Читать книгу 100 великих загадок географии - Рудольф Баландин - Страница 12

Научная модель (от латинского «модулюс» – «образец, подобие») служит для упрощения реальности. Моделью может быть система формул, схема, график, карта, механическая конструкция, макет. Для доказательства теории относительности А. Эйнштейн придумывал мысленные опыты-модели, в действительности невозможные.

С появлением компьютеров учёные стали активно разрабатывать математические модели географических объектов. Научные модели обрели наглядность и популярность.

Английские географы П. Хаггет и Р. Дж. Чорли поясняют: «Модели призваны быть тем мостом, который перебрасывается над пропастью между наблюдениями и теорией. Сфера их действий – упрощение, упорядочение, конкретизация, экспериментирование, облегчение практической деятельности, обобщение вплоть до глобального масштаба, разработка теории и объяснение явлений реального мира. Одной из главных функций модели следует признать её психологическое воздействие, поскольку она позволяет вообразить или постичь целую группу явлений, которые иначе остались бы для нас непостижимыми из-за их огромных масштабов или сложности».

Однако увлечение моделированием природных объектов и явлений таит серьёзную опасность: потерю реальности. На примере ГТП (глобальной тектоники плит литосферы) видно, как привлекательная своей простотой и элегантностью модель способна вводить в заблуждение учёных. В таких случаях моделирование становится чем-то вроде интеллектуальной компьютерной игры.

П. Хаггет и Р. Дж. Чорли пришли к выводу: «Успешное применение моделей в географии отнюдь не приблизит нас к метафизической цели полного понимания, ибо развитие науки не только не уменьшает число проблем, подлежащих решению, а, напротив, увеличивает его».

Надо, чтобы наше понимание природы и самих себя прояснялось, а не затуманивалось нагромождением всё новых проблем.

Самое главное и сложное – понять, в каких случаях и какие модели полезны, а в каких вредны. По-видимому, наиболее простое их разделение – на механические и органические. Первые сравнительно легко перевести в математическую форму. Вторые подобны литературному сравнению.

Механические модели превосходно показали себя при изучении движения крупных небесных тел по закону гравитации, всемирного тяготения. Это породило мнение, будто язык математики – универсален для мироздания вообще и в частностях. Внедрение в Биосферу машин укрепило такое мнение.

Столетие назад Максимилиан Волошин выразил демоническую завораживающую и опасную суть такого мировоззрения:

В виде механической модели можно представить что угодно, вплоть до живого организма или духовной структуры личности. Таков логичный инженерный или физико-математический подход к решению задач. Всё зависит от сути задачи и цели решения. Можно создать физико-математическую модель человека. Получится робот. Можно создать художественную (образную) модель робота. Получится подобие человека.

Испанский философ Х. Ортега-и-Гассет отметил: «Человеческое ускользает от физико-математического разума, подобно воде, вытекающей из решета».

Часто используют моделирование в экономической географии. Например, для оптимального размещения промышленности, рациональной планировки городов и т. д. Для теоретических изысканий это полезно. На практике в условиях частной собственности на средства производства, на землю ситуация становится тупиковой. Не исключено, что географическое моделирование на практике чаще и успешнее всего используется для военных целей.

В СССР один из первых опытов локального географического моделирования с помощью компьютера провела в 1961 году группа учёных под руководством Н.Н. Моисеева (впоследствии академика). Они разработали программу оптимального следования грузовых машин одной из автобаз Москвы. За три месяца работы по научной модели одни плановые показатели у автобазы улучшились, другие ухудшились, а в целом, как признался Н.Н. Моисеев, «наша автобаза очутилась в глубочайшем прорыве».

Теоретически всё было сделано корректно. Вмешались факторы, которые трудно или невозможно учесть: дорожные происшествия, психология и личные интересы водителей, скорость загрузки и разгрузки материалов, погодные условия… Короче говоря, даже на таком узкоограниченном пространстве и с одним предприятием реальная ситуация оказалась слишком сложной.

Математические модели наиболее успешно применяются в технике и физике. От них принципиально отличается география как естественная наука. Приходится учитывать конкретные условия на данной территории, в данной стране.

