Első beszélgetés

Állapot, állapotjellemző

A természet nem oszlik tudományágakra,
mint az egyetemek
ACKOFF
OLVASÓ a SZERZŐ-höz Fölcsigáztad az érdeklődésemet! Hol találjuk azt az "egységes szemléletet", azt a "varázsszert", amellyel minden műszaki feladatot megértünk?

SZERZŐ Ne túlozd el a dolgot, nem a "bölcsek kövét" keressük. Egyébként is türelmedet és segítségedet kértem. Most, első beszélgetésűnk során, különösen a türelemre lesz szükség. Egy kicsit (vagy talán nagyon is?) el kell térnünk a technikától, hogy aztán visszakanyarodva váljon - ahogy Te szoktad mondani - gyakorlativá a mai beszélgetésünk tárgya. Arra kérlek, hogy egy darabig ne törődj a műszaki oldallal. Ígérem, hogy később már csak arról lesz szó.

OLVASÓ Rendben van, absztraháljunk. Hol akarod kezdeni? A relativitáselméletnél vagy a kvantummechanikánál?

SZERZŐ No, olyan messze azért nem kalandozunk el! Bár - jól tudod - napjainkban a XX. század fizikájának már ezeket a felfedezéseit is alkalmazzák műszakilag. Mi mégsem megyünk ilyen messzire! Először is arra válaszolj: mi az a terület - de teljesen általánosságban - amivel foglalkozol?

OLVASÓ Jól tudod, szakterületem a technika, a műszaki berendezések és műszaki folyamatok.

SZERZŐ Persze, tudom. De mondd csak, mit is nevezünk technikának? És mit értünk azon, hogy műszaki folyamat?

OLVASÓ Az első kérdésre nem is olyan egyszerű a válasz; függ attól, hogy a társadalmi, termelési vagy gazdasági vonatkozásait akarjuk-e kiemelni?

SZERZŐ Folytathatnám az ismeretelméleti kérdésekkel, a műszaki tudományok szerkezeti felépítésével, s i. t.

OLVASÓ Mindezeket magában foglaló definíciót kérsz tőlem?

SZERZŐ Nem, ez messze meghaladná dialógusunk terjedelmét. Szűkítsük le érdeklődésünket azokra a kapcsolatokra, amelyek tárgykörünket összekötik. Arra kérlek azonban: később se vesd szememre, hogy "csak" azzal foglalkozunk, ami a különböző műszaki folyamatokban közös.

OLVASÓ Gondolom, ez is elegendő lesz. De még mindig nem válaszoltunk a kérdésre.

SZERZŐ Nézd ezt a két rajzot. Mi a különbség közöttük?

OLVASÓ Viccelsz? Talán inkább: mi a közös bennük? A repülő kődarab?

SZERZŐ Pontosabban: a gravitációs erő, amely mindkét esetben szabadesésre kényszeríti a követ.

OLVASÓ Hol van itt a technika?

SZERZŐ Ahol a szabadesés törvényét és a kődarabot az ember felhasználja, hogy a táplálkozásához szükséges állatot elejtse. ÁGOSTON szavaival: A technika "az ember tudatos akaratának alávetett, célszerűen működtetett és célszerűen megválasztott természeti erők, folyamatok és természeti anyagok, … amelyek hatalmat biztosítanak a külső természet felett ".[ÁGOSTON, L.: Az ember és a technika. Kossuth, Budapest, 1965. (115. old.)]

OLVASÓ Ez érthető. És ebből az is következik, hogy a műszaki folyamat lényegében célszerűen működtetett természeti folyamat.

SZERZŐ A műszaki berendezés pedig éppen az a korlát, ami e folyamatok célszerű működési irányát biztosítja. Az ember nem változtathatja meg a természeti törvényeket, csak azokat a kereteket, amelyeken belül e törvények érvényesülnek. Nyilván nem változnak meg pl. a folyó mozgástörvényei akkor, amikor gátat emelünk, vízerőművet építünk, s megakadályozzuk, hogy árvíz pusztítsa a földeket és településeket. A gátak közé szorított folyó célszerűen "működik". Ezt csak úgy tudtuk elérni, hogy megismertük a természet törvényeit, s ennek alapján építettük meg a gátat; ez jelenti az ember tudatos akaratát.

