SWorld – 21-27 December 2012 

Modern problems and ways of their solution in science, transport, production and education‘ 2012

                Доклад / Физика и математика – Информатика и кибернетика

УДК 153:519:612:621:681.5.007

© Богданов Н.И.

ОСОЗНАННОЕ СМЫСЛОПОЛАГАНИЕ:

СУБЛИНГВИСТИКА МАТЕМАТИКИ

И ОБЪЕДИНЕНИЕ ФИЗИКИ

Bogdanov N.I.

CONSCIONSLY GIVE MEANING:

 SUBLINGVISTIK OF MATHEMATICS AND

 UNIFICATION PHYSICS

Рассмотрена роль физического смысла в математике и физике

Ключевые слова: смысл, модель, сублингвистика, физика, математика

Examined the role of physical meaning in mathematics and physics

Key words: meaning, model, sublingvistik, physics, mathematics

Доклад посвящён интеграции естественно-научных информационных систем. Указывается на фундаментальное значение когнитивного смысла в создании математических моделей в математизированных науках. На примере унитарной физической теории, предложенной в [5], показано, что осознанное наделение когнитивным смыслом математических моделей обеспечивает системам знаний 

а) интеграцию,

б) многократное сокращение объёма,

в) снижение требований к квалификации пользователей,

г) многократное повышение эффективности верификации и надёжности,

д) повышение эффективности управления и использования для обучения.

В естественных науках часто полагают, что математическая модель исчерпывает информацию об исследуемых объектах [1]. Гомеостатическая теория сознания [2,3] позволяет показать приоритет когнитивного (физического) смысла над формальными характеристиками математической модели и его фундаментальную роль в интеграции знаний.

Из гомеостатической теории сознания следует, что математическая модель – это сублингвистические дополнения естественно-языковых логико-лингвистических моделей. Логико-лингвистическая модель наделяет математическую модель индуктивно сложившимся (концептуальным) физическим контекстом (физическим смыслом ) [3].

Логико-лингвистическая модель выражает вышеупомянутый смысл в виде текста, допускающего возможно меньше  толкований. Математическая модель дополняет это содержательное описание символическим (математическими формулами и уравнениями, позволяющим  произвести расчёты или сжато представить это описание). Вне объяснений, которые даёт логико-лингвистическая модель, математическая модель оказывается только бессмысленным набором символов. Математика не может существовать вне естественного языка. Она его дополнение и предмет изучения сублингвистики - научного направления, исследующего физические, мультимедийные, графические, образные, символические и иные  модели (или оригиналы) предназначенные для расширения, повышения и/или углубляения выразительных возможностей естественно-языковых объяснительных моделей [3].

Объяснение математической модели в форме логико-лингвистической модели придаёт формулам и уравнениям  научно обоснованный интерперсональный физический смысл, то есть делает их понятыми не только автору этой модели, но и открывает её для критики всем носителям физического смысла, имеющим необходимую подготовку.

Если физический смысл для математической модели найти не удаётся, то логико-лингвистическая модель должна явно закрепить математическую как предварительную аппроксимацию, а не как знание. Это необходимо для сохранения логической непрерывности поиска физического смысла. Если непонимании явления  не зафиксировать явно на естественном языке (в логико-лингвистической модели), то поиски физического смысла прерываются. Что и произошло, например, после появления уравнений Максвелла в теоретической электротехнике.

Как известно, интерперсональный смысл складывается при лингвистической коммуникации. И лингвистические и сублингвистические (символические, графические и др.) средства выполняют коммуникативные функции, только тогда, когда в памяти коммуникантов  есть согласованный фонд произвольных ментальных моделей, закрепляющих опыт взаимодействия (фонд опыта взаимодействия) [2,3]. Первично смыслы наблюдаемых объектов, явлений и процессов, складываются при непосредственных взаимодействиях с природной и культурной средой и фиксируются  видоспецифичными средствами обеспечения гомеостаза в ментальных моделях активности. В естественно-языковой коммуникации этими первичными смыслами наделяются слова и словосочетания.

