К методам научного познания эмпирического уровня относится. Особенности научного познания
Эмпирический уровень –отражение внешних признаков, сторон связей. Получение эмпирических фактов, их описание и систематизация
Основан на опыте как единственном источнике познания.
Основная задача эмпирического познания - собрать, описать, накопить факты, произвести их первичную обработку, ответить на вопросы: что есть что? что и как происходит?
Эту деятельность обеспечивают: наблюдение, описание, измерение, эксперимент.
Наблюдение:
это преднамеренное и направленное восприятие объекта познания с целью получить информацию о его форме, свойствах и отношениях.
Процесс наблюдения не является пассивным созерцанием. Это активная, направленная форма гносеологического отношения субъекта по отношению к объекту, усиленная дополнительными средствами наблюдения, фиксации информации и ее трансляции.
Требования: цель наблюдения; выбор методики; план наблюдения; контроль за корректностью и надежностью полученных результатов; обработка, осмысление и интерпретация полученной информации (требует особого внимания).
Описание:
Описание как бы продолжает наблюдение, оно является формой фиксации информации наблюдения, его завершающим этапом.
С помощью описания информация органов чувств переводится на язык знаков, понятий, схем, графиков, обретая форму, удобную для последующей рациональной обработки (систематизации, классификации, обобщения и т.д.).
Описание осуществляется не на базе естественного языка, а на базе искусственного языка, который отличается логической строгостью и однозначностью.
Описание может быть ориентировано на качественную или на количественную определенность.
Количественное описание требует фиксированных измерительных процедур, что обусловливает необходимость расширения фактофиксирующей деятельности субъекта познания за счет включения такой операции познания, как измерение.
Измерение:
Качественные характеристики объекта, как правило, фиксируются приборами, количественная специфика объекта устанавливается с помощью измерений.
прием в познании, с помощью которого осуществляется количественное сравнение величин одного и того же качества.
это некая система обеспечения познания.
На его значимость указал Д. И. Менделеев: знание меры и веса - это единственный путь к открытию законов.
открывает некоторые общие связи между объектами.
Эксперимент:
В отличие от обычного наблюдения, в эксперименте исследователь активно вмешивается в протекание изучаемого процесса с целью получить дополнительные знания.
это особый прием (метод) познания, представляющий системное и многократно воспроизводимое наблюдение объекта в процессе преднамеренных и контролируемых пробных воздействий субъекта на объект исследования.
В эксперименте субъект познания изучает проблемную ситуацию, чтобы получить исчерпывающую информацию.
объект контролируется в специально заданных условиях, что обеспечивает возможность фиксировать все свойства, связи, отношения, меняя параметры условий.
эксперимент - это наиболее активная форма гносеологического отношения в системе "субъект-объект" на уровне чувственного познания.
8. Уровни научного познания: теоретический уровень.
Теоретический уровень научного познания характеризуется преобладанием рационального момента - понятий, теорий, законов и других форм мышления и «мыслительных операций». Живое созерцание, чувственное познание здесь не устраняется, а становится подчиненным (но очень важным) аспектом познавательного процесса. Теоретическое познание отражает явления и процессы со стороны их универсальных внутренних связей и закономерностей, постигаемых путем рациональной обработки данных эмпирического знания.
Характерной чертой теоретического познания является его направленность на себя, внутринаучнаярефлексия, т. е. исследование самого процесса познания, его форм, приемов, методов, понятийного аппарата и т. д. На основе теоретического объяснения и познанных законов осуществляется предсказание, научное предвидение будущего.
1. Формализация - отображение содержательного знания в знаково-символическом виде (формализованном языке). При формализации рассуждения об объектах переносятся в плоскость оперирования со знаками (формулами), что связано с построением искусственных языков (язык математики, логики, химии и т. п.).
Именно использование специальной символики позволяет устранить многозначность слов обычного, естественного языка. В формализованных рассуждениях каждый символ строго однозначен.
Формализация, таким образом, есть обобщение форм различных по содержанию процессов, абстрагирование этих форм от их содержания. Она уточняет содержание путем выявления его формы и может осуществляться с разной степенью полноты. Но, как показал австрийский логик и математик Гедель, в теории всегда остается невыявленный, неформализуемый остаток. Все более углубляющаяся формализация содержания знания никогда не достигнет абсолютной полноты. Это означает, что формализация внутренне ограничена в своих возможностях. Доказано, что всеобщего метода, позволяющего любое рассуждение заменить вычислением, не существует. Теоремы Геделя дали достаточно строгое обоснование принципиальной невозможности полной формализации научных рассуждений и научного знания в целом.
2. Аксиоматический метод - способ построения научной теории, при котором в ее основу кладутся некоторые исходные положения - аксиомы (постулаты), из которых все остальные утверждения этой теории выводятся из них чисто логическим путем,ü посредством доказательства.
3. Гипотетико-дедуктивныйметод - метод научного познӼния, сущность которого заключается в создании системы дедуктивно связанных между собой гипотез, из которых в конечном счете выводятся утверждения об эмпирических фактах. Заключение, полученное на основе данного метода, неизбежно будет иметь вероятностный характер.
Общая структура гипотетико-дедуктивного метода:
а) ознакомление с фактическим материалом, требующим теоретического объяснения и попытка такового с помощью уже существующих теорий и законов. Если нет, то:
б) выдвижение догадки (гипотезы, предположения) о причинах и закономерностях данных явлений с помощью разнообразных логических приемов;
в) оценка основательности и серьезности предположений и отбор из множества из них наиболее вероятного;
г) выведение из гипотезы (обычно дедуктивным путем) следствий с уточнением ее содержания;
д) экспериментальная проверка выведенных из гипотезы следствий. Тут гипотеза или получает экспериментальное подтверждение, или опровергается. Однако подтверждение отдельных следствий не гарантирует ее истинности (или ложности) в целом. Лучшая по результатам проверки гипотеза переходит в теорию.
