Мысленный и математический (вычислительный) эксперимент

Здесь необходимо отметить, что важную роль в научном познании играет такая специфическая разновидность эксперимента, как мысленный эксперимент. В экспериментах такого рода реальные приборы, экспериментальные установки и ситуации заменяются совокупностью мысленно сконструированных приборов, экспериментальных установок и ситуаций, а реальный эксперимент, зачастую очень трудоемкий, дорогой, опасный и длительный, заменяется его мысленным осуществлением. Многие исследователи справедливо подчеркивают, что Г. Галилей считается создателем науки Нового времени не в последнюю очередь потому, что он совершенно сознательно и очень продуктивно стал пользоваться именно этим видом эксперимента. Именно с помощью мысленных экспериментов ему удалось ввести соответствующие теоретические (идеальные) объекты: идеально гладкие поверхности, шары, падающие в отсутствие сопротивления среды, - а затем, уже оперируя такими объектами, заложить основы новой, неаристотелевой механики. Мысленный эксперимент широко использовался и другими выдающимися исследователями. Хорошо известны мысленные эксперименты, с помощью которых А. Эйнштейн создал сначала частную, а затем и общую теорию относительности. Первый из них заключался, напоминаем, в попытке представить наблюдателя, движущегося вслед за электромагнитной волной со скоростью света (со скоростью распространения электромагнитного поля). В связи с этим экспериментом Эйнштейна занимал вопрос: как будет выглядеть эта электромагнитная волна для такого наблюдателя? С точки зрения классической физики, эта волна должна быть неподвижна относительно такого наблюдателя. Неподвижность электромагнитной волны противоречила интуиции Эйнштейна. Это противоречие между интуитивным пониманием указанного мысленного эксперимента и пониманием его классической физикой подтолкнуло великого физика к формулировке принципа относительности и принципа постоянства скорости света, а затем – к созданию названной теории. Второй упомянутый выше эйнштейновский мысленный эксперимент («лифт Эйнштейна») иллюстрирует то, что в физике называется принципом эквивалентности (локального тождества сил инерции и сил гравитационного поля). Именно размышляя над этим мысленным экспериментом, Эйнштейн пришел к идее геометризации гравитационного поля, к идее, лежащей в основе общей теории относительности.

Упомянем здесь также такую разновидность эксперимента, какой является математический или вычислительный эксперимент. Осуществление такого эксперимента предполагает, как правило, построение соответствующих реальным экспериментальным ситуациям математических, компьютерных моделей. Такого рода эксперименты добавляют к указанным преимуществам мысленных экспериментов (безопасность, относительная дешевизна, быстрота проведения и т.п.), сравнительно с экспериментами реальными, точность в расчете количественных показателей, а также возможность осуществления множества вариантов эксперимента одного типа, отличающихся друг от друга значением тех или иных параметров (начальных условий и т.п.). В современной науке реальные, математические и мысленные эксперименты многообразно переплетены друг с другом.

Поиск по сайту: