Интересни мисловни експерименти. Експеримент Е

Не губете.Абонирайте се и получете връзка към статията в имейла си.

Какво е мисловен експеримент?

Мисловният експеримент във философията, физиката и редица други науки е форма на познавателна дейност, при която ситуацията се моделира не под формата на реален експеримент, познат на всеки от нас, а във въображението. Тази концепция е въведена за първи път в употреба от австрийския философ-позитивист, механик и физик Ернст Мах.

Днес терминът "мисловен експеримент" се използва активно от различни учени, предприемачи, политици и специалисти в различни области по света. Някои от тях предпочитат да провеждат свои собствени мисловни експерименти, а други дават всевъзможни примери за тях, с най-добрите примери от които искаме да ви запознаем.

Както подсказва името, ще разгледаме общо осем експеримента.

Философско зомби

Представете си жив мъртвец. Но не зловещ, а толкова скромен, безобиден, подобен на обикновен човек. Единственото нещо, което го отличава от хората е, че не може да усети нищо, няма съзнателен опит, но е в състояние да повтаря действията и реакциите им след хората, например ако е изгорен с огън, умело имитира болка.

Ако съществуваше такова зомби, то би било в противоречие с теорията на физикализма, където възприятието на човек се дължи само на процесите на физическия план. Философското зомби също не корелира по никакъв начин с поведенческите възгледи, според които всякакви прояви, желания и съзнание на човек се свеждат до поведенчески фактори и такова зомби не може да бъде разграничено от обикновен човек. Този експеримент отчасти засяга и проблема с изкуствения интелект, тъй като на мястото на зомби може да има прословут андроид, способен да копира човешките навици.

квантово самоубийство

Вторият експеримент се отнася до квантовата механика, но тук тя се променя – от позицията на очевидец в позицията на участник. Вземете за пример котката на Шрьодингер, която се прострелва в главата с пистолет, задвижван от разпадането на радиоактивен атом. Пистолетът може да даде пропуски в 50% от времето. , има сблъсък на две квантови теории: "Копенхаген" и много светове.

Според първата котката не може да бъде едновременно в две състояния, т.е. той или ще е жив или мъртъв. Но според втория, всеки нов опит за стрелба, като че ли, разделя Вселената на две алтернативи: в първата котката е жива, във втората е мъртва. Алтер-егото на котката, която е останала да живее, обаче ще остане в неведение за смъртта си в паралелна реалност.

Авторът на експеримента, професор Макс Тегмарк, клони към теорията на мултивселената. Но повечето експерти в областта на квантовата механика, които бяха интервюирани от Тегмарк, се доверяват на квантовата теория на "копенхаген".

Отрова и награда

Завесата на невежеството

Прекрасен експеримент на тема социална справедливост.

Пример: всичко свързано със социалната организация е поверено на определена група хора. За да бъде концепцията, която измислиха възможно най-обективна, тези хора бяха лишени от познания за статуса си в обществото, принадлежността им към класи, IQ и други, които могат да гарантират конкурентно превъзходство - всичко това е „завесата на невежеството“ .

Въпросът е каква концепция за организацията на обществото ще изберат хората, неспособни да се съобразяват с личните си интереси?

Китайска стая

Мъж, който е в стая с кошници, пълни с йероглифи. Той има на разположение подробен наръчник на родния си език, обясняващ законите за комбиниране на необичайни знаци. Не е необходимо да се разбира значението на всички йероглифи, т.к важат само правилата за рисуване. Но в процеса на работа с йероглифи можете да създадете текст, който не се различава от писмения език на китайски жител.

Пред вратата на стаята има хора, които подават карти с въпроси на китайски на отшелника. Нашият герой, съобразявайки се с правилата от учебника, им отговаря - отговорите му нямат смисъл за него, но за китайците са съвсем логични.

Ако си представим героя като компютър, учебника като информационна база и съобщенията на хората като въпроси и отговори към компютъра, експериментът ще покаже ограниченията на компютъра и неговата неспособност да овладее човешкото мислене в процеса на просто реагиране на начални условия чрез програмиран начин.

Теорема за безкрайната маймуна

Въз основа на този експеримент една абстрактна маймуна, ако бие ключовете на печатащ механизъм завинаги, в един от моментите ще може да отпечата всеки текст, който първоначално е даден, например, Хамлет на Шекспир.

Бяха дори направени опити за оживяване на този експеримент: учители и студенти от университета в Плимут събраха две хиляди долара, за да дадат компютър на шест макака в зоологическата градина. Измина месец, но „изпитаните“ не постигнаха успех - тяхното литературно наследство съдържа само пет страници, където преобладава буквата „S“. Компютърът беше почти напълно унищожен. Но самите експериментатори казаха, че са научили много от проекта си.

