Основи питання філософії та методології наук

При коливальному режимі параметри системи періодично зменшуються і збільшуються, не виходячи при цьому за певні межі. Певною мірою, коливальний режим - це різновид рівноважного, оскільки він характеризує динамічну рівновагу.

Розрізняють вимушені коливання, що здійснюються під впливом зовнішніх чинників (зміна дня і ночі та пір року, коливання рівня водоймищ під впливом клімату), і автоколивання, що виникають в самій системі. Автоколивання характерні для системи "земна поверхня - атмосфера - льодовики - океан" та ін. Час для фізико-географічних об'єктів незворотній, внаслідок чого вони не можуть повернутися до початкового стану. Проте, в межах деякої точності можна вважати, що такі системи періодично повторюють свій колишній стан.

У тих випадках, коли відбувається перехід системи з одного стану рівноваги в інший, спостерігається перехідний режим.

На окремих часових відрізках зміни природних систем набувають характеру тренда - щодо стійкого збільшення або зменшення параметрів явища. Наприклад, в останні десятиліття спостерігається зростання вмісту вуглекислого газу в атмосфері (що пов'язують із впливом господарської діяльності людини). Зміна деяких параметрів має характер тренду впродовж усієї історії Землі: відбувається поступове збільшення маси води в океанах, маси тварин і рослин, висоти материків тощо.

Враховуючи безповоротність часу в природних системах, саме тренд слід вважати найхарактернішою формою їх зміни. Решта форм: рівноважний, перехідний і коливальний режими - накладаються на основну, внаслідок чого виникають дуже складні залежності явищ від часу. Пояснення таких залежностей викликає великі труднощі.

Таким чином, для прогнозування перш за все слід знати закони розвитку явищ, виявити стійкі, регулярні зв'язки між ними. Для складання прогнозів на його основі передусім треба виявити ті явища, для яких він справедливий. Цей принцип знаходить своє віддзеркалення в геоморфологічних, гідрологічних і метеорологічних явищах. Мабуть, цю ж основу мають дослідження таких складніших явищ, як прогнозування зміни фізико-географічних умов під впливом господарської діяльності, наприклад, при проектуванні водосховищ. В цьому випадку, поряд із моделюванням і розрахунками, використовують дані про зміни, що відбулися на аналогічній річці, де водосховище вже споруджене. Часовий ряд фактично замінюється просторовим. Слід додати, що при цій операції використовується також аналогія, оскільки знання про один об'єкт переноситься на іншій, і принцип симетрії, оскільки допускається, що загальні географічні закономірності однаково справедливі для обох територій.

Емпіричний матеріал дозволяє в ряді випадків виявити якісні закономірності переходу систем з одного стану в інший. Так, у фітоценозах спостерігаються сукцесїї - незворотні й такі, що закономірно змінюють одне одного, стадії розвитку рослинного покриву. У фізичній географії емпірично встановлені факти зростання складності й різноманітності ландшафтної сфери впродовж геологічної історії. Встановлені тенденції розвитку екстраполюються на майбутнє.

Складний характер природних систем робить складання однозначного прогнозу практично неможливим. Замість нього найчастіше будують ймовірнісний прогноз, коли вказується лише ймовірність настання певної ситуації. Ймовірнісний прогноз не гарантує точності прогнозу в кожному конкретному випадку. Проте, якщо можливе повторення однотипних ситуацій, то ймовірнісне прогнозування забезпечує правильність у визначеному заздалегідь відомому числі випадків. Розрахунок ймовірності настання температур у різних інтервалах, паводків різної інтенсивності та багатьох інших гідрометеорологічних параметрів являє приклад прогнозу такого роду.

Втручання людини в хід природних процесів часто створює ситуації, що не спостерігалися у минулому, - тоді знання минулого для прогнозу недостатньо. Важливого значення в цьому випадку набуває чисельне моделювання - розрахунок можливих змін природного середовища за різних варіантів дії людини.

Аналіз і синтез у географії.