4. Восхождение от абстрактного к конкретному - метод теоретического исследования и изложения, состоящий в движении научной мысли от исходной абстракции через последовательные этапы углубления и расширения познания к результату - целостному воспроизведению теории исследуемого предмета. В качестве своей предпосылки данный метод включает в себя восхождение от чувственно-конкретного к абстрактному, к выделению в мышлении отдельных сторон предмета и их «закреплению» в соответствующих абстрактных определениях. Движение познания от чувственно-конкретного к абстрактному - это и есть движение от единичного к общему, здесь преобладают такие логические приемы, как анализ и индукция. Восхождение от абстрактного к мысленно-конкретному - это процесс движения от отдельных общих абстракций к их единству, конкретно-всеобщему, здесь господствуют приемы синтеза и дедукции.
Сущностью теоретического познания являются не только описание и объяснение многообразия фактов и закономерностей, выявленных в процессе эмпирических исследований в определенной предметной области, исходя из небольшого числа законов и принципов, она выражается также и в стремлении ученых раскрыть гармонию мироздания.
Теории могут быть изложены самыми различными способами. Нередко мы встречаем склонность ученых к аксиоматическому построению теорий, которое имитирует образец организации знания, созданный в геометрии Евклидом. Однако чаще всего теории излагаются генетически, постепенно вводя в предмет и раскрывая его последовательно от простейших до все более и более сложных аспектов.
Вне зависимости от принятой формы изложения теории ее содержание, конечно, определяется теми основными принципами, которые положены в ее основу.
Направлен на объяснение объективной реальности, описывает непосредственно не окружающую действительность, а идеальные объекты, которые характеризуются не бесконечным, а вполне определенным числом свойств:
фундаментальные теории
конкретные теории
Методы теоретического уровня познания:
Идеализация представляет собой особое гносеологическое отношение, где субъект мысленно конструирует объект, прообраз которого имеется в реальном мире.
Аксиоматический метод - Это способ производства нового знания, когда в основу его закладываются аксиомы, из которых все остальные утверждения выводятся чисто логическим путем с последующим описанием этого вывода.
Гипотетико-дедуктивный метод - Это особый прием производства нового, но вероятного знания.
Формализация - Этот прием заключается в построении абстрактных моделей, с помощью которых исследуются реальные объекты.
Единство исторического и логического - Любой процесс действительности распадается на явление и сущность, на его эмпирическую историю и основную линию развития.
Метод мысленного эксперимента. Мысленный эксперимент - это система мысленных процедур, проводимых над идеализированными объектами.
В науке различают эмпирический и теоретический уровни исследования. Эмпирическое исследование направлено непосредственно на изучаемый объект и реализуется посредством наблюдения и эксперимента. Теоретическое исследование концентрируется вокруг обобщающих идей, гипотез, законов, принципов. Данные как эмпирического, так и теоретического исследования фиксируются в виде высказываний, содержащих эмпирические и теоретические термины. Эмпирические термины входят в высказывания, истинность которых может быть проверена в эксперименте. Таково, например, высказывание: "Сопротивление данного проводника при нагревании от 5 до 10 °C увеличивается". Истинность высказываний, содержащих теоретические термины, невозможно установить экспериментально. Чтобы подтвердить истинность высказывания "Сопротивление проводников при нагревании от 5 до 10 °C увеличивается", следовало бы провести бесконечное число экспериментов, что невозможно в принципе. "Сопротивление данного проводника" - эмпирический термин, термин наблюдения. "Сопротивление проводников" - теоретический термин, понятие, полученное в результате обобщения. Высказывания с теоретическими понятиями неверифицируемы, но они, по Попперу, фальсифицируемы.
Важнейшей особенностью научного исследования является взаимонагруженность эмпирических и теоретических данных. В принципе невозможно абсолютным образом разделить эмпирические и теоретические факты. В приведенном выше высказывании с эмпирическим термином использовались понятия температуры и числа, а они являются теоретическими понятиями. Измеряющий сопротивление проводников понимает происходящее, потому что он обладает теоретическими знаниями. С другой стороны, теоретические знания без экспериментальных данных не имеют научной силы, превращаются в беспочвенные умозрения. Согласованность, взаимонагруженность эмпирического и теоретического - важнейшая черта науки. Если указанное гармоническое согласие нарушается, то с целью его восстановления начинается поиск новых теоретических концепций. Разумеется, при этом уточняют и экспериментальные данные. Рассмотрим в свете единства эмпирического и теоретического основные способы эмпирического исследования.
Эксперимент - сердцевина эмпирического исследования. Латинское слово "экспериментум" буквально означает пробу, опыт. Эксперимент и есть апробирование, испытание изучаемых явлений в контролируемых и управляемых условиях. Экспериментатор стремится выделить изучаемое явление в чистом виде, с тем чтобы было как можно меньше препятствий в получении искомой информации. Постановке эксперимента предшествует соответствующая подготовительная работа. Разрабатывается программа эксперимента; если нужно, то изготавливаются специальные приборы, измерительная аппаратура; уточняется теория, которая выступает в качестве необходимого инструментария эксперимента.