OLVASÓ A folyó esetében világos a probléma. A folyamok kordában tartása valóban egyszerű; gátak építésével máris biztosítottuk a természet feletti gyakorlati hatalmunkat.

SZERZŐ Gondolod, hogy olyan egyszerű? Kérdezz csak meg egy vízépítő mérnököt! A vízszint ingadozásai, a különböző árhullámok, ennek során a gátra ható nyomás és erózió, a folyóban levő hordalék mozgása és még ki tudja hány kérdés kapcsolódik ehhez. Könnyen meggyőződhetsz róla, hogy magas színvonalú és bonyolult szaktudományról van szó.

OLVASÓ Érdekes! Látod, az ember egy-egy szakterületet (sokszor még a sajátját is) vagy túl bonyolultnak, vagy nagyon egyszerűnek tart. Mindkét felfogás a tájékozatlansághól ered. Érdekes lenne erről is beszélni.

SZERZŐ Most még ne! Sor kerül majd erre is, de előbb emeljünk gátat saját gondolataink folyamának. Maradjunk csak a folyamatoknál.

OLVASÓ Azt már az előbb tisztáztuk!

SZERZŐ Valóban tisztáztuk volna? Mit is nevezünk általában folyamatnak?

OLVASÓ Azt a jelenséget, amelynek során valami megváltozik. Feladatunk azt megmondani, hogy minek a hatására történikés hogyan befolyásolható a változás, milyen a változás sebessége.

SZERZŐ Hol?

OLVASÓ Mi az, hogy hol? Hát abban a berendezésben, amiben a változás történik. Nyilván nem az egész világegyetemet vizsgáljuk egyszerre!

SZERZŐ Tehát mindenekelőtt el kell különítenünk azt a térrészt, amelyen
belüli változásokat akarjuk vizsgálni. Ehhez viszont nem elegendő, hogy egyszerűen körülhatároljuk ezt a részt. Az anyagi világ egységes és az általad önkényesen kihasított részt nem különítheted el az egésztől.

OLVASÓ Nem hiszem, hogy ily módon vizsgálatokra egyáltalán lehetőség lenne. Az egész világgal egyszerre lehetetlen foglalkozni.

SZERZŐ Talán megszűnik azzal a környező világ hatása, ha csak a kihasított résszel foglalkozol?

OLVASÓ Ezt nem állítottam. A környezeti hatásokat nem hagyhatom figyelmen kívül.

SZERZŐ Vizsgálataink során tehát mindenekelőtt három fogalmat kell tisztáznunk. Ezek: a rendszer, a környezet és a (kettő közötti) kölcsönhatás.

OLVASÓ A rendszer az a "bizonyos" körülhatárolt rész, amellyel foglalkozunk …

SZERZŐ … és amely valamilyen külső hatásra ismert vagy megadott módon reagál.

OLVASÓ Ez így túl általános! Teljesen önkényesnek tűnik, hogy mit nevezek rendszernek, és hol kezdődik a környezet.

SZERZŐ Valóban önkényes az, hogy hol húzod meg a határt. Mindig attól függ, hogy mit és miért vizsgálsz. Az ún. rendszerelmélet (amit én inkább rendszerszemléletnek neveznék) éppen azokat az általános összefüggéseket keresi, amelyek függetlenek attól, hogy "mit" és "miért".

OLVASÓ És hogyan definiálja a rendszerelmélet a rendszert?

SZERZŐ Paradoxonnak tűnik, de a legtöbb vita éppen ezzel kapcsolatos. Ezt a vitát azonban itt és most nem lenne célszerű részletezni. Fogadjuk el azt a nézetet, amely szerint a rendszer bizonyos elemek és a közöttük levő kapcsolatok olyan egységes összessége, amely meghatározza, hogy valamilyen külső hatásra milyen rendszerállapot és reakció jön létre.