Аналіз - це спосіб пізнання, в основі якого лежить розчленовування цілого на частини. Так, досліджуючи рельєф будь-якого району, ми розділяємо його на окремі форми. Наприклад, льодовиковий рельєф північного заходу Європи складається з моренних горбів різної висоти, ділянок моренної рівнини, камів (округлих пагорбів, складених зазвичай піском), піщаних рівнин -- зандрів, озерних улоговин і ін. Ми можемо також розчленовувати моренно-горбистий рельєф на горби і улоговини різної висоти і форми, а в моренних горбах виділяти схили різної крутизни. Розчленовування об'єкту при аналізі може бути нескінченним. Але географ не вивчає окремі піщинки, тому в даному разі він обмежується схилами, не вдаючись до подробиць.

Синтез -- спосіб пізнання, за допомогою якого відбувається з'єднання окремих частин в ціле, тобто синтез є протилежним аналізу. Пригадаємо приклад з рельєфом. Ми добре вивчили окремі форми і тепер, об'єднуючи їх, одержуємо цілісне уявлення про геоморфологічний район.

Аналіз і синтез використовуються у взаємозв'язку. Так, вивчаючи ландшафт певного району, ми спочатку розглядаємо його як попередню модель цілого, потім розчленовуємо його на прості природні комплекси (урочища і фації), які детально досліджуємо. Надалі, синтезуючи здобуті відомості, ми, з одного боку, поглиблюємо поняття ландшафту як цілого, а з іншою -- об'єднуємо окремі конкретні урочища і фації в типи, тобто на основі синтезу формуємо нові поняття -- тип, підтип, клас тощо.

З позиції аналізу--синтезу можна підійти і до географії як науки: аналітичні галузі -- геоморфологія, кліматологія, географія сільського господарства та ін.; синтетичні галузі - загальна фізична географія, ландшафтознавство, геоекологія тощо.

Спосіб аналізу-- синтезу дозволяє розібратися в структурі складних географічних об'єктів, тобто дати їм наукове пояснення. Так, в аналізі пояснення визначається ступенем подрібнення об'єкту. У ландшафтознавстві межею розчленовування є фація -- цей своєрідний атом ландшафту.

В географії широко користуються поняттям «регіональний аналіз». Під ним розуміють географічний аналіз чинників розвитку певної області (регіону) в цілях пізнання її структури, шляхів подальшої еволюції. В соціально-економічній географії це поняття набуло більшого поширення, ніж у фізичній.

Регіональний аналіз у фізичній географії частіше спрямований на пізнання структури конкретної фізико-географічної країни, області, району. Зараз величезного значення набуває комплексний географічний аналіз конкретних територій, мета якого -- намітити шляхи поліпшення екологічної обстановки, раціонального використання природних ресурсів.

Поняття «диференціація» і «інтеграція» за сенсом близькі поняттям «аналіз» і «синтез». Відмінність полягає в тому, що аналіз і синтез -- це переважно загальнонаукові методи пізнання, а диференціація і інтеграція -- певна діяльність. Разом з тим в результаті синтезу з окремих частин (елементів) може виникати нова цілісність, така, що не має у минулому аналогів.

5.Емпіричний рівень географічного дослідження

Першим етапом наукового дослідження є збір інформації. Дослідник одержує інформацію про фізико-географічні об'єкти за допомогою своїх органів чуття й приладів в процесі спостереження, експериментальних досліджень і моделювання. Впродовж історії розвитку фізичної географії характер методів збирання інформації суттєво змінювався. Тривалий час основним і мало не єдиним методом збирання інформації були спостереження (частіше візуальні), що проводяться під час експедицій.

У сучасних умовах у зв'язку з участю фізико-географів у вирішенні найважливіших задач оптимізації взаємодії природи і суспільства різко підвищилися вимоги до точності одержуваної інформації та її обсягу. Необхідність вивчення динаміки явищ вимагає багаторазових спостережень за одними і тими ж природними об'єктами. Виявилася недостатність спостережень в окремих точках, виникла задача реєстрації параметрів на великих площах. Вирішальну роль у розв'язанні цієї проблеми зіграли космічні спостереження. Завдяки ним об'єктом спостереження стала поверхня всієї земної кулі.

Одночасно нові завдання фізичної географії вимагають впровадження експериментальних досліджень і моделювання, які дозволяють отримати відомості про можливі стани природних систем в широкому діапазоні змін природних і антропогенних чинників (факторів). Все більше впроваджуються в арсенал фізико-географічних методів різні прийоми і методи фізики, хімії, біології, математики, кібернетики і логіки.