Составляющими эксперимента являются: экспериментатор; изучаемое явление; приборы. В случае приборов речь идет не о технических устройствах типа компьютеров, микро- и телескопов, призванных усилить чувственные и рациональные возможности человека, а о приборах-детекторах, приборах-посредниках, фиксирующих данные эксперимента, испытывающих непосредственное влияние изучаемых явлений. Как видим, экспериментатор находится "во всеоружии", на его стороне, кроме всего прочего, профессиональный опыт и, что особенно важно, владение теорией. В современных условиях эксперимент чаще всего проводится группой исследователей, которые действуют согласованно, соизмеряя свои усилия и способности.
Изучаемое явление поставлено в эксперименте в условия, когда оно реагирует на приборы-детекторы (если специальный прибор-детектор отсутствует, то в качестве такового выступают органы чувств самого экспериментатора: его глаза, уши, пальцы). Эта реакция зависит от состояния и характеристик прибора. В силу этого обстоятельства экспериментатор не может получить сведения об изучаемом явлении как таковом, т. е. в изоляции от всех других процессов и объектов. Таким образом, средства наблюдения участвуют в формировании экспериментальных данных. В физике этот феномен вплоть до экспериментов в области квантовой физики оставался неизвестным, и его обнаружение в 20-х - 30-х годах XX в. было сенсацией. Длительное время разъяснение Н. Бора о том, что средства наблюдения влияют на результаты эксперимента , принималось в штыки. Оппоненты Бора считали, что эксперимент можно очистить от возмущающего влияния прибора, но это оказалось невозможным. Задача исследователя состоит не в том, чтобы представить объект как таковой, а в том, чтобы объяснить его поведение во всевозможных ситуациях.
Следует отметить, что в социальных экспериментах ситуация также не является простой, ибо испытуемые реагируют на чувства, мысли, духовный мир исследователя. Обобщая экспериментальные данные, исследователь должен не абстрагироваться от своего влияния, а именно с учетом его суметь выявить общее, сущностное.
Данные эксперимента так или иначе должны быть доведены до известных рецепторов человека, например, это происходит тогда, когда экспериментатор считывает показания измерительных приборов. Экспериментатор имеет возможность и вместе с тем вынужден задействовать присущие ему (все или некоторые) формы чувственного познания. Однако чувственное познание - это всего лишь один из моментов сложного познавательного процесса, который осуществляет экспериментатор. Эмпирическое познание неправомерно сводить к чувственному познанию.
Среди методов эмпирического познания часто называют наблюдение , которое порой даже противопоставляется методу экспериментирования. Имеется в виду не наблюдение как этап любого эксперимента, а наблюдение как особый, целостный способ изучения явлений, наблюдение астрономических, биологических, социальных и других процессов. Различие между экспериментированием и наблюдением в основном сводится к одному пункту: в эксперименте его условиями управляют, а в наблюдении процессы предоставлены естественному ходу событий. С теоретических позиций структура эксперимента и наблюдения одна и та же: изучаемое явление - прибор - экспериментатор (или наблюдатель). Поэтому осмысление наблюдения мало чем отличается от осмысления эксперимента. Наблюдение вполне можно считать своеобразным случаем эксперимента.
Интересной возможностью развития метода экспериментирования является так называемое модельное экспериментирование . Иногда экспериментируют не над оригиналом, а над его моделью, т. е. над другой сущностью, похожей на оригинал. Модель может иметь физическую, математическую или какую-то иную природу. Важно, чтобы манипуляции с нею давали возможность транслировать получаемые сведения на оригинал. Это возможно не всегда, а лишь тогда, когда свойства модели релевантны, т. е. действительно соответствуют свойствам оригинала. Полное совпадение свойств модели и оригинала никогда не достигается, причем по очень простой причине: модель не есть оригинал. Как шутили А. Розенблют и Н. Винер, лучшей материальной моделью кошки будет иная кошка, однако предпочтительнее, чтобы это была именно та же самая кошка. Один из смыслов шутки таков: на модели невозможно получить столь же исчерпывающие знания, как в процессе экспериментирования с оригиналом. Но иногда можно довольствоваться и частичным успехом, особенно если изучаемый объект недоступен немодельному эксперименту. Гидростроители, прежде чем возвести плотину через бурную реку, проведут модельный эксперимент в стенах родного института. Что касается математического моделирования, то оно позволяет относительно быстро "проиграть" различные варианты развития изучаемых процессов. Математическое моделирование - метод, находящийся на стыке эмпирического и теоретического. То же самое относится и к так называемым мысленным экспериментам, когда рассматриваются возможные ситуации и их последствия.
Важнейшим моментом эксперимента являются измерения, они позволяют получать количественные данные. При измерении сопоставляются качественно одинаковые характеристики. Здесь мы сталкиваемся с вполне типичной для научных исследований ситуацией. Сам процесс измерения, несомненно, является экспериментальной операцией. Но вот установление качественной одинаковости сопоставляемых в процессе измерения характеристик относится уже к теоретическому уровню познания. Чтобы выбрать эталон единицы величины, необходимо знать, какие явления эквивалентны друг другу; при этом предпочтение будет отдано тому эталону, который применим к максимально большому числу процессов. Длину измеряли локтями, ступнями, шагами, деревянным метром, платиновым метром, а теперь ориентируются на длины электромагнитных волн в вакууме. Время измеряли по движению звезд, Земли, Луны, пульсом, маятниками. Теперь время измеряют в соответствии с принятым эталоном секунды. Одна секунда равна 9 192 631 770 периодам излучения соответствующего перехода между двумя определенными уровнями сверхтонкой структуры основного состояния атома цезия. Как в случае с измерением длин, так и в случае измерения физического времени эталонами измерения избрали электромагнитные колебания. Такой выбор объясняется содержанием теории, а именно квантовой электродинамики. Как видим, измерение теоретически нагружено. Измерение может быть эффективно осуществлено лишь после выявления смысла того, что измеряется и каким образом. Чтобы лучше разъяснить сущность процесса измерения, рассмотрим ситуацию с оценкой знания студентов, допустим, по десятибалльной шкале.