OLVASÓ Álljunk meg! Itt egyszerre több új fogalmat is használtál: elemek, kapcsolatok, állapot. Előbb talán ezeket kellene definiálni.

SZERZŐ Ami az első kettőt illeti: az ún. rendszeranalízis feladata az elemek meghatározása, míg a rendszerszintézisé annak felderítése, hogy ezen elemek hogyan szerveződnek egységes egésszé: milyenek az elemek közötti kapcsolatok.

OLVASÓ Azt hiszed, hogy ezzel definiáltad az elemeket és a kapcsolatokat?

SZERZŐ Tudom, hogy nem definiáltam! Nem is célom az általános rendszerelmélettel foglalkozni. Később úgyis szó lesz a műszaki rendszerek elemeiről és kapcsolatairól. Most csak a rendszer állapotát tárgyaljuk …

OLVASÓ … amit ugyancsak elfelejtettél definiálni!

SZERZŐ Az állapot fogalmát nem is definiáljuk. Axiómaként fogadjuk el, hogy a rendszernek van állapota.

OLVASÓ Ennek kissé "kinyilatkoztatás" íze van.

SZERZŐ Annak is veheted. De talán kételkedsz az "állapot" létezésében?

OLVASÓ Nevetséges. Ami létezik, az természetesen mindig valamilyen állapotban van. Ezen nincs mit kételkedni.

SZERZŐ Tehát olyan állítás, amit bizonyítás nélkül elfogadhattunk. A tudományrendszerek éppen ilyen - bizonyítás nélkül elfogadott - alapfogalmakra: axiómarendszerekre épülnek fel. Minden további állítás már definíció, ill. az axiómákra logikailag visszavezethető (bizonyított) tétel.

OLVASÓ Teljes mértékben egyetértek azzal, hogy "valahonnan" el kell indulnunk. A tapasztalat, a meglevő ismeretanyag alapján sok mindent elfogadhatunk bizonyítás nélkül. De miért kezdjük Ádámnál és Évánál? A mérnöki tapasztalat felhalmozott már olyan ismereteket, amelyeket nem szükséges nap-mint-nap bizonyítani. Ezek alapján azt is mondhatjuk, hogy minden szakterületnek kialakult a maga axiómarendszere. Elegendő lesz talán ezeket tisztázni ahhoz, hogy az egyes műszaki tudományokról beszélgethessünk.

SZERZŐ Külön-külön az egyes műszaki tudományok önmagukban is tárgyalhatók, megérthetők "saját axiómarendszerük" alapján. Mi azonban nem az egyes tudományágakat, hanem általában a műszaki tudományokat szeretnénk "közös nevezőre" hozni.

OLVASÓ Megadom magam, egyelőre! Feltéve, hogy időről-időre a Te absztrakt gondolataidat sikerül meglevő konkrét ismereteimmel összefüggésbe hozni.

SZERZŐ Az állapot fogalma rögtön konkréttá válik, ha kikötjük, hogy csak anyagi rendszerekkel foglalkozunk. Így azt is hozzátehetjük, hogy a rendszer állapotát az anyag tulajdonságaival jellemezzük.

OLVASÓ Ezzel ugyan egy cseppet sem válik érthetőbbé a dolog! Az anyagnak végtelen sok tulajdonsága van.

SZERZŐ Ez igaz. De a műszaki szempontból lényeges tulajdonságok - az ún. fizikai változók - száma véges. Ezek közül is kiválaszthatók azok, amelyek az állapotot egyértelműen meghatározzák.

OLVASÓ Tehát állapotjellemzők. Ezekről már nem kellene általánosságokat mondani.

SZERZŐ Ne vegyük el a következő beszélgetésünk "kenyerét". Maradjunk még az állapot és az állapotjellemzők közös ismertetőjeleinél. Állapodjunk meg abban, hogy a lehetséges állapotok összességét állapottérnek nevezzük. Más szóval: a rendszer valamely állapota az állapottér egy pontjának, az állapotváltozás e pontok egymás utáni sorozatának felel meg.