Значна частка географічної інформації збирається на стаціонарах - метеорологічних станціях, гідрологічних постах, заповідниках тощо.

1. Спостереження.

Спостереження є первинним і елементарним пізнавальним процесом. Та воно не обмежується лише чуттєвим пізнанням. Будь-яке спостереження пов'язане з теоретичними уявленнями дослідника. Вже на цьому етапі пізнання ми маємо справу не просто з дією предмету (об'єкту) на суб'єкт, але і з активною роллю суб'єкта (дослідника). Проста реєстрація фактів неможлива. Спостерігач не просто фіксує факти, він активно шукає їх, керуючись ідеєю, гіпотезою чи набутим досвідом.

Багато параметрів фіксуються органами чуття людини. Візуально оцінюються, наприклад, величина і форма хмар, багато характеристик ґрунтового покриву, рельєфу, рослинного покриву, в деяких випадках швидкість вітру і інтенсивність хвилювання на водоймищах. Всі візуальні оцінки значною мірою суб'єктивні. Тому їх, по можливості, замінюють вимірюваннями за допомогою приладів, які певною мірою компенсують природну обмеженість органів чуття людини.

Вимірюванням якої-небудь величини називається операція, в результаті якої дізнаються, в скільки разів вимірювана величина більша або менша величини, що взята за одиницю виміру. Точність вимірювання обмежена точністю приладів. Крім того, в деяких випадках спостерігач безпосередньо або через прилади взаємодіє з об'єктом, що спостерігається, внаслідок чого фіксується не об'єкт в чистому вигляді, а деяка взаємодіюча система "спостерігач - об'єкт". Наприклад, фіксація температури повітря ртутними термометрами, не захищеними від сонячного світла, призводить до великих помилок, оскільки на показання приладу в цьому випадку чинить вплив процес радіаційної взаємодії самого приладу з сонячними променями.

Сильно впливає на структуру повітряного потоку опадомір, внаслідок чого навколо приладу утворюються вихори і не всі опади попадають в нього.

Велике місце в отриманні інформації посідають непрямі спостереження, тобто спостереження не об'єкту, що вивчається, а об'єкту, що пов'язаний з ним. Це робиться в тому випадку, коли безпосереднє спостереження об'єкту, що вивчається, неможливе або вимагає великих витрат. Такі методи отримали назву індикаційних. Так, ґрунти залежать від клімату, але самі впливають на клімат слабо.

Дуже часто спостерігається взаємодія, наприклад, між рослинністю та ґрунтом. Кожний рослинний вид має свої екологічні межі, тобто межі свого існування відносно температури, вологості, вмісту в ґрунті поживних речовин і інших чинників. Особливо велике індикаційне значення мають рослини із невеликою екологічною амплітудою. Їх наявність дозволяє оцінити умови зволоження, особливості ґрунтів, виявити родовища корисних копалини.

Спостереження, що проводяться на стаціонарах і в маршрутах, дозволяють отримати обмежену інформацію, оскільки дослідник не знає, що відбувається між точками спостережень і між термінами спостережень. Тому існує велика ймовірність того, що екстремальні ділянки (найбільш високі вершини, западини, виходи підземних вод та ін.) будуть пропущені. Так, якщо на досліджуваній території просторовий малюнок об'єкта, наприклад, річкової мережі, збігається із масштабом регулярної сітки, то велика ймовірність того, що більшість точок спостереження припаде або на вододіли, або, навпаки, на долини. Тим самим, представництво у вибірці різних типів природного середовища не відповідатиме тому, що дійсно зустрічається. У багатьох випадках регулярність в просторовому розподілі виражена слабо, навіть візуально не виявляється. Проте її вплив все одно буде відчутним і призведе до помилок.

Об'єктивнішим способом є випадкове розміщення, що проводиться за допомогою математичних правил і виключає суб'єктивний вплив дослідника. Таке розміщення дозволяє одержати величини, які допускають обробку методами теорії вірогідності і математичної статистики. Використовуючи ці методи, можна визначити помилку, яка виникає внаслідок заміни величезного числа точок (генеральної сукупності) обмеженим їх числом (вибіркою).

У деяких науках (фізиці, хімії, деяких розділах біології) експеримент є найважливішим етапом отримання інформації. Він дозволяє створювати ситуації, які важко або неможливо спостерігати в природних умовах.