Преподаватель беседует со многими студентами и ставит им оценки - 5 баллов, 7 баллов, 10 баллов. Студенты отвечают на разные вопросы, но преподаватель подводит все ответы "под общий знаменатель". Если сдавший экзамен информирует кого-то о своей оценке, то из этой краткой информации невозможно установить, что было предметом беседы преподавателя и студента. Не интересуются экзаменационной конкретикой и стипендиальные комиссии. Измерение, а оценка знаний студентов есть частный случай этого процесса, фиксирует количественные градации не иначе как в рамках данного качества. Различные ответы студентов преподаватель "подводит" под одно и то же качество, а уже затем устанавливает различие. 5 и 7 баллов в качестве баллов равнозначны, в первом случае этих баллов просто меньше, чем во втором. Преподаватель, оценивая знания студентов, исходит из своих представлений о существе данной учебной дисциплины. Студент тоже умеет обобщать, он мысленно подсчитывает свои неудачи и успехи. В итоге, однако, преподаватель и студент могут прийти к различным выводам. Почему? Прежде всего в силу того, что студент и преподаватель неодинаково понимают вопрос оценки знаний, они оба обобщают, но одному из них эта умственная операция удается лучше. Измерение, как уже отмечалось, теоретически нагружено.
Обобщим изложенное выше. Измерение А и В предполагает: а) установление качественной тождественности А и В; б) введение единицы величины (секунда, метр, килограмм, балл); в) взаимодействие А и В с прибором, который обладает той же качественной характеристикой, что А и В; г) считывание показаний прибора. Приведенные правила измерения используются при изучении физических, биологических и социальных процессов. В случае физических процессов измерительный прибор часто является вполне определенным техническим устройством. Таковы термометры, вольтметры, кварцевые часы. В случае биологических и социальных процессов дело обстоит сложнее - в соответствии с их системно-символической природой. Ее надфизический смысл означает, что и прибор должен обладать этим смыслом. Но технические устройства обладают лишь физической, а не системно-символической природой. Раз так, то они не годятся для непосредственного измерения биологических и социальных характеристик. Но последние поддаются измерению, и их действительно измеряют. Наряду с уже приведенными примерами весьма показателен в этой связи товарно-денежный рыночный механизм, посредством которого измеряют стоимость товаров. Нет такого технического устройства, которое бы не измеряло стоимость товаров непосредственно, но опосредованным путем, с учетом всей деятельности покупателей и продавцов, это удается сделать.
После анализа эмпирического уровня исследований нам предстоит рассмотреть органично связанный с ним теоретический уровень исследования.
Рассматривая конкретные методы научного познания, следует понимать, что умение использовать эти методы всегда предполагает наличие специализированных знаний. Это важно учитывать потому, что любые формы и виды научной деятельности обязательно предполагают соответствующую подготовку тех специалистов, которые ею занимаются . Эмпирические методы познания – в том числе даже самый «простой» из них – наблюдение – для своего проведения предполагает, во-первых, наличие определенных теоретических знаний, а, во-вторых, использование специального и часто очень сложного оборудования. Кроме этого, проведение любых научных исследований всегда предполагает наличие определенной проблемной ситуации, в целях разрешения которой и проводятся эти исследования . Поэтому эмпирические методы научного познания – это совсем не то же самое, что и относительно похожие способы изучения реальности, которые проводятся с точки зрения здравого смысла и в рамках обыденно-практической установки.
К эмпирическим методам научного познания относятся:
1. Наблюдение;
2. Эксперимент;
3. Измерение.
Среди названных методов научного познания наблюдения является относительно самым простым методом, так как, например, измерение, предполагая проведение дополнительных процедур, в качестве своей основы обязательно предполагает и соответствующее наблюдение.
Наблюдение
Научное наблюдение – это целенаправленное восприятие предметов, явлений и процессов, как правило, окружающего мира. Отличительная особенность именно наблюдения состоит в том, что это метод пассивной регистрации тех или иных фактов действительности. Среди видов научных наблюдений можно выделить следующие:
В зависимости от цели наблюдения можно разделить на проверочные и поисковые ;
По характеру существования того, что исследуется, наблюдения можно разделить на наблюдения предметов, явлений и процессов, которые существуют объективно , т.е. вне сознания наблюдателя, и интроспекцию, т.е. самонаблюдение ;
Наблюдение объективно существующих предметов принято делить на непосредственные и косвенные наблюдения.
В рамках разных наук роль и место метода наблюдения разная. В некоторых науках наблюдение – это практически единственный способ получения исходных достоверных данных. В частности, в астрономии. Хотя эта наука по существу является прикладным разделом физики и поэтому она основывается на теоретических представлениях этой фундаментальной естественной науки, однако многие данные, которые актуальны именно для астрономии, могут быть получены только посредством наблюдения. Например, знания об объектах, которые расположены на расстоянии нескольких световых лет. Для социологии наблюдение – это также один из основных методов эмпирического научного познания.
Научное наблюдение для своего успешного проведения предполагает наличие проблемной ситуации, а также соответствующего концептуально-теоретического обеспечения. В основе научного наблюдения, как правило, лежит какая-либо гипотеза или теория, для подтверждения или опровержения которой и проводится соответствующее наблюдение . Роль и место концептуальных факторов в научном наблюдении, а также специфику их конкретных видов можно показать с помощью следующих примеров.