Можете да измислите някои свои необичайни мисловни експерименти - за това просто трябва да обърнете главата си и. Но замисляли ли сте се, между другото, че много от нас, почти всички, провеждат психически всякакви експерименти, включващи например себе си, някой близък до нас или дори домашни любимци? Следващия път, когато си представите ситуация, запишете я на хартия или дори я публикувайте – може би вашите идеи ще получат добро развитие.

Използват се в области като философия и теоретична физика, когато е невъзможно да се проведе физически експеримент.

Те служат като добра храна за размисъл и ни принуждават да преосмислим това, което приемаме за даденост.

Ето някои от най-известните мисловни експерименти.

научни експерименти

1. Маймуна и ловец

„Ловецът наблюдава маймуната в дървото, прицелва се и стреля. В момента, когато куршумът излети от оръжието, маймуната пада от клона на земята. Как трябва ловецът да се стреми да удари маймуна?

1. Насочване към маймуната

2. Прицелване над главата на маймуната

3. Прицелване под маймуната

Резултатът може да е неочакван. Гравитацията действа върху маймуната и куршума с една и съща скорост, така че независимо колко бързо се движи куршумът (като се вземе предвид съпротивлението на въздуха и други фактори), ловецът трябва да се прицели в маймуната.

Резултатът може да се види в тази компютърна симулация

2. Гюле на Нютон

В този мисловен експеримент си представете оръдие на много висока планина, която изстрелва ядрото си под ъгъл от 90 градуса спрямо Земята.

Диаграмата показва няколко възможни траектории на полета за гюле, в зависимост от това колко бързо ще лети в момента на изстрелване.

Ако се движи твърде бавно, в крайна сметка ще падне на Земята.

Ако е много бърз, той може да се освободи от земната гравитация и да се отправи в космоса. Ако достигне средната скорост, тогава ще се движат в орбитата на Земята.

Този експеримент изигра голяма роля в изследването на гравитацията, като постави основата за създаването на спътници и космически полети.

Пример за експеримент

3. Мистерията на токсина Kawka

„Един ексцентричен милиардер ви предлага флакон с токсично вещество, което, ако го изпиете, ще ви причини мъчителна болка за един ден, но няма да бъде животозастрашаващо и няма да има никакви дългосрочни последици.

Милиардерът ще ви плати 1 милион долара на следващата сутрин, ако възнамерявате да изпиете токсично вещество в полунощ днес на обяд утре. Като се има предвид това, не е нужно да пиете токсина, за да получите парите. Парите вече ще са във вашата сметка няколко часа преди да е време да ги изпиете. Но... в случай, че успееш.

Всичко, което трябва да направите, е да възнамерявате да изпиете токсина в полунощ тази вечер на обяд утре. Можете да промените решението си, след като получите парите и да не пиете токсина. Въпросът е следния: дали е възможно да възнамерявате да пиете токсично вещество?

Според американския философ Грегъри Кавка би било много трудно, почти невъзможно да възнамеряваме да направим нещо, ако не възнамеряваме да го направим. Рационалният човек знае, че няма да изпие отровата и следователно не възнамерява да я изпие.

4. Загадка на слепите

Тази гатанка е зададена от ирландския философ Уилям Молиньо на британския мислител Джон Лок.

Представете си, че човек, сляп от раждането си, който се е научил да прави разлика между куб и топка с помощта на докосване, внезапно е прогледнал.

Може ли той с помощта на зрението, преди да докоснете предмети, определете кое е куб и какво е топка?

Отговор: Не Въпреки че е натрупал опит с докосването, това няма да повлияе на зрението му.

Отговорът на този въпрос може да реши един от фундаменталните проблеми на човешкия ум.

Например, емпириците вярват в това че човек се ражда като "празна плоча"и се превръща в сбор от целия натрупан опит. Напротив, нативистите възразиха, че нашите умът съдържа репрезентации от самото начало, които след това се активират чрез поглед, звуци и докосване.

Ако сляп човек внезапно види светлината и може веднага да различи къде е кубът и къде е топката, това би означавало, че знанието е вродено.

Преди няколко години професор Паван Синха от Масачузетския технологичен институт проведе проучване върху пациенти, които са си възвърнали зрението. Резултатите потвърдиха хипотезата на Molyneux.

Експеримент (видео)

5. Парадоксът на близнаците

Айнщайн формулира проблема по следния начин:

„Представете си двама близнаци Джо и Франк. Джо е домашен дом и Франк обича да пътува.

На 20-ия им рожден ден един от тях отива на космически кораб в космоса, пътувайки със скоростта на светлината. Пътуването му с тази скорост отнема 5 години и той се връща, когато е на 30 години. Връщайки се у дома, той научава, че на Земята са минали 50 години. Брат му близнак е много стар и вече е на 70 години.

Тук влиза в действие законът на относителността, според който, колкото по-бързо се движите в пространството, толкова по-бавно се движите във времето.

6. Квантово безсмъртие и квантово самоубийство

В този мисловен експеримент, предложен от американския теоретик Макс Тегмарок, участник насочва към себе си пистолет, който е оборудван с механизъм, който измерва въртенето на квантовата частица.