Может показаться, что применение моделей наиболее сложно в экономической географии, где большое значение имеют не только экономические, но и политические, демографические факторы, народные традиции, природные условия. Хотя в действительности именно географы-экономисты успешно пользуются физико-математическими моделями.

Вверху – схема движения плит литосферы, внизу – схема эскалатора.

Механика эскалатора понятна, а плит – сомнительна

В этом случае главными ориентирами являются общество и техника. Поэтому можно оперировать более или менее точными статистическими и техническими показателями. Но и в таком случае, как показывает пример группы Н.Н. Моисеева, могут быть серьёзные проблемы.

Для наук о Земле первое и главное – изучить объект. Что это значит?

Вот река. Можно жить возле неё годами, купаться в ней, плавать на лодке, ловить рыбу. Означает ли это, что эту знакомую нам реку (озеро, а тем более море) мы изучили? Нет, конечно. Требуется ещё очень многое узнать о ней. Химический состав и свойства воды, которые со временем могут меняться. Характер её дна и берегов; скорость течения – на разных участках реки и в её поперечном разрезе; общий объём речной воды и его изменения.

Надо бы выяснить, где истоки реки, какие у неё притоки, куда она впадает. Как происходит её питание поверхностными и подземными водами – по сезонам? Кто обитает в реке – от мельчайших микробов до крупных водорослей, беспозвоночных, рыб и млекопитающих? Как меняется режим реки в течение года и за многолетний период? Какие отложения залегают в её русле и в берегах? Как используют люди эту реку? Не загрязняют ли её промышленные, сельскохозяйственные и бытовые отходы? Какая у неё история и как она менялась за многие тысячи лет геологической истории?..

Вопросов много, и на них надо найти убедительные ответы. Справится ли один человек с такой задачей? Если и справится, то с большим трудом и за долгие годы. Ему придётся использовать работы других исследователей.

Целесообразно объединить усилия многих специалистов. Одни будут определять минералы, изучать горные породы, речные отложения и строение земной коры, восстанавливать геологическую историю данной территории. Другие будут исследовать поверхностные воды, третьи – подземные, четвертые – речных обитателей, пятые составят карты речной долины, шестые проведут химические анализы, седьмые произведут промеры глубин… Нужны приборы, лабораторные анализы, отборы проб воды (наземной и подземной) и атмосферных осадков, исследования берегов, составление таблиц, графиков и карт…

А ведь речь идёт лишь об одном из великого множества природных объектов. Они обычно состоят из других сложных объектов, а также взаимодействуют между собой.

Собранные сведения требуется тщательно проверить. Надёжные проверенные сведения называются фактами. Предположение, основанное на фактах, но не имеющее веских доказательств, называется гипотезой (в переводе с греческого – «предположение»). Можно придумать небылицы про реку: про бездонные омуты, страшных речных чудовищ, утопленников и русалок. Всё это будут фантазии, а не наука.

Приходится писать об этом, потому что за последние десятилетия даже учёные порой стали забывать о требованиях научного метода и его отличиях от религиозного и философского познания.

Чётко сформулированная, убедительно доказанная, не противоречащая фактам научная идея называется теорией (от греческого «исследую»). Теорий значительно меньше, чем гипотез. В «точных» науках, когда речь идёт о сравнительно простых взаимосвязях относительно простых объектов, теории надёжно обоснованы. Хотя новые факты или идеи могут их уточнить или опровергнуть.

В науках о природе гипотез и теорий особенно много из-за обилия фактов и чрезвычайной сложности объектов. Здесь теории более зыбки, менее долговечны и нередко противоречивы. Со временем их уточняют, проверяют, изменяют до тех пор, пока не обозначится самая убедительная, чётко выраженная и надёжно доказанная концепция. Но и она со временем может не устоять под напором новых идей и фактов.

Не всегда широкую популярность обретают наиболее верные теории. С распространением электронных средств массовой рекламы, пропаганды и агитации (СМРАП) судьба научных концепций во многом зависит от активности популяризации. При современной узкой специализации учёных они вынуждены склоняться к мнению, поддержанному авторитетными личностями.

А ещё существуют идеи, обобщающие известные факты и не имеющие ни одного (на данный момент) опровергающего факта. Это эмпирическими обобщениями (от греческого «эмпирия» – «опыт»). Например, таблица Менделеева – это эмпирическое обобщение. Понятие о сферах Земли – тоже обобщение, так же как принцип «живое рождается от живого».