Как известно, люди наблюдали движение объектов на небе с незапамятных времен и в результате этого пришли к вполне естественному в рамках здравого смысла выводу о том, что Земля с находящимися на ней наблюдателями стоит неподвижно, а вокруг нее по правильным круговым орбитам равномерно двигаются планеты. Для того чтобы объяснить, почему эти планеты не падают на Землю, а парят в пространстве, было высказано предположение, что Земля находится внутри нескольких прозрачных стеклоподобных сфер, в которые как бы вкраплены планеты и звезды. Вращение этих сфер вокруг своей оси, которая совпадает с центром нашей планеты, приводит к тому, что поверхность сфер начинает двигаться, увлекая за собой прочно закрепленные на ней планеты.
Хотя это представление является совершенно неверным, однако оно вполне согласуется с соответствующей логикой здравого смысла, согласно которой для того, чтобы тело постоянно двигалось и никогда не падало, оно должно за что-либо держаться (в данном случае, быть прикрепленным к прозрачным сферам). Представление о том, что возможно постоянное движение тела по замкнутой траектории без того, чтобы его кто-либо поддерживал, для мышления в рамках здравого смысла соответствующей эпохи кажется невероятным. Следует заметить, что, по своему, здравый смысл «прав»: дело в том, что, действительно, в рамках естественного, обыденного и дотеоретического восприятия движения тел на Земле мы не видим ничего, чтобы могло бы все время перемещаться по замкнутой траектории, паря и не касаясь чего-либо, и при этом не падать. Ньютон, который открыл закон всемирного тяготения, естественно тоже наблюдал движение различных земных и космических тел, в том числе, и Луны. Однако он не просто смотрел на них, но использовал наблюдения для того, чтобы на их основе понять то, что увидеть нельзя. А именно: сопоставив данные скорости движения Луны вокруг Земли и их расстояния между собой с характеристиками движения падающих на Землю тел, он пришел к выводу, что за всем этим скрыта единая и общая закономерность, которая и получила название «закона тяготения».
Данный пример можно рассматривать как случай поискового наблюдения, результатом которого стала формулировка соответствующего закона. Целью поискового наблюдения является сбор фактов как первичного эмпирического материала, на основе анализа которого может быть выделено общее и существенное. Проверочное наблюдение отличается от поискового тем, что здесь конечной целью является не поиск нового теоретического знания, а проверка уже существующего. Проверочное наблюдение – это попытка верификации или опровержения какой-либо гипотезы. Примером такого наблюдения является, допустим, попытка убедиться в том, что закон тяготения носит действительно всемирный характер, т.е. что его действие распространяется на взаимодействие любых массивных тел. Из этого закона, в частности, следует, что чем меньше масса взаимодействующих тел, тем меньше и сила притяжения между ними. Поэтому если мы сможем наблюдать, что сила притяжения у поверхности Луны меньше аналогичной силы у поверхности Земли, которая тяжелее Луны, то из этого следует, что данное наблюдение подтверждает закон тяготения. В ходе полета космонавтов можно наблюдать феномен невесомости, когда люди свободно парят внутри корабля, фактически не притягиваясь ни к одной его стенке. Зная, что масса космического корабля практически ничтожна по сравнению с массой планет, данное наблюдение можно рассматривать как еще одну проверку закона тяготения.
Рассмотренные примеры можно считать случаями непосредственных наблюдений объективно существующих объектов. Непосредственные наблюдения – это такие наблюдения, когда соответствующие объекты можно воспринимать непосредственно, видя их самих, а не только те действия, которые они оказывают на другие объекты. В отличие от непосредственных наблюдений косвенные наблюдения – это такие, когда сам объект исследования вообще не наблюдаем. Однако, несмотря на это в случае косвенного наблюдения все же можно видеть те действия, которые оказывает ненаблюдаемый объект на другие, наблюдаемые предметы. Необычное поведение или состояние наблюдаемых тел, которые нельзя объяснить, если предположить, что в действительности есть только непосредственно наблюдаемые тела и есть исходное условие для косвенного наблюдения. Анализируя особенности необычного поведения видимых объектов и сравнивая его со случаями обычного поведения этих объектов можно сделать определенные выводы о свойствах ненаблюдаемых объектов. Компонент необычности в поведении видимых тел и есть косвенное наблюдение того, что не наблюдаемо непосредственно. Примером косвенных наблюдений будет, допустим, ситуация, связанная с «броуновским движением», а также эмпирическая составляющая знаний о «черных дырах».
Броуновское движение – это постоянное движение мельчайших, но все же с помощью достаточного сильного микроскопа визуально наблюдаемых частиц какого-либо вещества в жидкости. В случае броуновского движения вполне естественен вопрос: какова причина наблюдаемого движения этих частиц? Отвечая на этот вопрос можно предположить, что есть и другие, невидимые частицы, которые сталкиваются с видимыми и тем самым толкают их. Как известно, причина броуновского движения в том, что визуально ненаблюдаемые с помощью оптического микроскопа объекты – атомы и молекулы – все время сталкиваются с наблюдаемыми частицами, заставляя их двигаться. Таким образом, хотя сами атомы и молекулы в оптическом диапазоне (видимый свет) вообще ненаблюдаемы, однако и до изобретения электронного микроскопа их отдельные свойства можно было наблюдать. Естественно, только косвенно.
Что касается «черных дыр», то их непосредственно наблюдать невозможно в принципе. Дело в том, что сила тяготения, которая действует в них, столь велика, что никакой предмет – в том числе, видимый свет – не может преодолеть притяжение этих объектов. Тем не менее, черные дыры можно наблюдать косвенно. В частности, в связи с характерным изменением картины звездного неба вблизи них (за счет искривления пространства гравитационными силами) или в том случае, когда черная дыра и самосветящийся объект (звезда) составляют единую систему, которая по законам механики вращается вокруг общего центра масс. В последнем случае необычное движение звезды по замкнутой траектории (ведь непосредственно наблюдаема только она) и будет случаем косвенного наблюдения черной дыры.
