Томас Кун - После «Структуры научных революций»

Прежде чем может начаться настоящее овладение ньютоновской терминологией, другие значительные части словаря уже должны быть в наличии. Студенты должны, к примеру, уже обладать словарем, адекватным для обозначения физических объектов и для их местонахождения в пространстве и времени. На это они должны наложить математический словарь, достаточно богатый, чтобы делать возможным количественное описание траекторий и анализ скоростей и ускорения тел, движущихся по ним [51]. Кроме того, по крайней мере имплицитно, они должны владеть понятием величины, значение которой для всего тела является суммой значений для его частей. Количество материи – классический пример.

Всеми этими терминами можно овладеть, не обращаясь к теории Ньютона, и студент должен знать их, прежде чем приступить к ее изучению. Другими языковыми единицами, необходимыми для этой теории – особенно терминами «сила», «масса» и «вес» в их ньютоновском смысле, – можно овладеть только вместе с теорией целиком.

Есть пять особенностей изучения ньютоновских терминов; проиллюстрируем.

Прежде всего усвоение не может начаться, когда нет достаточно большого набора слов.

Во-вторых, в процессе усвоения новых терминов дефиниция не имеет большого значения.

Вместо определения эти термины вводятся посредством прояснения примеров их употребления – примеров, приводимых тем, кто уже принадлежит к языковому сообществу, в котором они находятся в обращении. Это прояснение часто включает в себя настоящую демонстрацию, например, в студенческой лаборатории, или одну или несколько иллюстративных ситуаций, к которым, как правило, применяет эти термины тот, кто уже знает, как их использовать. Демонстрации не обязательно должны проходить реально. Иллюстративные ситуации могут быть представлены в описании, приводимом первоначально в терминах, взятых из изначально имеющегося словаря, но в этом описании то тут, то там будут появляться термины, которые предстоит выучить.

Эти два процесса по большей части взаимозаменяемы, и большинство студентов попеременно сталкивается с ними обоими. Оба обязательно включают в себя остенсивный или предустановленный элемент: терминам обучают при помощи демонстрации, непосредственной или при помощи описания, ситуаций, к которым они применяются [52]. Усвоение, которое оказывается результатом данного процесса, распространяется не только на слова, но и на мир, в котором они функционируют. Когда я использую фразу «предустановленные описания», то имею в виду, что эти установления относятся как к предмету, так и к словарю науки, как к миру, так и к языку

Третий важный аспект процесса обучения состоит в том, что предъявление одной иллюстративной ситуации редко или даже никогда не дает достаточно информации, чтобы позволить студенту использовать новый термин. Необходимо несколько примеров различного рода, часто сопровождаемых примерами внешне сходных ситуаций, к которым термин не может применяться в принципе. Более того, изучаемые термины редко применяются к этим ситуациям по отдельности, но, напротив, включаются во все предложения или утверждения, где некоторые обычно считаются выражающими законы природы.

В-четвертых, среди утверждений, используемых для усвоения одного нового термина, имеются такие, которые содержат и другие новые термины, поэтому они должны усваиваться вместе с первым. Процесс изучения, таким образом, устанавливает взаимосвязи множества новых терминов, структурируя содержащий их словарь. Наконец, обычно существует значительное пересечение между ситуациями (и между соответствующими утверждениями), к которым обращаются изучающие язык, поэтому индивиды полноценно общаются, хотя выучили термины, при помощи которых могут общаться, разными способами. Несмотря на то что описываемый процесс кажется близким к дефиниции, дефиниция не должна обязательно разделяться другими членами языкового сообщества.

В качестве примера рассмотрим термин «сила». Ситуации, экземплифицирующие наличие силы, бывают различного рода. Это мускульное напряжение; натянутая струна или пружина; тело, обладающее весом (обратите внимание на появление другого термина, который нужно выучить), или в конечном счете определенные типы движения. Последнее особенно важно и представляет большие трудности для студентов.

В соответствии с ньютонианским использованием «силы» не все типы движения демонстрируют наличие ее референта. В связи с этим необходимы примеры, отображающие разделение между вынужденным и свободным движением. Более того, их усвоение требует подавления прочно укорененных доньютоновских интуиций.

Для детей и аристотелианцев классическим примером несвободного движения служит метание снаряда. Примером свободного движения выступает падающий камень, вращающийся волчок или вращающийся маховик.

Для ньютонианца во всех этих случаях мы имеем дело с несвободным движением. Единственный пример ньютонианского свободного движения – движение по прямой при постоянной скорости, и это может быть осуществлено непосредственно только в межпланетном пространстве. Однако учителя пытаются изобрести аналоги таких примеров. (До сих пор помню, как на лекции приводили в качестве примера кусок льда, скользящий по поверхности стекла, – это помогло мне избавиться от начальных интуиций и усвоить ньютоновское понятие «силы».) Но для большинства студентов основной путь к этому ключевому аспекту использования термина лежит через усвоение последовательности слов, известной как ньютоновский первый закон движения: «при отсутствии воздействия внешней силы тело движется прямолинейно с постоянной скоростью». Он вводит тип движения, не нуждающегося в силе, посредством дескрипции [53].

Следует сказать несколько больше о термине «сила», но позвольте мне сначала кратко упомянуть два связанных с ним термина – «вес» и «массу». Первый относится к определенному роду силы, которая заставляет физическое тело оказывать давление на свою опору в состоянии покоя или падать, оставшись без опоры. В этом качественном смысле термин «вес» известен до ньютоновской «силы» и используется при усвоении последнего термина. «Массу» обычно определяют как величину, равнозначную «количеству материи», где материя – субстанция, из которой состоят физические тела, вещество, количество которого сохраняется при изменении свойств материальных тел. Любая характеристика, которая, как и вес, присуща физическому телу, является показателем присутствия материи и массы. Как в случае с «весом» и в отличие от случая с «силой», качественные характеристики, посредством которых устанавливаются референты «массы», совпадают с использовавшимися до Ньютона.