Один з найважливіших моментів експериментального вивчення - можливість ізолювати процес (об'єкт) від чинників (факторів), роль яких не цікавить дослідника, і спостерігати хід процесу залежно від певних чинників. При проведенні експерименту з'являється можливість прискорювати або уповільнювати швидкість процесу. Крім того, за допомогою експерименту можна багато разів відтворювати ситуації, що цікавлять дослідника, це дозволяє з більшою упевненістю підтвердити висновки.

У фізичній географії експеримент використовується набагато рідше, ніж у фізиці і навіть в біології. Це в основному пов'язано з тим, що об'єкти вивчення фізичної географії дуже складні і великі. У складній взаємодії явищ дуже важко виявити структуру зв'язків, визначити ведучі та другорядні чинники. Ізоляція явищ від тих або інших чинників, строго кажучи, неможлива.

Можливість проведення експериментів над фізико-географічними об'єктами обмежена ще й тим, що ці об'єкти - не просто зовнішні відносно людини системи, а системи, в яких проходить все життя і діяльність людини. Будь-які експерименти в масштабі ландшафтної сфери за сучасного рівня наукового знання і розвитку техніки передчасні. Експерименти ж в межах невеликих територій (окремих річкових басейнів, ділянок пустель тощо) можливі, оскільки несприятливі зміни природного середовища, що виникають в деяких випадках в процесі експериментування, не викликають, принаймні поки що, катастрофічних наслідків.

Активна діяльність людини з перетворення природи земної поверхні - посадки лісу і полезахисних лісових смуг, створення водосховищ, осушення та зрошування земель, проведення каналів, будівництво морських дамб, укріплення морських берегів та ін. - є справжнім експериментом.

Людство за багато тисячоліть практичної діяльності накопичило великий досвід дії на природу в невеликих масштабах. В одних випадках ці дії здійснювалися людиною випадково, в інших випадках такі "експерименти" ставила сама природа.

Наприклад, дикі центральноафриканські племена виявили нібито нелогічний на перший погляд взаємозв'язок: великі пожежі у савані часто призводять до випадіння атмосферних опадів. Ця закономірність стала використовуватися ними для штучного стимулювання атмосферних опадів в періоди сильних посух. Савана підпалювалася, створювався сильний висхідний потік повітря - конвекція, що призводило до конденсації вологи на великій висоті і випадіння зливових опадів.

В наш час активні дії на природне середовище спираються не лише на тисячолітній досвід людини, але й на достатньо суворі закономірності, на наукові розрахунки і моделювання проектів. І все ж таки сучасні наукові методи поки не дозволяють передбачити всі наслідки активних дій. Після їх здійснення або навіть у момент здійснення часто виникають непередбачені процеси (інтенсивний розвиток обвальних або зсувних явищ, погіршення мікроклімату тощо). Виникає завдання визначити причини їх виникнення для того, щоб запобігти цим процесам надалі. Таким чином, і на сучасному науковому рівні кожна дія на природне середовище - це одночасно експеримент, який проводиться додатково до основного завдання - перетворення фізико-географічних умов.

Експериментальний характер носять і абсолютно ненавмисні дії людини на ландшафтну сферу і її окремі частини в процесі господарської діяльності. В атмосфері збільшується вміст вуглекислого газу і аерозольних частинок, в ґрунтах і водах - різних штучних хімічних сполук, поверхня океанів все в більших масштабах вкривається нафтовою плівкою. Причому характерно, що деякі види дій охоплюють уже всю ландшафтну сферу, що є вкрай небезпечним.

Спостереження і експеримент є початковими етапами збирання нової інформації про явища. Для цих етапів характерним є безпосередній контакт дослідника з об'єктами, що вивчаються. Проте інформація може бути отримана і за допомогою інших процедур, за яких зв'язок дослідника з об'єктами дослідження набуває опосередкованого характеру і в дослідницьку процедуру вплітаються різні форми доволі складної розумової діяльності. Такими процедурами отримання інформації є виведення аналогії і моделювання. Своєрідним видом отримання нових даних виступають математичні методи, які пронизують багато дослідницьких операцій як емпіричного так і теоретичного рівня.

Законспектуйте матеріал і оцініть можливості проведення експерименту в географії.