На основе этих первичных естественно-языковых средств определяются слова и строятся предложения, дающие представление о сублингвистических средствах, (таких, например, как система координат, график, формула, уравнение) в коммуникативных процессах обучения и совместной работы. Естественно, что реальные процессы смыслополагания и смыслообразования много сложнее этой схемы.  Первичные естественно-языковые средства  в коммуникативных процессах используются  наряду с производными и сопровождаются разнообразными суггестивными воздействиями  и сублингвистическими моделями (в том числе и математическими, закрепляющими в понятиях отношения)  в контекстах далёких от тех  в которых эти средства сложились. Тем не менее, находясь в общей для всех среде коммуниканты постепенно как непосредственно, так и по описаниям уточняют свои представления о свойствах и назначении её относительно неизменных составляющих, процессов и явлений. Благодаря тому, что эти представления запечатлевается в памяти в виде явных (доступных выражению на естественном языке) и неявных (недоступных выражению на естественном языке) знаний (как перцептивных полимодальных моделей), возможно понимание  и порождение речи.

Из сказанного ясно, что физический смысл возникает и закрепляется в фонде опыта взаимодействия не сам собой, но и не произвольно. Он появляется в этом фонде только тогда, когда обладатель последнего когнитивно взаимодействуют с физическими объектами и коммуникантами имеющими сходный с ним опыт. То есть только при условии произвольного или невольного исследования этих объектов как физических  явлений. Для этого носитель фонда опыта взаимодействия должен  не просто работать, взаимодействуя с физическими объектами, а трудится изучающе (когнитивно), либо потому, что  такова его природная направленность, либо потому, что  убеждён в том, что от того, насколько он хорошо понимает, своё дело, зависит будет ли достигнут успех или его постигнет неудача, причём и то и другое для него крайне важно.

Из гомеостатической теории сознания следует, что природа - результат взаимодействия внешней среды c метрической видовой перцепцией [2,3]. Эта «антропокоррелированнность» природы не лишает видоспецифической объективности её облик — физическую реальность.

 Иначе говоря природу каждый исследователь видит правильно, то есть вполне может полагаться в своих действиях на тот образ мира, который возникает в сознании на основе данных, поставляемых органами чувств и памятью. Но этот образ не таков, как у других биологических видов животных. И исключительно важно то, что, находясь в одной и той же позиции наблюдения, при нормальном состоянии сознания все исследователи видят этот образ единообразно, в соответствие с недоступным для произвольных искажений результатом взаимодействия видоспецифических перцептивных систем с наблюдаемой внешней среды, т.е. объективно.

Однако на представление физической реальности в научном знании эта объективность не распространяется. Оно подвержено субъективным влияниям, т.к. смысл не выражается лингвистически, а извлекается из памяти языковыми средствами.

Иначе говоря объективность видения мира не гарантирует объективности его теоретического описания. Это описание подвержено воздействиям а) явных и неявных предубеждений и концепций; б) лингвистических и сублингвистических средств фиксации; в) суждений о косвенных (инструментальных) наблюдениях; г) социально-игровых процессов и других субъективных влияний. Влияние  подобных субъективных предубеждений становится решающим при построении теорий, когда исследуемое явление развивается за пределами восприятия и наблюдается по показаниям приборов.

Из-за этого до сих пор сохранились мистические представления о математике как «языке природы» и её «непостижимой эффективности» [1]. Они крепли, когда математические модели создавались в среде носителей физического смысла. Но постепенно математика и теоретическая физика обособились от прямого когнитивного контакта с физической реальностью. Возникло убеждение, что физические теории в виде частных математических моделей не требуют опоры на физический смысл, т.к. их в дальнейшем удастся связать, конструируя физико-математические абстракции [1,4].

Замечательные успехи математического описания природы были достигнуты преимущественно в период, когда физики были в одном лице и экспериментаторами и теоретиками или теоретики имели фонд опыта взаимодействия подобный фонду опыта взаимодействия экспериментаторов. Они свои математические модели сами сопоставляли с результатами наблюдений и корректировали их, а не создавали гипотезы, упрятанные в недрах математического описания и потому не доступные для широкой критики практиками, способными сопоставить физическое толкование математических уравнений с их физическим смыслом.

