнему миру, отображают его. Вопрос, следовательно, сводится к выяснению специфики таких познавательных образов, какими являются мысленные модели.
Но модели выполняют эту функцию отражения и в виде материальных, вещественных моделей, которые как определенные вещи, предметы не находятся в сознании. Эти модели (как, впрочем, отчасти и любое знаковое выражение, знаковая система как таковая, т. е. как некоторое множество чернильных полосок и точек на бумаге) не являются, конечно, образами в психологическом смысле. Можно ли говорить, что такие модели отражают действительность?
Некоторые авторы дают отрицательный ответ и на этот вопрос, исходя из того, что образы могут находиться только в сознании
(представления и т. п.), а вещественные модели существуют объективно, вне сознания. Эта точка зрения представлена в упомянутой статье А. А. Зиновьева и И. И. Ревзина, ее защищает также Я. К. Рёбане. Последний, в частности, разграничивает два значения слова «модель»: 1) модельное представление и 2) физическое воспроизведение (т. е., по нашей терминологии, материальная модель) и пишет: «Первые (модельные представления) — это действительно гносеологические образы, вторые — нет. Насчет физических воспроизведений это вполне очевидно. Вряд ли согласится кто-нибудь признать миниатюрную модель плотины или электрическую модель рессоры их гносеологическими образами или отражением в сознании. Очевидно также, что они не сами фигурируют в качестве образов, а гносеологические образы отражают их».37
Проведенный выше краткий анализ понятия отражения позволяет нам иначе ответить на поставленный выше вопрос. Что касается материальных или вещественных моделей, то они отражают соответствующие объекты в одной из следующих трех форм сходства: 1) физического подобия; 2) аналогии; 3) гомоморфизма или изоморфизма.
Но ни один из этих трех видов отношений сходства еще не есть отражение в гносеологическом смысле, так как, взятые сами по себе, эти отношения ие являются гносеологически первичными или гносеологически вторичными членами отношения. Однако мы должны учесть, что ни одно из этих отношений само по себе не дает еще модели как орудия или средства познания. Эти отношения могут существовать и между различными областями, объектами и явлениями объективного мира независимо от сознания, так сказать, онтологически. Модель же — это вещь, которая создается человеком или по краГйнёй мере им сознательно выбирается среди других объектов. В том случае, когда модель создается, она строится по определенным законам и правилам, с учетом определенных опытных данных и для определенных познавательных целей. Когда же она выбирается из объектов, существующих в природе, то этот выбор основан на знании тех признаков, свойств, структуры, закономерностей модели, которые могут быть использованы для получения каких-то новых знаний о других объектах.
В самом деле, для того чтобы, скажем, собака, лягушка или дрозофила могли быть моделями, на которых изучаются закономерности высшей нервной деятельности или наследственности человека, нужно научным образом препарировать соответствующий модельный «квазиобъект» и вообще иметь определенные исходные знания о соответствующих процессах в выделенных для
37 Я. К. Р е б а н е. К вопросу об отражении объективной действительности в логической структуре мышления. Уч. зап. Тартуск. унив., 1961, вып. 111, стр. 13—14.
исследования структурах. Экспериментальное исследование дает новое знание, которое также по определенным правилам переносится на подлинный объект. Предмет или процесс, о свойствах, структуре, закономерностях л т. д. которого мы ничего не знаем и результаты изучения которого не умеем по определенным правилам переносить на другие объекты, не может служить моделью этих объектов. Поэтому в той, и только в той мере, в какой в вещественной модели воплощаются, реализуются наши знания, можно говорить, что и она является образом, отображением не только в математическом, техническом, но и в гносеологическом смысле^ Будучи формой реализации наших знаний (с целью приобретения новых знаний), вещественная модель является гносеологически вторичной по отношению к объекту, который она чшитирует. Вышеупомянутые авторы были бы правы, если бы "они ограничились утверждением, что вещественные модели не являются психическими образами, поскольку последние, конечно, существуют в голове, и только в ней. Но понятие гносеологического образа шире. Оно охватывает не только индивидуальное сознание, но и общественное, и не только сознание, но и предметную деятельность, поэтому предполагает также учет и средств реализации, воплощения и сохранения информации, которая накапливается обществом.38
Кроме того, односторонность характеристики материальных моделей только как средств, а не как образа вытекает из следующих соображений. Средствами познания являются всякая экспериментальная установка, аппарат, прибор, инструмент. Однако эти средства индифферентны к исследуемым объектам. В конструктивном отношении они не обладают и не должны обладать каким-либо сходством с ними — изоморфизмом, гомоморфизмом, подобием и т. п. Структура оптического или электронного микроскопа ничего общего не имеет со структурой изучаемой посредством этих приборов клетки или кристалла. А модель в качестве средства исследования всегда, как мы видели выше, находится в том или ином отношении сходства с объектом исследования.
Что же касается мысленных моделей, то их свойство быть гносеологически вторичными по отношению к объекту ни у кого из материалистов сомнения не вызывает. Проблема заключается лишь в том, чтобы определить, какой из видов сходства может характеризовать модель как образ действительности.
Рассмотрим случай физического подобия. Физическое подобие предполагает тождество материала модели, сохранение геометри-
38 С критикуемой точки зрения, если ее последовательно развить, нельзя было бы говорить, что полотна художников или произведения скульпторов и т. п. являются образами действительности. Однако мы так говорим, имея в виду те идеи и образы, которые уже запечатлены в художественных произведениях, а не только существуют в сознании художника.
ческого подобия и постоянство критериев подобия. Другими сло вами, физическое подобие означает различия между моделью и объектом лишь в пространственном масштабе или шкале времени при условии одинаковости численного значения соответствующих критериев подобия. Но при этом моделирование имеет смысл, когда все эти условия фиксированы в вещественной модели, под дающейся эксперименту, со всеми вытекающими отсюда возмож ностями практических действий. 7{_
В каком же смысле можно было бы говорить, что мысленные модели являются физически подобными объекту? Во-первых, в том, что они как образы-представления являются таковыми вследствие физиологических особенностей их формирования.
В этом плане, например, обсуждается проблема образа в книге В. С. Тюхтина,39 который критикует метафизические воззрения на образ и отвергает понимание образа с точки зрения механизмов его формирования как физически подобной модели объекта, противопоставляя этому пониманию толкование образа как формы модели-сигнала. Здесь, как и у некоторых других авторов (Н. А. Бернштейн, Л. М. Веккер), понятие модели служит средством познания природы психического образа. Мы же ставим себе другую цель, а именно раскрыть специфику модели как гносеологического образа.