OLVASÓ Álljunk meg egy percre! Megkísérlem "lefordítani" az eddigieket. Valamely gép, gépcsoport, műszaki berendezés, s i. t., úgy tekinthető, mint rendszer, amelynek állapotát és állapotváltozását vizsgáljuk. A lehetséges állapotok összessége adja az állapotteret. Azokat az anyagi tulajdonságokat, amelyek az állapotot egyértelműen meghatározzák állapotjellemzőknek nevezzük. Ezek az állapottér fogalmához szorosan kapcsolódnak, nemde?

SZERZŐ Annyira szorosan, hogy az állapottér dimenzióját is az határozza meg, hogy hányfajta fizikai változó szükséges és elegendő az állapot egyértelmű meghatározásához. Azt is mondhatnánk, hogy ezek a fizikai változók az állapottér koordinátái, más szóval: ezek feszítik az állapotteret.

OLVASÓ Hogyan? Az állapottér dimenziója attól függ, hogy hány fajta állapotjellemzőt veszek figyelembe?

SZERZŐ Igen! Mindig a vizsgált szempontok határozzák meg, hogy mely állapotjellemzőkkel dolgozunk; vagyis milyen koordinátaértékekkel tudjuk leírni a folyamatot.

OLVASÓ Leírásról eddig még szó sem volt. Ehhez egyértelműen kellene jellemezni a fizikai változókat.

SZERZŐ Vagyis előbb nevet kell adni a "gyereknek"! Ismerjük fel, hogy a fizikai változó neve minőségi definíció, amely a konkrét értéktől független. Az értéknek - amellyel majd később foglalkozunk - csak valamely fizikai változó egy elemére vonatkoztatva van értelme.

OLVASÓ Úgy látszik a legegyszerűbb dolgokat is bonyolulttá akarod tenni. Miféle "minőségi definíció" szükséges ahhoz, hogy a hosszúság, a sebesség, a hőmérséklet és más fizikai változók nevét használjam?

SZERZŐ Nem bonyolítunk, hanem rendszerezünk. Amikor általában pl. sebességről beszélsz, elvonatkoztatsz attól, hogy minek a sebességéről és mekkora sebességről van szó. Közös névvel látsz el mindent, ami sebesség.

OLVASÓ Így van! De pontosan tudom, hogy miről van szó.

SZERZŐ Honnan tudod?

OLVASÓ Évszázados, sőt évezredes megfigyelésekből levont tapasztalatokból.

SZERZŐ Vagyis abból, hogy a legkülönbözőbb anyagi rendszereket megfigyelve tanulmányoztuk tulajdonságaikat. Felismertük e tulajdonságok egymással való kapcsolatait. Ennek alapján képesek voltunk elvonatkoztatni a konkrét értéktől és csoportosítani az anyagi tulajdonságokat, figyelembe véve a folyamatban játszott szerepüket is. Úgy is mondhatjuk, hogy különböző fizikai mennyiségeket a közös vonások szerint halmazba rendezve, a halmazokat névvel - a fizikai változó nevével jelöltük.

OLVASÓ Ezek szerint a fizikai változó neve "definiálja" a többi fizikai változóval való kapcsolatot és a folyamatban játszott szerepet?

SZERZŐ Illetve még azt is, hogy hogyan viselkednek az ún. koordináta-transzformáció esetén. Elegendő most csak arra utalni, hogy pl. a sebesség olyan tulajdonság, amely függ a vonatkoztatási rendszertől.

OLVASÓ Természetesen más lesz a sebesség, ha a megfigyelő áll, és ha mozog, de …

SZERZŐ … most én vágom el a beszélgetést azzal, hogy erről az ötödik találkozásunk során fogunk részletesebben beszélgetni. Addig még tisztázni kell egy-két dolgot, mindenekelőtt a folyamatban játszott szerepet. Legyen ez a következő beszélgetésünk témája.


Vissza a tartalomjegyzékhez Következő fejezet