В итоге из-за глубокой математизации, вызвавшей обособление теоретиков, физика распалась на множество разделов, связать которые в единую картину мира не удаётся. Чтобы объединить эти разделы предлагается изощрённый математический аппарат и непроверяемые физические гипотезы о строении мира. Т.к. достичь такого объединения до сих пор не удавалось, то возникло сомнение в его необходимости, а иногда и возможности [1,4].

Фрагментация физики затрагивает основы формирования информационных систем всех математизированных наук и, как следует из сказанного выше, требует анализа функций физического смысла в них.

Физика – лидер научного мира. Учёные других дисциплин равняются на неё. И следуя её примеру, стали считать нормой разрыв между теорией и опирающимся на практику физическим смыслом (который физики-теоретики считали и считают лишь источником заблуждений).

Поэтому важно представить, как складывается и лингвистически закрепляется физический смысл. Согласно гомеостатической теории сознания при этом имеют место следующие положения.

а) Понятия могут накапливать опыт прямого когнитивного взаимодействия с физической реальностью; и формировать неявные знания.

б) По закону минимума избыточных ресурсов в таких понятиях (физических концептах) фиксируются видоспецифические характеристики неопределённости объектов физической реальности (неявное знание).

Закон минимума избыточных ресурсов (закон активности) даёт естественнонаучное объяснение происхождения феномена «установки» (по Д.Н. Узнадзе). Этот закон  подвижной жизни следует из принципа гомеостаза. Его логическое обоснование можно найти в [2,3]. Феномен установки наглядно демонстрируется в психологии с помощью пустотелой, изготовленной в габаритах гири весом 2 или более килограмм. Если испытуемый не знает о малом весе гири, то, когда экспериментатор кладёт её на ладонь вытянутой руки испытуемого, рука резко поднимается вверх. Точно так же, согласно гомеостатической теории сознания, компенсируется неопределенность при всяком взаимодействии с объектами окружающей среды. И это неявное знание, позволяющее неосознанно компенсировать неполноту перцептивного восприятия, сопровождает любое понятие (физический концепт), связанное с таким взаимодействием [2,3].

в) Логико-семантическая координация физических концептов в логико-лингвистической модели конкретизирует спектр возможных следствий неопределённости этой модели; В предложениях и текстах физические понятия приобретают конкретный смысл. Он задаётся правилами грамматики, контекстом текста (котекстом) и контекстом восприятия его читателем (в первую очередь его неявными профессиональными знаниями и ситуацией использования полученной информации).

г) Это свойство логико-лингвистических моделей, позволяет носителям физических концептов отличать физическим смысл от создаваемых воображением фикций.

д) Физический смысл разрешает логико-семантическими средствами объединять частные логико-лингвистические модели в общую логико-лингвистическую модель. Осутствие физического смысла или его искажение, скрываемые математической моделью, обнаруживается при содержательном толковании. Имея такие  толкования для отдельных физических процессов и явлений можно интуитивно усмотреть смысловую связь между ними и выявить пробелы (когнитивные разрывы) [2,3]. Если удастся заполнить эти пробелы в рамках имеющихся знаний, можно  объединить все толкования в объяснения некоторого аспекта наблюдаемой реальности в единое целое. Стратегии такого заполнения рассмотрены в [2].

е) Математические модели и математические понятия лишены вышеупомянутых свойств логико-лингвистических моделей и физических концептов, математические модели и математические понятия индифферентны к даваемому им физическому смыслу и  легко могут быть объединены в структуры, не имеющие физическог смысла [2,3].

Математика давно уже развивает свои структуры и понятия в полном отрыве от физического смысла. При этом она стремиться к предельно абстрактным построениям, обобщает уже обобщенное и абстрагирует уже абстрагированное. Очевидно, есть предел абстрагирования, при превышении которого уже невозможно придать этим абстракциям продуктивный нематематический смысл. Поэтому объединить математизированные разделы физики, оставаясь в пределах физики, то есть, сохраняя физический смысл этих разделов невозможно. Вместо этого для соединения этих разделов разрабатывают новые математические конструкции, которым без достаточных физических оснований приписывается вымышленный применительно к этим конструкциям смысл. Чаще же разделы физики просто оставляют без взаимных связей.