Интроспекция – это наблюдение человека за содержанием собственного сознания. В конце 40-х годов XX в. в США был проведено следующее исследование. Для того чтобы выяснить, возможно ли функционирование сознания в случае паралича тела, испытуемому ввели производное кураре, вещество которое парализует всю мускульную систему человека. Оказалось, что, несмотря на паралич мускулатуры (испытуемый был подключен к аппарату искусственного дыхания, так как самостоятельно дышать он не мог) способность к сознательной деятельности сохранилась. Испытуемый был в состоянии наблюдать за тем, что происходит вокруг него, понимал речь, запоминал события и размышлял о них. Из этого был сделан вывод, что психическая деятельность может осуществляться и при отсутствии какой-либо мышечной активности.
Данные, которые получены в результате наблюдения, могут претендовать на научный статус только в том случае, если будет признана их объективность. Существенным фактором этого является воспроизводимость однажды увиденного другими . Если, например, кто-либо заявит, что он наблюдает нечто, что другие в аналогичных условиях не наблюдают, то это будет достаточным основанием для того, чтобы не признать научный статус данного наблюдения. Если же некоторое «наблюдение» еще и противоречит известным и хорошо установленным закономерностям в области какой-либо сферы знания, то в этом случае со значительной долей уверенности можно сказать, что «наблюдаемого» факта в действительности вообще никогда и не существовало. Видимо, одним из самых широко известных случаев такого псевдонаблюдения можно считать историю с «Лох-Несским чудовищем».
Для придания наблюдению статуса научно значимого знания важным моментом является обоснование того, что наблюдаемый объект, те или иные его свойства существуют объективно , а не являются только результатом воздействия инструментария, который использует наблюдатель. Примером грубой ошибки можно считать случай, когда, допустим, камера фотографирует объект, который в действительности является не удаленным предметом экспонируемой панорамы, а артефактом, который случайно прилип к элементам оптической системы камеры (например, частичка пыли на объективе).
Проблема учета и минимизации влияния субъекта-исследователя на изучаемый объект характерна не только для естествознания, но также и для социальных наук. В частности, в рамках социологии существует понятие «включенного наблюдения », т.е. такого, когда исследователь, который собирает данные о некоторой социальной группе, при этом достаточно долгое время живет рядом или даже в составе этой группы. Последнее делается для того, чтобы те, кто является объектом наблюдения, привыкли к присутствию стороннего наблюдателя, не обращали на не него особого внимания и вели в его присутствии себя так, как они ведут обычно.
Эксперимент
Главное отличие эксперимента от наблюдения состоит в том, что это метод не пассивной регистрации данных, а такой способ познания действительности, где с целью исследования существующих связей и отношений целенаправленно организуется протекание соответствующих процессов и явлений . В ходе проведения эксперимента исследователь сознательно вмешивается в естественный ход событий для того, чтобы выявить хотя и существующую, но часто неочевидную взаимосвязь между изучаемыми явлениями. Эксперимент принято относить к эмпирическим методам познания потому, что здесь, как правило, предполагается манипулирование объективно существующими предметами и процессами материального мира, которые, естественно, можно наблюдать. Однако не в меньшей степени эксперимент связан и с определенными теоретическими представлениями. В основе любого эксперимента всегда лежит определенная гипотеза или теория, для подтверждения или опровержения которых и проводится соответствующий эксперимент.
Среди видов экспериментальных исследований можно выделить следующие:
С точки зрения цели проведения эксперименты также как и научные наблюдения можно разделить на проверочные и поисковые ;
В зависимости от объективных характеристик предметов, с помощью которых проводятся исследования, эксперименты можно разделить на прямые и модельные ;
Эксперимент называется прямым , когда объектом изучения является реально существующий предмет или процесс, и модельным , когда вместо самого предмета используется его, как правило, уменьшенная модель. Особой разновидностью модельных экспериментов является исследования математических моделей тех или иных предметов или процессов. Что касается «мысленных экспериментов » – т.е. таких, где реальное исследование вообще не проводится, а только воображается протекание некоторых процессов и явлений – то последние, строго говоря, не могут быть отнесены к области эмпирического познания, так как по своей сути они представляют разновидность теоретических исследований. Впрочем, во многих случаях на основании мысленного эксперимента может быть проведено и реальное опытное исследование, которое можно рассматривать как материализацию соответствующих теоретических представлений.
Для того чтобы понять роль эксперимента как метода научного познания необходимо себе представлять, что та действительность с которой имеет дело исследователь, изначально предстает перед ним не как строго и систематически организованная цепь отношений и причинно-следственных связей, а лишь как лишь более или менее упорядоченное целое, в рамках которого роль и влияние тех или иных факторов часто не вполне очевидна. Поэтому предварительным условием проведения эксперимента является формулировка гипотезы о том, как именно изучаемые факторы могут быть связаны между собой, а для того, чтобы эту предполагаемую взаимосвязь проверить, необходимо создать условия, чтобы исключить влияние других, относительно случайных и несущественных факторов , действие которых может скрывать или нарушать протекание исследуемых отношений. Например, на основе обыденного восприятия окружающего мира можно заметить, что более тяжелое тело падает на поверхность Земли быстрее, чем более легкое. Так происходит потому, что воздух атмосферы препятствует движению тел. Не зная этого, на основе одного только опыта обыденного наблюдения, предварительно обобщив его, можно прийти к «открытию» не существующей на самом деле зависимости: утверждению о том, скорость падения тела всегда зависит от их массы. В действительности такой связи как постоянной зависимости нет, так как массу Земли можно считать бесконечно большой величиной по сравнению с массой любого предмета, который мы в состоянии сбросить на нее. В силу этого скорость падения любого сбрасываемого тела зависит только от массы Земли. Но как это доказать? Галилей, с именем которого принято связывать начало применения эксперимента как метода научного познания, сделал это следующим образом. Он сбросил с высоты 60 м. (Пизанская башня) одновременно два предмета: мушкетную пулю (200 гр.) и пушечное ядро (80 кг.). Так как оба предмета упали на Землю одновременно, Галилей сделал вывод, что гипотеза о том, что скорость падения тела всегда связана с его массой, неверна.