В зависимост от измерванията, пистолетът може или не може да стреля. Този хипотетичен процес стана известен като квантово самоубийство.

Ако многосветовата интерпретация е правилна, тоест съществуването на паралелни вселени, тогава Вселената ще се раздели на две, в едната от които участникът ще живее, а в другата ще умре.

Това разклоняване ще се случва всеки път, когато спусъкът бъде натиснат. Без значение колко изстрела са направени, в един от световете винаги ще има версия на участника, която ще оцелее. Така той ще придобие квантово безсмъртие.

Експерименти на учени

7. Безкрайни маймуни

Този експеримент, който е известен като „ теорема за безкрайната маймуна“, твърди, че ако безкраен брой маймуни натиснат произволно клавишите на безкраен брой пишещи машини, в един момент те със сигурност ще създадат произведенията на Шекспир.

Основната идея е, че безкраен брой активни сили и безкрайно време ще създадат на случаен принцип всичко и всичко. Теоремата е един от най-добрите начини да се демонстрира естеството на безкрайността.

През 2011 г. американският програмист Джеси Андерсън решава да тества тази теорема с помощта на виртуални маймуни. Той създаде няколко милиона виртуални маймуни” са специални програми, които въвеждат произволна последователност от букви. Когато поредица от букви съвпада с дума от Шекспирова пиеса, тя се подчертава. Така почти месец по-късно той успява да възпроизведе стихотворението на Шекспир „Жалбата на един любовник”.

8. Котката на Шрьодингер

Парадоксът на котката на Шрьодингер е свързан с квантовата механика и е предложен за първи път от физика Ервин Шрьодингер. Експериментът е такъв котка, заключена в кутия, заедно с радиоактивен елемент и флакон със смъртоносна отрова. Шансът радиоактивен елемент да се разпадне в рамките на един час е 50/50. Ако това се случи, чукът, прикрепен към брояча на Гайгер, ще счупи флакона, ще освободи отровата и ще убие котката.

Тъй като има еднакъв шанс това да се случи или да не се случи, котката може да бъде както жива, така и мъртва, преди кутията да бъде отворена.

Изводът е, че тъй като никой не гледа какво се случва, една котка може да съществува в различни състояния. Това е подобно на известната гатанка, която гласи така: „Ако едно дърво падне в гората и никой не го чуе, издава ли звук?“

Котката на Шрьодингер показва необичайната природа на квантовата механика, според която някои частици са толкова малки, че не можем да ги измерим, без да ги променим. Преди да ги измерим, те съществуват в суперпозиция – тоест във всяко състояние едновременно.

Научен експеримент:

9. Мозък в колба

Този мисловен експеримент обхваща много области, вариращи от когнитивна наука през философия и популярна култура.

Същността на експеримента е това учен извади мозъка ви от тялото ви и го постави в колба с хранителен разтвор. Електродите бяха прикрепени към мозъка и свързани с компютър, който генерира изображения и усещания.

Тъй като цялата информация за света преминава през мозъка, този компютър може да симулира вашето преживяване.

Въпрос: Ако беше възможно, как бихте могли наистина да докажете, че светът около вас е реаленвместо да бъде компютърна симулация?

Всичко това е подобно на сюжета на филма "Матрицата", който по-специално беше повлиян от експеримента "мозък в колба".

По принцип този експеримент ви кара да се замислите какво означава да си човек. Така известният философ Рене Декарт се чудеше дали наистина е възможно да се докаже, че всички усещания принадлежат на нас самите и не са илюзия, причинена от „зъл демон“. Той отразява това в известната си поговорка „Cogito ergo sum“ („Мисля, следователно съм“). В този случай обаче мозъкът, свързан с електродите, също може да мисли.

10. Китайска стая

Китайската стая е друг добре известен мисловен експеримент, предложен през 80-те години на миналия век от американския философ Джон Сърл.

Представете си, че човек, който говори английски, е заключен в стая, която има слот за малка буква. Лицето има кошници с китайски знаци и учебник с инструкции на английски език, което ще помогне за превода от китайски. През пролуката на вратата му се дават листчета с набор от китайски знаци. Мъжът може да използва учебника, за да преведе фразите и да изпрати отговор на китайски.

Въпреки че самият той не говори и дума китайски, той може да убеди околните, че владее китайски.

Този експеримент беше предложен, за да опровергае предположението, че компютрите или други видове изкуствен интелект могат да мислят и разбират. Компютрите не разбират информацията, която им се дава, но може да имат програма, която придава вид на човешкия интелект.

Учените често се сблъскват със ситуация, в която е много трудно или дори просто невъзможно да се тества определена теория експериментално. Например, когато става въпрос за движение със скорости, близки до светлината, или физика в близост до черни дупки. Тогава на помощ идват мисловните експерименти. Каним ви да участвате в някои от тях.