Аналогія

В процесі вивчення нових об'єктів широко використовується принцип аналогії, за яким на об'єкт, що вивчається, переносять знання про інший, вже вивчений об'єкт. Перенесення відбувається на тій підставі, що об'єкти подібні один до одного, тобто, аналогічні.

В географії використання аналогії є досить плідним. Ще учені стародавнього світу (наприклад, Платон) уподібнювали Землю величезній живій істоті. Пізніше таке порівняння робив Т. Кампанелла. У XIX ст. А. Гумбольдт, К. Ріттер, Е. Реклю, П. Відаль де ля Бляш порівнювали Землю з функціонуючим організмом. На початку XX ст. Дж. Гербертсон говорив: "Ґрунти - це м'язи, рослинність - шкірний покрив із паразитами (тваринами), що мешкають в нім, а вода - кров, добова і сезонна циркуляція якої автоматично забезпечується теплом великого Сонця...". Дуже образне порівняння зроблено відомим російським географом Д.Л. Армандом: "Якщо порівняти літосферу з деталлю, що обробляється на верстаті, то Сонце відіграватиме роль мотора, вода - різця, повітря - каретки, що підводить різець до потрібного місця".

В сучасних географічних дослідженнях аналогія використовується часто.

Численним фізико-географічним системам надають риси, що властиві організмам. Існує думка, що фізико-географічні системи, як і живі організми, перебувають у стані динамічної рівноваги і мають здібність до саморегулювання, що пов'язане з особливою структурою систем і безперервним обміном цих систем з навколишнім середовищем речовиною і енергією.

Прикладом саморегулювання (автоматичного регулювання) у фізико-географічних системах є проста система такого роду - водний баланс безстічного озера. Входом системи є приток вод з площі басейну озера. (підземний приток вод не враховується для простоти аналізу). Система має один вихід - випаровування з водної поверхні. Для того, щоб визначити, чи має система властивості саморегулювання, проведемо умовний експеримент. Уявімо собі, що змінилася вхідна дія: зменшився приток води в озеро. Внаслідок цього знизиться рівень води в озері і зменшиться площа водної поверхні. Це у свою чергу спричинить зменшення випаровування. Процес йтиме доти, поки зменшення випаровування не компенсуватиме зменшення притоку води. Потім рівень озера стабілізується, проте вже на новій позначці.

А що відбудеться, якщо рівень води в озері буде зростати, наприклад, у зв'язку із збільшенням водності річок, що впадають в озеро? З підвищенням рівня й площі водної поверхні відбудеться збільшення випаровування, що перешкоджатиме подальшому підйому рівня води.

Слід відзначити, що здатність такої системи регулювати свій рівень не є необмеженим. Наприклад, збільшення випаровування або зменшення притоку води в озеро може бути настільки значним, що озеро зникне, не зважаючи на регуляцію. Така доля спіткала багато водоймищ упродовж історії Землі внаслідок збільшення посушливості клімату або під впливом господарської діяльності людини. Навпаки, збільшення притоку води, незважаючи на збільшення площі водної поверхні і випаровування, може взагалі змінити тип озера, перетворивши його на проточне. У цьому випадку регулюючий елемент - випаровування не встигає впоратися із зовнішньою дією, і в хід вступає новий регулятор - стік з озера.

Таким чином, зміна в певних межах зовнішніх дій не призводить до суттєвих змін параметрів безстічного озера і не змінює його властивості, оскільки озеро, подібно до організму, мовби пристосовується до умов, що змінилися, регулюючи співвідношення між складовими частинами водного балансу. Регулятором виступає рівень озера (відповідно й площа водної поверхні, оскільки рівень і площа пов'язані однозначно).

Приклади аналогій можна продовжити. Встановлена схожість між рухом планет сонячної системи і циркуляцією океанічних вод - обидва процеси відповідають законам Кеплера. Рівень ґрунтових вод і поверхня земної кори поводяться аналогічно електричним полям тощо.