Опыт Галилея – это пример прямого эксперимента с целью проверки (опровержения) неверной теории, согласно которой скорость падения всегда зависит от массы падающего тела. Несколько изменив исходные условия в опыте Галилея нетрудно организовать проведение такого эксперимента, результаты которого можно интерпретировать в качестве подтверждения теории тяготения. Например, если взять достаточно большую камеру, из которой предварительно был откачен весь воздух, и поместить туда неплотный комок ваты и свинцовый шарик, а затем заставить их падать внутри этой камеры, то в результате можно увидеть, что шарик и комок, имея существенно разные параметры массы, площади поверхности и плотности, тем не менее, в разряженной среде (в отсутствии воздуха) упадут одновременно. Этот факт и можно интерпретировать как подтверждение теории тяготения.
Следует заметить, что далеко не во всех случаях у ученых есть хорошее теоретическое обоснование для экспериментальных исследований. Особенность поисковых экспериментов связана с тем, что они проводятся, чтобы собрать необходимую эмпирическую информацию для построения или уточнения некоторого предположения или догадки . Наглядным примером такого типа исследований могут служить опыты Бенджамина Румфорда по изучению природы тепловых явлений. До создания молекулярно-кинетической теории теплоту считали своего рода материальной субстанцией. В частности, полагали, что нагревание тела связано с добавлением к нему этой субстанции, которую называли теплородом. Специалистам по обработке металла резанием во времена Румфорда было хорошо известно, что при сверлении металла образуется большое количество теплоты. Этот факт в рамках теории теплорода пытались объяснить тем, что при обработке металла теплород отделяется от него и переходит в металлическую стружку, которая образуется в результате сверления. Хотя такое объяснение и выглядит малоубедительным, однако ничего лучшего в тот период предложить не могли.
Румфорд естественно знал о факте сильного тепловыделения при сверлении, однако для того, чтобы его объяснить он проделал следующий эксперимент. Он взял специально затупленное сверло и с его помощью проделал отверстие. В результате выделилось еще больше тепла, чем при действии острым сверлом, но зато было просверлено гораздо меньшее отверстие и образовалось совсем немного опилок. На основании данного эксперимента был сделан вывод: увеличение тепла не связано с образованием опилок, в которые, как считалось, переходит субстанция теплорода. Причина тепла – это не высвобождение и переход особой материальной субстанции теплорода, а движение. Таким образом, эксперимент, проделанный Румфордом, способствовал пониманию того, что тепло – это характеристика определенного состояния вещества, а не что-то добавленное к нему.
Далеко не во всех случаях эксперимент является прямым взаимодействием с изучаемым объектом. Очень часто гораздо экономнее проводить исследование на уменьшенных моделях этих объектов . В частности, примерами таких исследований являются опыты по определению аэродинамических характеристик планера (корпуса) самолета или исследования величины сопротивления воды, которое существует при данных формах корпуса судна. Очевидно, что проведение таких исследований на моделях, соответственно, в аэродинамической трубе или в бассейне гораздо дешевле, чем эксперименты с реальными объектами. При этом, надо понимать, что уменьшенная модель – это не точная копия изучаемого объекта, так как физические эффекты, возникающие при обдуве или движений модели, не только количественно, но и качественно не тождественны тем, которые имеют место в случае полноразмерных объектов. Поэтому для того, чтобы полученные на модельных экспериментах данные могли быть использованы при проектировании полноразмерных объектов, они должны быть пересчитаны с учетом специальных коэффициентов.
В связи с распространением в настоящее время ЭВМ все более широкое распространение получают эксперименты с математическими моделями исследуемых объектов. Предпосылкой математического моделирования является квантификация каких-либо существенных свойств исследуемых объектов и тех закономерностей, которым подчиняются эти объекты. Исходные параметры математической модели – это свойства реально существующих объектов и систем, которые переведены в числовую форму. Процесс математического моделирования – это вычисление тех изменений, которые произойдут с моделью в случае изменения исходных параметров. В силу того, что таких параметров может быть очень много, для их расчета требуется большая затрата сил. Применение ЭВМ позволяет автоматизировать и существенно ускорить процесс соответствующих расчетов. Очевидными достоинствами математического моделирования является возможность получения (за счет обработки большого числа параметров) быстрого расчета возможных сценариев развития моделируемых процессов. Дополнительным эффектом такого вида моделирования является значительная экономия средств, а также минимизация других издержек. Например, проведение расчетов особенностей протекания ядерных реакций с помощью ЭВМ позволили отказаться от реальных испытаний ядерного оружия.