Мисловните експерименти са поредици от логически изводи, чиято цел е да подчертаят някакво свойство на теория, да формулират разумен контрапример или да докажат някакъв факт. По принцип всяко доказателство под една или друга форма е мисловен експеримент. Основната красота на умствените упражнения е, че те не изискват никакво оборудване и често никакви специални познания (както например при обработката на резултатите от експериментите на LHC). Така че, настанете се удобно, започваме.

Котката на Шрьодингер

Може би най-известният мисловен експеримент е експериментът с котката (по-точно котката), предложен от Ервин Шрьодингер преди повече от 80 години. Нека започнем с контекста на експеримента. В този момент квантовата механика тъкмо започваше своя победен поход и необичайните й закони изглеждаха неестествени. Един от тези закони е, че квантовите частици могат да съществуват в суперпозиция на две състояния: например те могат едновременно да се „въртят“ по часовниковата стрелка и обратно на часовниковата стрелка.

Експериментирайте.Представете си запечатана кутия (достатъчно голяма), съдържаща котка, достатъчно въздух, брояч на Гайгер и радиоактивен изотоп с известен период на полуразпад. Веднага щом броячът на Гайгер засече разпадането на атом, специален механизъм разбива ампулата с отровен газ и котката умира. След периода на полуразпад изотопът се разпада с 50% вероятност и остава непокътнат с точно същата вероятност. Това означава, че котката е или жива, или мъртва - сякаш е в суперпозиция от състояния.

Интерпретация.Шрьодингер искаше да покаже неестествеността на суперпозицията, довеждайки я до абсурда – такава голяма система като цяла котка не може да бъде едновременно жива и мъртва. Струва си да се отбележи, че от гледна точка на квантовата механика, в момента, в който броячът на Гайгер се задейства от разпада на ядрото, настъпва измерване - взаимодействие с класически макроскопичен обект. В резултат на това суперпозицията трябва да се разпадне.

Интересното е, че физиците вече провеждат експерименти, подобни на въвеждането на котка в суперпозиция. Но вместо котка те използват други големи обекти по стандартите на микросвета - например молекули.

Парадокс на близнаците

Този мисловен експеримент често се цитира като критика на специалната теория на относителността на Айнщайн. Тя се основава на факта, че при движение със скорости, близки до светлината, потокът от време в референтната система, свързана с движещия се обект, се забавя.

Експериментирайте.Представете си далечно бъдеще, където има ракети, които могат да пътуват със скорост, близка до светлината. На Земята има двама братя близнаци, единият от тях е пътешественик, а другият е домоседник. Да предположим, че пътуващ брат се качи на една от тези ракети и направи пътуване на нея, след което се върна. За него в този момент, когато летеше със скорост, близка до светлинната спрямо Земята, времето минаваше по-бавно, отколкото за неговия домашен брат. Така че, когато се върне на Земята, той ще бъде по-млад от брат си. От друга страна самият му брат се движеше със скорост, близка до светлинната спрямо ракетата – което означава, че позицията на двамата братя в известен смисъл е еквивалентна и когато се срещнат, те трябва отново да са на същата възраст.

Интерпретация.В действителност братът-пътник и братът, който остава вкъщи, не са еквивалентни, така че, както предполага мисловният експеримент, пътникът ще бъде по-млад. Интересното е, че този ефект се наблюдава и в реални експерименти: краткотрайните частици, пътуващи със скорост, близка до светлината, изглежда "живеят" по-дълго поради забавяне на времето в тяхната референтна система. Ако се опитаме да разширим този резултат до фотоните, се оказва, че те наистина живеят в спряно време.

Айнщайн лифт

Във физиката има няколко понятия за маса. Например има гравитационна маса - това е мярка за това как едно тяло влиза в гравитационно взаимодействие. Тя е тази, която ни притиска към дивана, фотьойла, седалката в метрото или пода. Има инерционна маса - тя определя как се държим в ускоряваща се координатна система (кара ни да се отклоним обратно във влак на метрото, тръгващ от гарата). Както можете да видите, равенството на тези маси не е очевидно твърдение.

В основата на общата теория на относителността е принципът на еквивалентността - неразличимостта на гравитационните сили от псевдосилите на инерцията. Един от начините да се демонстрира това е следният експеримент.

Експериментирайте.Представете си, че се намирате в шумоизолирана, херметически затворена асансьорна кабина с достатъчно кислород и всичко необходимо. Но в същото време можете да бъдете навсякъде във Вселената. Ситуацията се усложнява от факта, че кабината може да се движи, развивайки постоянно ускорение. Усещате, че леко ви дърпат към пода на кабината. Можете ли да разберете дали това се дължи на факта, че кабината е например на Луната, или защото кабината се движи с ускорение от 1/6 от ускорението на свободното падане?

Интерпретация.Според Айнщайн, не, не можете. Следователно за други процеси и явления няма разлика между равномерно ускорено движение в асансьора и в полето на гравитационната сила. С някои резерви от това следва, че гравитационното поле може да бъде заменено с ускоряваща се отправна система.