Для того, щоб об'єкти і явища інших наук розглядати як моделі цієї науки, дослідник повинен орієнтуватися в багатьох галузях наукового знання. Закономірна періодичність властивостей хімічних елементів, узагальнена Д.І.Менделєєвим у вигляді періодичної системи, наштовхнула відомих фізико-географів А.О.Григор'єва та М.І. Будика на думку про аналогічну періодичність географічних зон. Ще в 20-х роках минулого століття ґрунтознавець Г.М.Висоцький, а потім - у 40-і роки - фізико-географ Ф.Н. Мільков відзначили існування зон-аналогів. Ці зони (наприклад, тайга - листяні ліси помірного поясу - вологі субтропічні ліси - гілея) розташовуються в різних географічних поясах і, отже, розвиваються на різній енергетичній основі. Разом із тим, вони мають багато рис схожості: умови зволоження, геохімічні особливості, величина біомаси тощо. А.О.Григор'єв і М.І.Будико побудували єдину схему, на якій усі географічні зони розташувалися залежно від величини енергетичних ресурсів і умов зволоження у вигляді кількох рядів, аналогічних періодам в періодичній системі Д.І. Менделєєва.

Періодичний закон географічної зональності, сформульований авторами цієї схеми, виявився економним описом безлічі раніше мало пов'язаних фактів. Використання аналогії є одним із важливих шляхів здійснення взаємодії різних галузей знання.

Метод аналогії використовується в межах самої фізичної географії при перенесенні знання з одного об'єкту на інший. Особливо плідною аналогія виявляється при попередньому вивченні нового об'єкта. Наприклад, часто виникає завдання гідрологічного вивчення річки, на якій досі не велися спостереження. Наприклад, визначення структури водного балансу річкового басейну з точки зору доцільності будівництва на річці водосховища вимагають великих витрат і тривалого часу. Для визначення структури водного балансу в короткий термін може бути застосований метод аналогії, що полягає в підборі опорних річок-аналогів, величина стоку яких, як і інші гідрологічні характеристики, безпосередньо або з поправкою на відмінності фізико-географічних умов, переносяться на річкову систему, що вивчається. Як аналоги, можуть бути використані одночасно декілька річок.

Таким чином, аналогія спрощує процес пізнання, і дає можливість використовувати вже сформульовану закономірність для опису й пояснення об'єкта, що вивчається, якщо аналогія твердо встановлена.

Моделювання - це дослідження об'єктів, явищ і процесів не безпосе-редньо, а з допомогою їхніх замінників -- моделей. У процесі моделю-вання експеримент у натурі замінюється експериментом на моделі.

Модель у географії - це образ, зображення, копія, план, карта, форму-ла, графік, матриця (прямокутна таблиця чисел) та ін.

Модель заміщує об'єкт, вона є його аналогом у певному відношенні за властивостями, структурою, зв'язками чи функціями.

Виділяють два типи моделей: предметні і знакові. Предметні моделі бувають натурні (зменшена копія флюгера), фізичні (макети) та електронні. Для географії важливі передовсім знакові моделі.

Знакові моделі поділяють на два класи: образно-знакові (аерофото- й космічні знімки, карти) і формально-знакові (статистичні, математичні, абстрактно логічні тощо).

При побудові моделі враховують найсуттєвіші з погляду поставленого завдання риси об'єкта, що вивчається.

Із моделлю можна експериментувати, піддавати її різним діям. Спостерігаючи поведінку моделі в умовах експерименту, можна одержати дані про поведінку реального об'єкту в широкому діапазоні зміни зовнішніх і внутрішніх чинників.

Як відзначає А.М. Берлянт, моделі мають наступні важливі властивості:

1) модель перетворює за допомогою масштабу розміри природних систем;

2) модель перетворює масштаб часу, завдяки чому швидкоплинні реальні процеси можна уповільнити, а ті, що відбуваються поволі, - прискорити;

3) модель спрощує реальний процес. Якби модель відтворювала всі деталі об'єкта, що вивчається, нею користуватися було б неможливо.

Таким чином, модель повинна бути вільною від тих властивостей, які роблять неможливим або недоцільним безпосереднє вивчення реального об'єкта.