Фонд опыта взаимодействия, образующий физические концепты и физический смысл, особенно эффективно складывается в современной наукоёмкой технике. Видимо именно поэтому прецедент унитарной физики [5], отвечающий нормам научности предложен специалистами военно-промышленного комплекса, а не представителями академической науки.

В наукоемких технологиях военно-промышленного комплекса  нельзя уклониться от физической реализации предлагаемых теоретических разработок. То, что сконструировано на их основе должно эффективно действовать, согласно тем задачам, которые ставились перед разработчиками. И разработчик обязан не только понимать, но и и уметь внятно объяснить как и почему это изделие действует так, а не иначе. Такое сочетание теоретической работы с жесткой необходимостью её результативности и личной ответственности за неё обостряет внимание к физическому смыслу теоретических построений.

Автора доклада с прецедентом унитарной физики познакомил в своё время О.Г. Карташов, лично знакомый с создателем её теории И.Г Железновым (в  прошлом один из ведущих сотрудников Военно–промышленного комплекса). Небольшая книга этого учёного претендовала на «Великое объединение» в физике, то есть на формирование науки, имеющей единое теоретическое основание. Однако только с появлением монографии [5] стало ясно, что предложенная И.Г Железновым теория может служить уникальным прецедентом демонстрации установленного в работах [2,3] приоритета физического смысла естественнонаучных моделей над их формально-метрическими характеристиками.

Единая физическая теория, предложенная в монографии [5], базируется на

а) наглядных переходах от физическог смысла логико-лингвистических моделей и графических сублингвистических моделей к математическим моделям при сопоставлении расчётов с известным в классической физике экспериментальными данными.

Формулы аэродинамических сил (точней, эфиродинамических, см. пункт (в))  механических сил притяжения и отталкивания при взаимодействии электронов и протонов выводятся в этой теории с опорой на рисунки, изображающие взаимодействие потоков эфира. Эти потоки протекают через сотовые структуры электронов и протонов, образованные из единственной первичной частицы, которая имеет вихревую природу. Такие же потоки протекают и через сотовые структуры вещества, состоящего из электронов и протонов, Так последовательно применяя эту аэродинамическую модель автор работы [5] выводит  и объясняет все виды физических взаимодействий (электромагнитных, сильных и слабых внутриядерных и, главное, гравитационных).

 б) Представлении о единстве физических законов микро- мезо- и макромира; Это допущение, следует из гомеостатической теории сознания: разделение на микро- мезо- и макромиры – это результат видоспецифического масштаба восприятия мира человеком [2;3].

в) Возврате к понятию эфира, как среды всех взаимодействий, дающим им единый физический смысл. Существование эфира находит обоснование в экспериментах Ю.М.Галаева. В его работе [6] описан проведенный им эксперимент. Там же показано, что отрицательные результаты опытов Майкельсона-Морли – следствие недостаточной чувствительности их измерительных устройств.

Ошибочность некогда сделанных из этих отрицательных результатов выводов оказалась надолго скрытой поспешным введением математического описания, не имеющего физического смысла.

г) Логико-семантическом обосновании возникновения в эфире вихря – единственной элементарной частицы, образующей сотовые структуры всех материальных образований.

Под логико-семантическим обоснованием подразумевается логически последовательное использование физического смысла и уже известных физических понятий (прежде всего понятий аэромеханики) для введения представления об единственной первичной частице (планктоне) и сотовой структуре, состоящих из неё электрона и протона. Эта частица согласно гипотезе автора монографии [5] образуется вихрем эфира и представляет собой квант электромагнитных излучений. В этой книге она названа частицей Планка, в честь первооткрывателя квантовой природы этих излучений. 

д) Представлении о механическом (аэродинамическом) характере всех физических взаимодействий и структурирования вещества;

В итоге в работе [5] показано следующее.