Днес никой не се съмнява в съществуването и материалността на гравитационните вълни – преди година колаборациите LIGO и VIRGO уловиха дългоочаквания сигнал от сблъсъка на черни дупки. Въпреки това, в началото на 20-ти век, след първата публикация на статията на Айнщайн за вълните на пространствено-времеви изкривявания, те са третирани със скептицизъм. По-специално, дори самият Айнщайн в някакъв момент се усъмни в техния реализъм - те биха могли да се окажат математическа абстракция, лишена от физически смисъл. За да илюстрира техния реализъм, Ричард Файнман (анонимно) предложи следния мисловен експеримент.

Експериментирайте.Като начало, гравитационната вълна е вълна на промяна в метриките на пространството. С други думи, променя разстоянието между обектите. Представете си бастун, по който топките могат да се движат с много малко триене. Нека бастунът е разположен перпендикулярно на посоката на движение на гравитационната вълна. След това, когато вълната достигне тръстиката, разстоянието между топките първо намалява и след това се увеличава, докато тръстиката остава неподвижна. Това означава, че те се плъзгат и отделят топлина в пространството.

Интерпретация.Това означава, че гравитационната вълна носи енергия и е съвсем реална. Може да се предположи, че пръчката се свива и разтяга заедно с топките, компенсирайки относителното движение, но, подобно на самия Файнман, тя е задържана от електростатичните сили, действащи между атомите.

Демон Лаплас

Следващата двойка експерименти е "демонична". Нека започнем с по-малко известния, но не по-малко красив Демон Лаплас, който позволява (или не) да се знае бъдещето на Вселената.

Експериментирайте.Представете си, че някъде има огромен, много мощен компютър. Толкова мощен, че може, като вземе за отправна точка състоянието на всички частици на Вселената, да изчисли как ще се развият (еволюират) тези състояния. С други думи, този компютър може да предскаже бъдещето. За да стане още по-интересно, представете си, че компютърът предсказва бъдещето по-бързо, отколкото идва – да речем, за минута може да опише състоянието на всички атоми във Вселената, до което ще достигнат две минути след началото на изчислението.

Да предположим, че започнахме изчислението в 00:00, изчакахме края му (в 00:01) - сега имаме прогноза за 00:02. Нека започнем второто изчисление, което ще приключи в 00:02 и ще предскаже бъдещето в 00:03. Сега обърнете внимание на факта, че самият компютър също е част от нашата измислена вселена. Това означава, че в 00:01 той знае състоянието си в 00:02 - знае резултата от изчисляването на състоянието на Вселената в 00:03. Следователно чрез повтаряне на същата техника може да се покаже, че машината знае бъдещето на Вселената в 00:04 и така нататък - до безкрай.

Интерпретация.Очевидно скоростта на изчисление, реализирана в материално устройство, не може да бъде безкрайна - следователно е невъзможно да се предскаже бъдещето с помощта на компютър. Но си струва да се отбележат няколко важни точки. Първо, експериментът забранява материалния демон на Лаплас - състоящ се от атоми. Второ, трябва да се отбележи, че демонът на Лаплас е възможен при условия, когато животът на Вселената е фундаментално ограничен.

Демонът на Максуел

И накрая, Демонът на Максуел е класически експеримент от курса на термодинамиката. Той е въведен от Джеймс Максуел, за да илюстрира начин за нарушаване на втория закон на термодинамиката (този, който забранява вечното движение в една от формулировките си).

Експериментирайте.Представете си средно голям херметичен съд, разделен отвътре с преграда на две части. В преградата има малка врата или люк. До нея седи разумно микроскопично същество - всъщност демонът на Максуел.

Нека напълним съда с газ при определена температура - за определено с кислород при стайна температура. Важно е да запомните, че температурата е число, което отразява средната скорост на движение на газовите молекули в съда. Например за кислорода в нашия експеримент тази скорост е 500 метра в секунда. Но в газа има молекули, които се движат по-бързо и по-бавно от този знак.

Задачата на демона е да следи скоростта на частиците, летящи до вратата в преградата. Ако частица, летяща от лявата половина на кораба, има скорост над 500 метра в секунда, демонът ще я пропусне, като отвори вратата. Ако е по-малко, частицата няма да попадне в дясната половина. Обратно, ако частица от дясната половина на резервоара има скорост под 500 метра в секунда, демонът ще я пропусне до лявата половина.

След като изчакаме достатъчно дълго, ще установим, че средната скорост на молекулите в дясната половина на съда се е увеличила, докато в лявата е намаляла, което означава, че температурата в дясната половина също се е увеличила. Можем да използваме тази излишна топлина, например, за да стартираме топлинен двигател. В същото време не се нуждаехме от външна енергия, за да сортираме атомите – демонът на Максуел свърши цялата работа.