Прикладами фізико-географічних моделей можуть бути географічні карти, глобуси, установки, що відтворюють формування річкової мережі, утворення річкових терас, зсувів, океанічних течій і морських вітрових хвиль, камери штучного клімату, математичні формули тощо. Цей перелік показує велику різноманітність моделей. Одні з них більшою мірою копіюють реальний об'єкт, інші являють собою символи, і тому їх відповідність об'єктові, що вивчається, можна встановити завдяки уявної абстракції. Символічні моделі являють собою вищий етап моделювання, що безпосередньо наближає дослідника до формулювання законів і теорій. В деяких випадках при моделюванні використовується послідовний перехід від простіших наочних моделей до абстрактніших. Наприклад, при вивченні річкової мережі можна виділити три ступені моделювання: 1) іконічну модель - аерофотознімок; 2) аналогову модель - карту (карта є аналогом річкової мережі, бо на ній відтворюється малюнок річкової мережі з дотриманням подібності; 3) знакову модель - математичний вираження малюнка густоти й інших характеристик річкової мережі, наприклад, Гр=УL/S.

На кожному ступені втрачається певна частина інформації, модель стає все більш абстрактною.

Найпотужніші евристичні властивості мають знакові моделі. В деяких випадках операції над ними, що провадяться згідно з математичними правилами, дозволяють отримати абсолютно нові географічні закономірності.

Прикладом успішного використання математичних моделей у фізичній географії є дослідження С.Я. Сергіна, присвячене аналізу коливань клімату в четвертинному періоді. Спочатку він встановив систему зв'язків кліматичних параметрів із чинниками, що їх визначають: площею материків і океанів, висотою материків, відбиваючими властивостями підстеляючої поверхні і ін. Зв'язки були описані формулами. Далі були визначені передавальні функції ланок системи (оператори): підсумовування, множення, інтеграція тощо, завдяки чому всі ланки з'єдналися в єдину математичну систему (модель ).

Створення моделі показало, що система "поверхня Землі - океан - атмосфера" впродовж четвертинного періоду зазнавала автоколивань, періодично переходячи то в холодніший режим (наступ льодовиків), то в тепліший режим (міжльодовикові періоди). Дивовижним виявилося те, що ці коливання здійснювалися (і можуть здійснюватися) за постійних зовнішніх дій на поверхню Землі та визначатися структурою самої системи. Одержаний С.Я. Сергіним запис коливань відповідає фазам коливань, встановлених геологічними методами (за залишками фауни і флори, за льодовиковими відкладами тощо). Таким чином модель була перевірена на незалежному матеріалі, що підтвердило її правильність.

Моделювання є одним із методів, які сприяють інтеграційним тенденціям в науковому знанні. Воно виступає "як методичне зіставлення елементаризму - концепції, в якій усі дії дослідника підпорядковані аналізу, що розуміється як розчленовування цілого на все більш і більш дрібні елементи. Модель завжди виступає як своєрідна програма не стільки аналізу, скільки, передусім, синтезу. Вона зобов'язує до возз'єднання виділених на початку дослідження елементів" (С.Я. Сергін). Ця властивість моделювання дуже цінна, оскільки, як уже підкреслювалося, елементи геосистем не можуть існувати ізольовано одне від одного, а їх вичленування на певних етапах являє собою лише дослідницький прийом.

Моделювання в сучасній фізичній географії є абсолютно необхідним видом отримання нової інформації, оскільки в ряді питань, особливо при прогнозуванні ситуацій, аналоги яких відсутні в природі, багато інших видів дослідження (спостереження, порівняння, висновки, аналогія тощо) не можуть бути використані.

Описування явищ

Збирання інформації в процесі спостереження, експериментальних досліджень, висновків за аналогією, моделювання, математичних операцій, порівняння та інших прийомів завершується приведенням фактів в систему. Вводяться поняття і терміни, класифікуються явища. Цей етап називається описом. Воно спирається на твердо встановлені факти, але це вже не чисто емпіричний рівень. Деякі найбільш розвинені форми опису потребують пояснення.

Описування - це складна процедура, що включає уявне розчленування об'єкту, що вивчається, і виділення параметрів, що цікавлять дослідника: геометричних (висота, довжина, об'єм тощо), фізичних (температура, швидкість руху, колір тощо), географічних (місцеположення, сусідство та ін.) і т.д., - а також визначення параметрів термінами і знаками. За допомогою опису інформація, що сприймається відчуттями людини і приладами, перекладається мовою понять, знаків, схем, малюнків, графіків і цифр, приймаючи тим самим форму, зручну для подальшої раціональної обробки (систематизації, класифікації, узагальнень).

