Техническая теория: структура и функции.

Основные понятия:теория,техническая теория, техникознание, абстрактный технический объект, теоретическая схема.

В общем виде теория - определенная абстракция (идеализация). Но суть идеального объекта различна в естествознании и техникознании. В естествознании целевая установка познания (определенного среза действительности) - естественная действительность, а для техникознания целевая установка познания - "идеальная конструкция". Техническая теория имеет дело с более сложной реальностью, поскольку не может элиминировать сложное взаимодействие физических факторов, имеющих место в машине, т.е. является менее абстрактной и идеализированной, более тесно связана с реальным миром инженерии.

Техническая теория - система обобщенного знания о технических объектах и их системах.

В технической теории важную роль играет разработка особых операций перенесения теоретических результатов в область инженерной практики, установление четкого соответствия между сферой абстрактных объектов и конструктивными элементами реальных технических систем, что соответствует фактически теоретическому и эмпирическому уровням знания. О соотношении эмпирического и теоретического в техникознании см. Тема 3, §1.

В научно-технических дисциплинах необходимо четко различать исследования, включенные в непосредственную инженерную деятельность, и теоретические исследования, называемые технической теорией. Специфика технической теории состоит в том, что она ориентирована на конструирование технических систем.

Процесс формирования технической теории связан с переходом от идеальных естественно-научных объектов и понятий к собственно идеальным техническим объектам. Например, формирование основных понятий фундаментальной технической науки (теории механизмов и машин: "машина", "механизм" и др. связано с переходом от понятий теории твердого тела к понятиям теоретической механики). Идет перенос (адаптация) представлений, выработанных в рамках естественных наук, в сферу техникознания (классический редукционизм) или "снятие".

Фиксируется несколько уровней теоретических схем технической теории:

1) Функциональный - ориентированный на математическое описание объекта или процесса.

2) Динамичный - описывающий естественные процессы, происходящие в техническом объекте.

3) Структурный - дающий конструктивные параметры и инженерные расчеты объекта.

Структура технической теории:

Теоретические схемы представляют собой совокупность абстрактных объектов, ориентированных как на применение соответствующего математического аппарата, так и на мысленный эксперимент, т.е. на проектирование возможных экспериментальных ситуаций. В теоретических схемах задается образ исследуемой и проектируемой технической системы.
Абстрактные объекты, входящие в состав теоретических схем математизированных теорий, представляют собой результат идеализации и схематизации экспериментальных объектов. Теоретические схемы представляют собой особые идеализированные представления (теоретические модели), которые часто выражаются графически. Примером их могут быть электрические и магнитные силовые линии, введенные М. Фарадеем в качестве схемы электромагнитных взаимодействий. Г. Герц использовал и развил далее эту теоретическую схему Фарадея для осуществления и описания своих знаменитых опытов. Например, он построил изображения так называемого процесса «отшнуровывания» силовых линий вибратора, что стало решающим для решения проблемы передачи электромагнитных волн на расстояние и появления радиотехники, и анализировал распределение сил для различных моментов времени. Герц назвал такое изображение «наглядной картиной распределения силовых линий». Представители научного сообщества всегда имеют подобное идеализированное представление объекта исследования и постоянно мысленно оперируют с ним. В технической же теории такого рода графические изображения играют еще более существенную роль.

Первые технические теории строились по образцу физических, в которых, наряду с концептуальным и математическим аппаратом, важную роль играют теоретические схемы, образующие своеобразный «внутренний скелет» теории.

Теоретические схемы выражают особое видение мира под определенным углом зрения, заданным в данной теории. Эти схемы, с одной стороны, отражают интересующие данную теорию свойства и стороны реальных объектов, а с другой, — являются ее оперативными средствами для идеализированного представления этих объектов, которое может быть практически реализовано в эксперименте путем устранения побочных влияний техническим путем. Так, Галилей, проверяя закон свободного падения тел, выбрал для бросаемого шарика очень твердый материал, что позволяло практически пренебречь его деформацией. Стремясь устранить трение на наклонной плоскости, он оклеил ее отполированным пергаментом. В качестве теоретической схемы подобным образом технически изготовленный объект представлял собой наклонную плоскость, т. е. абстрактный объект, соответствующий некоторому классу реальных объектов, для которых можно пренебречь трением и упругой деформацией. Одновременно он представлял собой объект оперирования, замещающий в определенном отношении реальный объект, с которым осуществлялись различные математические действия и преобразования. Фундаментальная теоретическая схема выполняет важную методологическую функцию в технической науке - методологического ориентира для еще неосуществленной инженерной деятельности. Инженер всегда ориентируется на такую теоретическую схему, осознает он это или нет. Он соотносит с ней образ исследуемой и проектируемой им системы, хотя и не всегда отдает себе отчет в том, что эта схема достаточно жестко направляет его поиски.

Специфика технической теории:

1. Однородность: объекты собраны из некоторого фиксированного набора блоков по определенным правилам «сборки». Например, в электротехнике таковыми являются емкости, индуктивности, сопротивления; в теоретический радиотехнике — генераторы, фильтры, усилители и т. д.; в теории механизмов и машин — различные типы звеньев, передач, цепей, механизмов.Подобное строение абстрактных объектов является специфичным и обязательным для технической теории, делая их однородными в том смысле, что они сконструированы, во-первых, с помощью фиксированного набора элементов и, во-вторых, ограниченного и заданного набора операций их сборки. Любые механизмы могут быть представлены как состоящие из иерархически организованных цепей, звеньев, пар и элементов. Это обеспечивает, с одной стороны, соответствие абстрактных объектов конструктивным элементам реальных технических систем, а с другой создает возможность их дедуктивного преобразования на теоретическом уровне. Поскольку все механизмы оказываются собранными из одного и того же набора типовых элементов, то остается задать лишь определенные процедуры их сборки и разборки из идеальных цепей, звеньев и пар элементов. Эти идеализированные блоки соответствуют стандартизованным конструктивным элементам реальных технических систем. В теоретических схемах технической науки задается образ исследуемой и проектируемой технической системы.

2. Ориентирована на конструирование технических систем. Научные знания и законы, полученные естественнонаучной теорией, требуют еще длительной «доводки» для применения их к решению практических инженерных задач, в чем и состоит одна из функций технической теории.

Функционирует техническая теория «челночным» (итерационным) путем, ее этапы:

1. формулируется инженерная задача создания определенной технической системы;

2. представляется в виде идеальной конструктивной схемы;

3. преобразуется в схему естественного процесса отражающего функционирование технической системы для расчета и математического моделирования этого процесса;

4. строится функциональная схема, отражающая определенные математические соотношения. Этот путь - анализ схем.

Обратный путь - синтез схем.

Его этапы:

1. На базе имеющихся конструктивных элементов по определенным правилам дедуктивного преобразования.

2. Синтезируется новая техническая система.

3. Рассчитываются ее основные параметры.

4. Имитируется ее функционирование.

Функционирование технической теории направлено на аппроксимацию полученного теоретического описания технической схемы: его эквивалентное преобразование в более простую и пригодную для проведения расчетов схему; сведение сложных случаев к более простым и типовым, для которых существует готовое решение.

Выводы: техническая теория имеет дело с более сложной реальностью (мир машин, конструкций), нежели объективный мир физической реальности. Она является менее абстрактной и идеализированной, нежели естественно-научная теория, более тесно связана с реальным миром инженерии. Теоретические знания в технических науках должны быть обязательно реализованы в практических инженерных рекомендациях.