Интерпретация.Основната последица от работата на демона е намаляването на общата ентропия на системата. Тоест, след разделянето на атомите на горещи и студени, мярката за хаотичното състояние на газа в съда намалява. Вторият закон на термодинамиката строго забранява това за затворени системи.

Но в действителност експериментът с демона на Максуел не се оказва толкова парадоксален, ако самият демон бъде включен в описанието на системата. Той прекарва работа за отваряне и затваряне на затвора, а също и, и това е важно, за измерване на скоростите на атомите. Всичко това компенсира намаляването на ентропията на газа. Имайте предвид, че има експерименти за създаване на аналози на демоните на Максуел.

Особено забележителен е „брауновската тресчотка“ – въпреки че самата тя не разделя молекулите на топли и студени, тя използва хаотичното брауновско движение, за да върши работа. Тресчотката се състои от остриета и зъбно колело, което може да се върти само в една посока (ограничено е от специална скоба). Острието трябва да се върти произволно и ще успее да направи пълен оборот само ако предвидената му посока на въртене съвпада с разрешеното въртене на зъбното колело. Ричард Файнман обаче анализира подробно устройството и обясни защо то не работи – средният удар на частиците в камерата ще се нулира.

Владимир Королев

В. Едуард Деминг направи експеримент с червени мъниста в своите 4-дневни семинари. Гледайте видеото от експеримента с червени и бели мъниста на тази страница.

Експериментът на Деминг с червени мъниста. Как сами да експериментирате с червени и бели мъниста? Какво е необходимо за провеждане на експеримент с червени мъниста, проведен от Е. Деминг?

Обучение с експеримента на W. E. Deming "Червени мъниста".

„Лидерите са заети с дела за стотинки,

те игнорират огромни загуби."

Е. Деминг

Експериментирайте с червени мъниста

д-р Експеримент с червени мъниста на Деминг

Експериментът с червени мъниста е започнат от Деминг в първите му лекции пред японците през 1950 г., за да демонстрира разликата между общите и специфичните причини за вариации. В продължение на много години Деминг използва същия апарат, за да експериментира с червени мъниста. Тези основни устройства са: кутия с бели и червени мъниста в съотношение приблизително 4:1 и правоъгълно парче пластмаса „дърво, метал и т.н., обикновено наричано шпатула, в която са направени 50 вертикални вдлъбнатини. Проба от 50 мъниста се постига чрез потапяне на шпатула в кутията.

Източник на описанието на експеримента: Neve Henry R. „Пространството на д-р Деминг: Принципи за изграждане на устойчив бизнес“ Пер. от английски. - М.: Alpina Business Books, 2005, стр. 110-115.

Цветни илюстрации и видео - С. Григориев.

Основната форма на експеримента с червени мъниста, която беше демонстрирана в четиридневните семинари, остава относително непроменена през годините.

Доброволците са поканени от публиката от майстора:

• шестима заинтересовани работници (те не изискват никакви специални умения: ще бъдат обучени и ще трябва да изпълнят всички изисквания без въпроси и оплаквания);
• двама младши инспектори (достатъчно е да могат да броят до двадесет);
• главен инспектор (трябва да може да сравнява две числа за равенство или неравенство и да може да говори високо и ясно);
• регистратор (трябва да може да пише точно и да извършва прости аритметични операции).

Работен ден за всеки работник е процесът на вземане на проба (50 мъниста) от кутията със шпатула. Белите мъниста са добър продукт, приемлив за потребителя. Червените мъниста са неприемлив продукт. В съответствие с изискванията на капитана или желанията на висшето ръководство, задачата е да се предотврати влизането на повече от едно или три червени мъниста. Работниците се обучават от бригадир (Деминг), който дава точни инструкции как трябва да се извърши работата: как да се смесват мънистата, какви са посоките, разстоянията, ъглите и степента на разбъркване при използване на шпатула. За да се сведат до минимум вариациите, процедурата трябва да бъде стандартизирана и регулирана.

Работниците трябва много внимателно да спазват всички инструкции, защото от резултатите от работата им зависи дали ще останат на работа.

"Не забравяйте, че всеки работен ден може да ви е последен в зависимост от начина, по който работите. Надявам се да се насладите на работата си!"

Процесът на контрол включва много персонал, но е много ефективен. Всеки работник носи завършения ден на първия младши инспектор, който мълчаливо брои и записва броя на червените мъниста, а след това отива при втория инспектор, който прави същото. Главният инспектор също мълчи и сравнява двете сметки. Ако се различават, значи се е промъкнала грешка! Още по-подтикващ към размисъл е фактът, че дори и двата акаунта да съвпадат, те пак могат да грешат. Процедурата обаче е такава, че в случай на грешка инспекторите, все още независимо един от друг, трябва да преизчислят резултата. Когато резултатите съвпадат, главният инспектор обявява резултата и регистраторът го записва на слайд, проектиран върху екрана по-горе. Работникът връща мънистата си в кутията - работният му ден свърши.