Як засоби опису використовуються і природні і штучні мови. Терміни природної мови, що вживаються в звичайній розмовній мові, багатозначні, часто невизначені, містять емоційні елементи. Тому в наукових дисциплінах природна мова більшою чи меншою мірою замінюється штучними мовами, найбільш поширеними з яких є математична і логічна. Кожен термін у математиці й логіці має строго окреслене значення.

Своєрідним видом опису в географії виступає картографічне зображення. Система координат, що лежить в основі картографічного зображення, утворює зручну мову для опису й аналізу розміщення на земній поверхні географічних об'єктів.

Опис у фізичній географії являє собою поєднання природної мови з елементами штучних мов. Як система позначень, він одновимірний, оскільки з його допомогою можна описувати явища лише в певній послідовності. Географічні карти й матриці дозволяють передати двовимірний простір, а в деяких випадках і складніші форми просторових взаємин між явищами. Формули дозволяють описати ще складніші форми. Наприклад, перед нами стоїть завдання описати розподіл температури вздовж 20° довгот. Мовний опис зведеться до переліку окремих пунктів, кожний з яких характеризуватиметься певною температурою. Карта передасть цей розподіл економніше й водночас повніше, оскільки в цьому випадку не буде пропусків, як при мовному описі. Нарешті, для опису розподілу температури за меридіаном можна підібрати формулу, в якій температура розглядатиметься як функція певного параметра, наприклад, географічної широти. Це буде найбільш економний опис явища.

У процедуру описування входять формування понять і класифікація. Формування понять - важливий етап наукової діяльності. У багатьох недосконалих мовах, наприклад у північних і екваторіальних народів, утворення понять розвинене слабо. У деяких мовах немає понять "річка", "гора", "дерево". Кожному об'єкту (конкретній річці, озеру, горі) надається власна назва. Для вироблення понять потрібне узагальнення, абстрагування від різних деталей, властивостей, параметрів, що не мають значення з даної точки зору. Наприклад, конкретні екземпляри дерев, що знаходяться на певній території, розрізняються за висотою, густиною крони, кількістю гілок, забарвленню стовбурів та іншими характеристиками. Але в той же час вони мають безліч рис, що визначають їх спільність і що дозволяє об'єднати їх в один клас - "дерева".

Процес утворення понять безпосередньо пов'язаний із класифікацією, оскільки для утворення понять потрібне угрупування уявлень щодо схожих об'єктів і явищ. "Наука - це перш за все класифікація, - манера зближувати між собою ті факти, які уявляються розділеними", - говорив французький математик А. Пуанкаре.

Попервах у географії на основі зорових сприйнять відбулося виділення таких класів, як гори й рівнини, річки, гірські породи й мінерали, озера, моря, рослини та тварини. Поступове пізнання йшло у бік виявлення глибших сторін об'єктивної дійсності. Було звернено увагу на походження явищ. Так, однакові за формою підвищення, як з'ясувалося, можуть бути створені різними агентами. Наприклад, додатні форми рельєфу можуть бути створені як у результаті ерозійно-денудаційної діяльності, так і внаслідок акумуляції. Зовнішньо схожі озерні улоговини можуть бути створені тектонічними чинниками, карстовими процесами або внаслідок підгачування річки гірським обвалом.

Для виявлення прихованих сторін явищ потрібний логічний аналіз, у ході якого співставляється багато фактів, у тому числі й таких, які отримані в результаті використання приладів, застосування експериментів і моделювання. В ході аналізу загальні поняття "озеро", "пагорб" і ін. розчленовуються на підлеглі їм вужчі поняття. Якщо загальне поняття "озеро" може бути визнане родовим, то більш вузьке поняття"карстове озеро" - це вже видове поняття.

Класифікація, поняття, символи і інші елементи опису спрощують реальні об'єкти, але в той же час "економлять мислення". Опис робить наукову інформацію доступною для формулювання теорії і пояснення, оскільки дані про об'єкт перекладаються мовою науки. Але опис ще не дозволяє встановити закономірні зв'язки і розкрити сутність явища. Останнє - задача вищих рівнів пізнання: формулювання законів і теорій і пояснення об'єкта.

Законспектуйте матеріал і поясніть, чому порівняльно-описовий метод є одним із найдавніших у географії.

Размещено на Allbest.ru