Кухонный научпоп. Часть 2

Если вы помните мои предыдущие статьи о науке (а если не помните, то прочитайте), то у вас мог возникнуть вопрос: "Если наука одна и правила для неё едины, то почему в каждой области знаний используются свои приёмы и методы?" Ну, или хотя бы "Как Галилей связан с ГМО, ведь история и биология — разные предметы в школе?"

Области знаний отличаются между собой по изучаемому объекту и используемым моделям. Но при этом, модели при доработке зачастую требуют знаний из других областей. Истории нужна физика для датировки, лингвистика для изучения источников, социология для понимания процессов в обществе. Социология опирается на экономику и психологию. Психология требует биологии. Биология основана на химии. А химия зависит от законов квантовой механики. И все-все эти области пронизаны математикой в большей или меньшей степени.

Я уже упоминал раньше, что наука создаёт проверяемые предсказания. А сегодня расскажу об основах этого процесса. То, что я напишу далее — базис для любой науки. Не только физики, но и лингвистики, например.

Древние индусы считали мир троичным — кроме порядка и хаоса в основе мира лежал ещё и процесс перехода одного в другое. Любая модель физики тоже стоит на трёх слонах — объекте, состоянии и законе изменения.

Объект — это элемент модели, для которого мы ищем предсказания. У любого объекта реального мира множество свойств (вполне вероятно, что бесконечное). Но для объекта модели мы берём лишь те, которые имеют для нас смысл. Если мы решаем задачу о средней скорости автомобиля, то нам неважна его марка. А вот если в нашей задаче нужно доставить груз, то марка и модель автомобиля может иметь решающее значение. А цвет — нет. И так далее. Для любой задачи необходимо выбирать имеющие значение свойства объекта. Иногда это очевидно, а иногда и не очень. От неправильного выбора свойств сильно страдает преподавание истории в школе. Потому что даты и имена правителей по большому счёту не имеют значения, а им уделяется незаслуженно большое внимание.

Второй элемент модели — это состояние. Всё довольно просто: у объекта есть характеристики, которые могут меняться. Набор этих характеристик называется состоянием. Для задачи об автомобиле состоянием может быть набор из скорости, расстояния и количества бензина в баке. Или, к примеру, количество краски и площадь окрашенной поверхности, если это задача о работе малярно-кузовного цеха.

Математически, состояние объекта записывается с помощью вектора. Вы сталкивались с ними в геометрии, а может быть и в аналитической алгебре. Для науки векторы удобны тем, что расположение значения характеристики на определённой позиции автоматически отрезает множество некорректных операций. И мы не можем взять и прибавить к скорости автомобиля возраст его водителя. Хотя, нумерологи могут, но это одна из причин, по которым нумерология не наука.

И третья основа — закон изменения. Если у нас есть несколько векторов, описывающих состояния, то закон изменения даёт понять, как из одного состояния объект перемещается в другое. Математически законы записываются либо как системы уравнений, либо как матричные операторы. Не важно, как именно записан закон: если он верен, то вся разница только в удобстве вычислений.

Предсказание будущего в науке состоит из выбора объекта, определения закона изменения и получения по этому закону состояний. После чего эти состояния определяют в реальности и сравнивают с вычисленными. Большая разница при сравнении говорит либо о неправильном законе, либо о том, что не все характеристики были учтены. Если же разница небольшая, закон и набор характеристик принимают за условно верный и используют в практических целях. Баллистика использует в практических целях законы Ньютона. Отправка кораблей к Плутону требует теории относительности.

В следующих статьях я расскажу о том, как же именно определяют состояния и ищут законы. А пока, верьте в себя. И пользуйтесь наукой.