Работата продължава четири дни. Има общо 24 резултата. Майсторът постоянно ги коментира. Той хвали Ал, че е намалил броя на червените мъниста до четири, а публиката го аплодира. Той се скарва на Одри, че е получила шестнадесет червени и публиката се смее нервно. Как може Одри да има четири пъти повече дефектни мъниста, освен ако не е небрежна и мързелива? Никой от другите работници също не може да остане спокоен, защото ако Ал може да направи четири, тогава всеки може да го направи. Ал е определен "работник на ден" и ще получи бонус. Но на следващия ден се намират девет червени мъниста с Ал, защото той е станал твърде спокоен. Одри носи десет: тя започна зле, но сега започва да се подобрява, особено след сериозен разговор с майстора в края на първия ден.

„Спри! Спрете линията! Бен току-що направи седемнадесет червени! Нека да направим среща и да се опитаме да разберем каква е причината за лошото представяне. Този вид работа може да доведе до закриване на предприятието.“

В края на втория ден бригадирът води сериозен разговор с работниците. Докато хората се учат и стават по-опитни, тяхното представяне трябва да се подобрява.

Вместо това, след 54 червени мъниста, получени през първия ден, на втория ден бяха получени цели 65. Наистина ли работниците не разбират задачата си? Предизвикателството е да получите бели мъниста, а не червени. Бъдещето изглежда доста мрачно. Никой не стигна до целта. Те трябва да се опитат да се справят по-добре.

Депресираните работници се връщат на работа. И изведнъж има два проблясъци: Одри, продължавайки да подобрява резултатите си, достига седем червени мъниста; на прав път и Бен, който повтори успеха от първия ден от работата си - девет червени! Всички останали обаче работят по-зле. Общият брой на червените мъниста отново нараства и достига 67. Денят завършва без успех, както и предишните. Бригадирът казва на работниците, че ако няма значителни подобрения, предприятието ще трябва да се затвори.

Четвъртият ден започва. С облекчение откриваме, че нещата са се подобрили благодарение на Одри, която сега произвежда само шест червени мъниста*. Но като цяло денят завършва с 58 червени, което все още е по-лошо от първия ден.

Ето всички резултати до момента:

На този етап майсторът решава да призове известното голямо постижение на управлението - да спаси предприятието, оставяйки само най-добрите работници. Той уволнява Бен, Карол и Джон, трима работници, които са направили 40 или повече червени мъниста за четири дни, и оставя Одри, Ал и Ед с бонус и две смени.

Нищо чудно, че не работи.

Наблюдавайки експеримента с червени мъниста, получаваме рядко предимство: разбираме добре системата и можем да сме сигурни, че тя е контролируема. Веднага щом осъзнаем това, ни става ясно колко безсмислени са всички действия на майстора (или някой друг), за да повлияят на резултатите, които уж зависят от работниците, а всъщност се дължат изцяло на съществуващата система . Всички тези действия бяха реакция на чисто случайни вариации.

Да предположим обаче, че нямаме разбиране за системата. Какво да правим тогава? След това ще трябва да начертаем данните на контролна диаграма и да я оставим да ни разкаже за поведението на процеса.

Централната линия на картата съответства на средното отчитане, т.е. 244/24 = 10,2, така че изчисляването на 1σ (сигма) дава:

Следователно за позицията на горната и долната контролна граница имаме:

10,2 + (3 x 2,8) = 18,6" средна линия + 3σ

10,2 - (3 x 2,8) \u003d 1,8 "съответно средната линия е 3σ

Забележка С. Григориев: За изграждането на контролната карта е избран тип np-карта на алтернативните данни. Вижте описанието в GOST R ISO 7870-1-2011 (ISO 7870-1:2007), GOST R ISO 7880-2-2015 (ISO 7870-2:2013) - Статистически методи за правилата за изграждане и формули за изчисляване на контролните граници . Контролни карти на Шухарт. Ако са необходими допълнителни разяснения, ще се радвам да ги дам при поискване.

Контролната диаграма е показана на фигурата по-долу.

Тази карта потвърждава това, което очаквахме: процесът е в статистически контролирано състояние. Вариациите са причинени от системата. Работниците са безпомощни: те могат да дадат само това, което дава системата. Системата е стабилна и предсказуема.

Ако проведем експеримент утре, или вдругиден, или следващата седмица, вероятно ще получим подобен диапазон от резултати.

Ориз. Контролна np-карта на експеримента с червени мъниста, проведен на 02.04.2011 г. на обучителния семинар Григориев С. Гледайте видеото (8 минути).

Ориз. Сравнение на контролни np-карти на експерименти с червени мъниста, проведени през 1983 г. Е. Деминг и през 2011г. С. Григориев. Моля, имайте предвид, че в експеримента на С. Григориев са използвани различно острие, други мъниста, други хора (работници), самият процес е леко модифициран, периодът от време е 28 години. Но основният системен фактор - съотношението на червените мъниста към белите - остана същото. Би било възможно да се разширят контролните граници от експеримента на Деминг с 30 години в бъдещето и те биха предвидили поведението на процеса с достатъчна точност. Какво ти говори това?