а) Фундаментальная роль физического смысла в интеграции информационных систем. В монографии [5] установлена возможность интеграция физических знаний, многие годы остававшихся разобщенными, то есть возможность «Великого объединения», к которому тщетно стремился Эйнштейн и другие известные физики, блестяще владевшие математикой. Показано, что только математические модели, физический смысл которых, ясно выражен на естественном языке, позволяют создать единую (унитарную) теорию, объединяющую фундаментальные знания о мире.

 б) Возможность реформации математизированного знания столь же радикальной, как коперниканское преобразование космологии.

Появилась альтернатива стихийно складывавшемуся математизированному физическому знанию. Предложенная в книге [5] физическая теория отличается от этого хаотического знания как логической и смысловой  согласованностью, так и соответствием известным данным и законам. Она отличается, от традиционной физики, как коперниковская космология отличается от птоломеевской.

в) Возможность упрощения предметной онтологии физического знания (изъяты теории относительности и элементарных частиц, классическая и квантовая электродинамика, понятия вакуума, поля, антивещества, спина и др.).  Эти физические понятия, предложенная в монографии [5] теория исключает из предметной онтологии физического знания, и тем самым существенно упрощает последнюю. Соответственно сокращается представление этого знания в информационных системах и облегчается его использование и изучение.

з) Неспособность абстрагирования и формализации знаний гарантировать объективность знаний и предотвращать их мифологизацию.

Теория предложенная в монографии [5] показывает, что изощрённое математическое описание способствует длительному существованию научных мифов и лишенных физического смысла математических абстракций. Представленная в этой монографии теория открыта для анализа  широкому кругу специалистов. не только теоретиков, но и носителей физического смысла – экспериментаторов и инженеров-физиков.  И, если принять за критерий научной объективности, критерий опровержимости (фальсифицируемости), то она превосходит по этому критерию все традиционные физические теории.

Несомненно, физики и науковеды, придерживающиеся академических традиций со временем найдут слабые места унитарной физики. Однако какой бы вердикт они не вынесли, созданный ею прецедент осознанно полагающего смысл теоретизирования и достигнутые при этом сжатие информации и унификация её представления останутся в науке, как важный шаг в понимании роли когнитивного смысла в развитии знания.

Литература:

1. Клайн М. Математика. Поиск истины. –М.: Мир, 1988. – 295с.

2. Богданов Н.И. Основы построения интеллектуальных технических систем. Киев:УМК ВО, 1988.- 84 с. 

3. Богданов Н.И. Система «сознание-модель»: гомеостатическая теория гибридного интеллекта. Матер. за 5-а межд. науч. практ. конф., «Бъдещето проблемите на световната наука». София:Бял ГРАД-БГ ООД, 2009. с.48-57  (http://elibrary.ru/item.asp?id=16894418)

4. Вайнберг С. Мечты об окончательной теории. М.: ЛКИ,2008. -256с.

5. Железнов И.Г. Физическая природа гравитации и других взаимодействий. – М.: Белые альвы, 2007. – 208 с. (http://igrjel.narod.ru/)

6. Галаев Ю.М. Измерение скорости эфирного ветра и кинематической вязкости эфира оптическим интерферометром. – Харьков.: ООО «Инфобанк», 2007, 44с.  (http://ivanik3.narod.ru/links1-OderGalaev.html)

References:

1. Kline M. Mathematics. Search for truth. - New York, 1988. – 295p.

2. Nikolai Bogdanov Basics of building intelligent technology systems. Kiev,: UMK VO, 1988. – 84p.

3. Nikolai Bogdanov The system of "mind-model": the homeostatic theory of hybrid mentality. Mater. for 5-a Int. Scientific. Pract. Conf. "Future of Problems at svetovnata science." Sofia Byal GRAD-BG Ltd., 2009. p.48-57

4. S. Weinberg, Dreams of a Final Theory. New York Pantheon Books, 1992 - 334 p.

5. Zheleznov I.G. The physical nature of gravity and other interactions. - M. ​​White Alva, 2007. – 208p.

6. Galaev YM Ether wind speed measurement and kinematic viscosity of air optical interferometer. - Kharkov.: LLC "Info Bank", 2007, 44р.

http://www.sworld.com.ua/index.php/ru/conference/the-content-of-conferences/archives-of-individual-conferences/december-2012