Фундаментальные и прикладные исследования в технических науках: понятие технической теории

Классические технические науки, как хорошо известно, тесно связаны с естественными науками. Они испытывают их влияние и в процессе своего функционирования, получая от них исходные теоретические представления, а именно: идеальные объекты и понятия, способы математических описаний, а также сами идеалы научности. В то же время в технических науках все эти взаимосвязанные в новую техническую теорию элементы существенно трансформируются и в результате формируется новый тип организации теоретических знаний. Можно с полным правом сказать, что и технические науки, в свою очередь, стимулируют развитие естествознания, ставя перед ними новые проблемы и темы для исследования.

Особенность научно-технических дисциплин состоит в том, что в них инженерная деятельность часто не только дополняет эксперимент, но и заменяет его, выполняя его функцию. Именно в ней проверяется адекватность теоретических выводов и выявляется новый эмпирический материал для исследования. Поэтому научно-технические дисциплины должны доводить теоретические знания до уровня практических инженерных рекомендаций. Специфика технической теории выражается не столько в использовании ее выводов для объяснения природных процессов, протекающих в технических устройствах, или даже не только в необходимости доказательства применимости ее результатов на практике, сколько в их регулярном практическом использовании для создания этих технических устройств.

Российский ученый С.А. Христианович, исследуя движение грунтовых вод через крупнозернистые пески или щебень, показал, что в данном случае закономерность, установленная в рамках естественно-научной дисциплины, для соотношения между уклоном и скоростью фильтрации однородной несжимаемой жидкости, становится неверной, так как в ней не учитывается целый ряд важных для решения практических инженерных задач факторов. Чтобы вывести более адекватные уравнения движения грунтовых вод, Христианович строит новый идеальный объект, используя полученные в инженерной практике данные: "Пусть фильтрация происходит через грунт, заключенный в трубке настолько тонкой, что в плоскости ее поперечного сечения напор можно считать постоянным". Причем рассматривается идеализированный "случай однородного грунта, изотропного в отношении фильтрационных свойств". Для решения сформулированной таким образом теоретически проблемы привлекаются данные технически подготовленного идеализированного эксперимента. "Закон фильтрации для такого грунта, т.е. зависимость между падением напора и расходом или скоростью фильтрации, может быть установлен, например, из опытов над фильтрацией через образцы, заключенные в трубках" [1]. Далее Христианович от теоретически созданного идеального объекта переходит к исследованию грунтовых вод в земляном массиве, т.е. к реальным условиям.

В технических науках проводятся специальные теоретические (иначе говоря, специфические фундаментальные) исследования. Анализ этих исследований становится одной из важных задач современной методологии науки. Поэтому важно провести различение теоретического и эмпирического уровней технического знания. Эмпирические технические знания включают в себя практико-методические, технологические и конструктивно-технические знания. Первые связаны с деятельностью субъекта по созданию определенного продукта, вторые - это знания о взаимодействии преобразуемого объекта и используемых для этого орудий труда, т.е. в широком смысле о методах создания артефактов и принципах их применения. Конструктивно-технические знания отражают структурные и функциональные особенности различных конструктивных элементов технического устройства.

В структуре технической теории можно выделить три типа теоретических схем: функциональные схемы, имеющие целью математическое описание; "процессуальные" схемы, выделяющие в техническом устройстве протекающие в нем естественные (в особенности физические) процессы, т.е. процессы функционирования; структурные схемы, представляющие параметры и расчеты конструкции, т.е. структуры этого устройства.

В процессе становления технической теории функциональные схемы возникают на основе исходных математических моделей, а процессуальные схемы строятся на базе представлений соответствующей базовой естественнонаучной теории.

Формирование технической теории происходит, как правило, следующим образом. В начале возникает задача создания технического устройства определенного типа. Прежде всего эта задача формулируется в виде определенной структурной схемы, которая затем редуцируется до представления о физическом процессе, протекающем в данном устройстве.

Другое по технологическим наукам

Великий физик Америки
Известный американский писатель М. Уилсон в своей книге «Американские ученые и изобретатели» писал о Джозефе Генри: «Век с четвертью и целая эпоха в области знаний отделяли электростатику Франклина и электродинамику Максвелла. И большая часть этих знаний была добыта одним человеком – Дж. Генри... ...