Участниците в семинара виждат удоволствието от добрите резултати и огорчението от лошите резултати, независимо от мъмрените и критиките на майстора. Те виждат тенденция (например тенденцията на Одри да подобрява значително резултатите), виждат относително еднакви резултати (като тези на Джон) и променливи резултати (като Бен). Те виждат и чуват оплакванията и оплакванията на господаря, когато неговите безполезни и безсмислени инструкции не се следват буквално. Те виждат как работниците се сравняват помежду си, когато всъщност работниците нямат възможност да влияят върху производството на резултати: резултатите се определят изцяло от системата, в която работят. Също така участниците в семинара виждат как работниците губят работата си без вина от тяхна страна, а други получават бонус без особени заслуги (освен факта, че системата се отнася към тях по-лоялно).

Деминг посочва някои от очевидните характеристики на експеримента, плюс няколко други, които са по-малко очевидни. И така, натрупаните средни стойности в края на всеки от четирите дни, съответно, са:

Деминг пита публиката къде ще се установи средната стойност, ако експериментът продължи. Тъй като съотношението на белите към червените мъниста е 4:1, за тези, които са запознати със законите на математиката, е ясно, че отговорът трябва да бъде 10,0. Но се оказва, че не е така. Това би било правилно, ако пробата е направена по метода на произволни числа. Но в действителност това се извършва чрез потапяне на острието в кутията. Това е механична извадка, а не произволна, за която важат математическите закони. Като допълнително доказателство Деминг цитира резултати, получени чрез използване на четири различни остриета в продължение на няколко години. За поне две от тях традиционният статистик би оценил резултатите като „статистически значими“, различни от 10.0. И какъв тип вземане на проби извършваме в производствените процеси? Механично или произволно? В какво положение поставя всичко това онези, които зависят само от стандартната статистическа теория, приложена към индустрията?

Не всичко в този експеримент дава пример за това какво не трябва да се прави. Има важен положителен аспект в това как е организиран процесът на контрол.

На пръв поглед това противоречи на една от идеите, които Деминг понякога обсъжда на своите семинари – и в процеса на контрол има разделение на отговорностите. Всъщност приносът на всеки от контролерите към резултата е независим един от друг; рискът от разделяне на отговорността тук се свежда до риска от консенсус.

И в експеримента с фунията, и в експеримента с червени мъниста възниква естествен въпрос: какво може да се направи, за да се подобрят нещата? Вече знаем отговора. Тъй като въпросната система е под статистически контрол, реални подобрения могат да се постигнат само чрез действителна промяна. Те не могат да бъдат получени чрез влияние върху изходите, т.е. резултати от системата: действието върху изходите е добро само при наличието на специални причини за вариации. Въздействието върху резултатите е точно това, към което са насочени правила 2, 3 и 4 в експеримента с фунията и всички емоционални възклицания на капитана в този експеримент са насочени към същото.

Въздействието на системата за премахване на общи причини за вариации обикновено е по-трудна задача от действията за премахване на специфични причини. По този начин, в експеримента с фуния, самата фуния може да се спусне или да се използва по-мека кърпа за покриване на масата, за да се овладее част от движението на топката, след като тя падне. В експеримента с червени мъниста по някакъв начин делът на червените мъниста в кутията трябва да бъде намален — чрез въвеждане на подобрения в предходните етапи на производствения процес, или в доставката на суровини, или и двете.

Деминг нарича експеримента с червени мъниста „чисто прост“. И има. Въпреки това, както при експеримента с фунията, предадените идеи изобщо не са толкова прости.

Провеждайки обучителни семинари, демонстрирайки експериментите, които Е. Деминг демонстрира на четиридневните си семинари, се сблъсквам с пропаст между знанията, придобити по време на периода на обучение и последващото прилагане от ръководството на теорията за управление на системите на Е. Деминг на практика. Една от основните причини за това обстоятелство виждам неподготвеността на много лидери за пълномащабна промяна в стила на управление и без това трансформацията е невъзможна.

Хенри Нийв изчислява, че около четвърт милион души са присъствали на известните четиридневни семинари на Е. Деминг между 1980 и 1993 г.

В интервю с Е. Деминг, The Washington Post, януари 1984 г.:

въпрос:

„Успяхте много успешно да накарате хората на тези семинари. Това не ви ли е успокояващо?“

д-р Е. Деминг:

"Не знам защо това трябва да е успокояващо. Искам да видя какво ще направят. Ще отнеме години."

Гледайте оригиналното видео на експеримента на Е. Деминг с червени мъниста през последните години от живота му, видео лекция Lessons Of The Red Beads (Уроци на червени мъниста) и интервюто на Е. Деминг.

Експеримент с червени мъниста с Dr. У. Едуардс Деминг

Уроци по червените мъниста

Уроци от експеримента с червени мъниста