…Когда речь идёт об океане, в нашем воображении появляются образы бескрайнего водного пространства, свирепых штормов, огромных волн, мощных течений. В наше время учёные стремятся изобразить его в виде математических моделей. Одну из них разрабатывает группа российских специалистов под руководством академика А.С. Саркисяна.

Не всегда совпадают реальные данные на конкретный момент с теми, которые получены на модели. Так мощное течение Гольфстрим на модели имеет относительно постоянную скорость, а в реальности может порой меняться из-за вихревых потоков. Это сказывается на погоде, особенно в Европе. В то же время компьютерная модель помогает понять общие закономерности взаимодействия геосфер.

Модель Мирового океана даёт возможность уточнять среднесрочные прогнозы погоды в связи с взаимным влиянием атмосферы и океана. Для рыболовства важен прогноз смены течений и участков подъёма холодных вод (зон апвелинга), где повышается количество кислорода и планктона, а потому скапливаются морские животные.

Существуют глобальные модели, с помощью которых дают прогноз изменения климата в разных регионах земного шара.

Польза глобальных моделей очевидна. Невозможно представить себе целиком Биосферу или хотя бы природную зону. Когда размеры объекта велики, ни у кого не хватит воображения, чтобы воспроизвести его в своих мыслях. К тому же Биосфера, природная зона, ландшафт имеют невидимые глазом части (почвы, горные породы, подземные воды).

Исследования огромных природных тел и обобщение полученных сведений проводятся с использованием моделей. Среди них есть не только формальные, но и естественные модели, когда конкретный ландшафт принимают как подобие природной зоны, а остров в океане сопоставляют с Биосферой.

Проще всего, пожалуй, создавать глобальные модели. Они оперируют немногими огромными обобщёнными категориями: человечество, все живые организмы, техника, природные ресурсы.

В 1968 году в городе Риме итальянский промышленник, политик и учёный Аурелио Печчеи создал организацию, целью которой было изучение путей развития технической цивилизации в Биосфере – «Римский клуб». Выполнялись научные исследования и создавались математические модели изменений, происходящих с Биосферой под влиянием технической деятельности человека. С помощью таких моделей прогнозировали то, что может произойти в будущем. Общие результаты работы «Римского клуба» помогли прояснить печальную истину: техногенез на планете вытесняет живые организмы, разрушает естественные ландшафты, загрязняет область жизни отходами техники, истощает природные ресурсы. И это не просто общие слова и предположения, а результаты подсчётов, хотя и приблизительных, но весьма убедительных, основанных на фактах.

Учёные испробовали разные модели, и во всех случаях получалось, что продолжая так же относиться к окружающей природе, как теперь, нещадно расходуя её богатства ради удовлетворения главным образом необязательных потребностей в роскоши, а также нагнетая гонку вооружений, люди в ближайшие десятилетия или столетия истощат и загрязнят Биосферу. В конфликте с окружающей средой люди будут деградировать и вымирать.

Но никакие модели не дают ответа на главные вопросы: почему так происходит и как спасти Биосферу и род человеческий? Ведь самые важные вещи недоступны научным подсчётам: человеческий разум, совесть, милосердие, справедливость, добро (а также глупость и жадность, бессовестность и равнодушие). От них-то и зависит более всего судьба обитателей Земли. К таким выводам пришёл к концу жизни Аурелио Печчеи:

«Именно эти качества являются самым важным ресурсом человечества, сравнимым разве что с тем теплом, той энергией, которую так щедро посылает нам Солнце. И научиться использовать их на благо всех вместе и каждого в отдельности – вот тот новый важный рубеж, который предстоит преодолеть нашему поколению».

Это было написано в 1977 году. С той поры много воды утекло (а сколько загрязнилось!). А глобальные проблемы остаются и всё больше усложняются. Решить их не удаётся ещё и потому, что науки о Земле, в частности география, оттеснены на задний план физико- и химико-техническими науками. Люди перестают понимать природу. А без понимания её законов и безоговорочного их исполнения нельзя наладить с ней хорошие отношения.