Наглядным и самым известным примером мысленного эксперимента является «корабль Галилея». Во времена Галилея полагали, что покой носит абсолютный характер, а движение – это лишь временный процесс перехода от одного состояния к другому под действием какой-либо силы. Стремясь опровергнуть это утверждение, Галилей представил себе следующее. Пусть человек, который находится в закрытом трюме равномерно движущегося корабля и поэтому ничего не знает о том, что происходит вне трюма, попытается ответить на вопрос: стоит ли корабль на месте или плывет? Размышляя над этим вопросом, Галилей пришел к выводу, что у находящегося в трюме при данных условиях нет никакого способа, для того чтобы узнать правильный ответ. А из этого следует, что равномерное движение неотличимо от покоя и, следовательно, нельзя утверждать, что покой – это естественное, как бы первичное, и поэтому соответствующее абсолютной системе отсчета состояние, а движение – это лишь момент покоя, нечто такое, что всегда сопровождается действием какой-либо силы.
Естественно, мысленный эксперимент Галилея нетрудно реализовать и в натурном исполнении.
Экспериментальные исследования могут проводиться не только в естественных, но и в социально-гуманитарных наука. . Например, в психологии, где на основе экспериментов получены данные, которые используются для обоснования предположений, которые, на первый взгляд, достаточно сложно верифицировать. В частности, до всяких специализированных исследований, на уровне обыденного восприятия взрослому человеку хорошо известно, что его психика отличается от психики ребенка.
Вопрос в том, насколько именно она отличается? Если, допустим, характеризуя уровень психического развития взрослого, используют такие понятия, как «личность» и «самосознание», то можно ли и в каком смысле использовать их для характеристики уровня психического развития ребенка? В каком возрасте, например, у человека уже есть самосознания, а когда его еще нет? На первый взгляд, здесь достаточно сложно сказать что-то определенное. Тем более что и сами эти понятия не являются такими, которые определены строго и однозначно.
Несмотря на эти трудности, психолог Жан Пиаже в своих работах достаточно убедительно показал, что маленький ребенок гораздо в меньшей степени способен к осознанному контролю собственных психических процессов, нежели взрослый. В результате ряда исследований Пиаже пришел к выводу, что дети в возрасте 7-8 лет практически не способны к интроспекции (без которой говорить о самосознании в том смысле, в каком им обладают взрослые люди, вряд ли возможно). Эта способность, по его мнению, постепенно формируется в возрастном промежутке между 7-8 и 11-12 годами. Такие выводы Пиаже сделал на основе ряда экспериментов, содержание которых сводилось к тому, что сначала детям предлагали несложную арифметическую задачу (с которой большинство детей может справиться), а затем просил их объяснить, как именно они пришли к соответствующему решению. По мнению Пиаже, наличие интроспективной способности можно признать существующей, если ребенок может провести ретроспекцию, т.е. способен правильно воспроизвести процесс собственного решения. Если он это сделать не может и пытается объяснить решение, отталкиваясь, например, от полученного результата, как если бы он знал его наперед, то это означает, что ребёнок не обладает интроспективной способностью в том смысле, как это присуще взрослым.
В рамках экономической науки тоже, вероятно, можно осмысленно говорить об экспериментальных исследованиях. В частности, если существует некоторая налоговая ставка, в соответствии с которой осуществляются платежи, но при этом часть налогоплательщиков стремиться занизить или скрыть свои доходы, то в рамках описываемой ситуации могут быть предприняты действия, которые можно назвать экспериментальными. Допустим, зная описываемое положение дел, соответствующие правительственные органы могут принять решение об уменьшении ставки налогового обложения, предполагая, что при новых условиях значительной части налогоплательщиков будет выгоднее платить налоги, нежели уклоняться от них, рискуя получить штрафы и другие санкции.
После введения новых ставок налогообложения необходимо сравнить уровень собираемых налогов с тем, который существовал при прежних ставках. Если окажется, что количество налогоплательщиков возросло, так как некоторые при новых условиях согласились выйти «из тени», и общее количество сборов тоже увеличилось, то полученная информация может быть использована для совершенствования работы налоговых органов. Если же окажется, что никаких изменений в поведении налогоплательщиков не произошло и общее количество собранных налогов упало, то эта информация также может быть использована в работе соответствующих органов, мотивируя их, естественно, к поиску каких-то других решений.
Измерение
Измерение – это нахождение отношение между некоторой величиной и другой, которая принята за единицу измерения . Результат измерения выражается, как правило, некоторым числом, благодаря чему становится возможным подвергнуть полученные результаты математической обработке. Измерение – это важный метод научного познания, так как посредством его можно получить точные количественные данные о величине и интенсивности и на основании этого даже иногда сделать предположения о природе соответствующих процессов или явлений.
Изменение как способ определения величины и интенсивности встречается уже на уровне обыденного восприятия мира. В частности, как субъективное переживание «равенства», «большей» или «меньшей» величины какого-либо явления или процесса по сравнению с другими случаями его проявления. Например, свет может восприниматься как более или менее яркий, а температура оцениваться по таким ощущениям, как «холодно», «очень холодно», «тепло», «жарко», «горячо» и т.п. Очевидным недостатком такого способа определения интенсивности является его субъективность и приблизительность . Впрочем, для уровня обыденного восприятия мира такой «шкалы» может быть достаточно, однако в рамках научного познания подобная приблизительность – это серьезная проблема. Причем настолько, что отсутствие способов и практики точных измерений может даже выступать в качестве одного из серьезных факторов, которые сдерживают научное и техническое развитие.
Понять значимость точных измерений можно, если, допустим, представить себе те задачи, которые должны решить конструкторы и технологи при создании сложного технического устройства (например, двигателя внутреннего сгорания). Для того, чтобы этот двигатель работал и при этом еще имел достаточно высокий КПД, необходимо, чтобы его детали – в частности, поршни и цилиндры – были сделаны с высокой точностью. Причем настолько, что зазор между стенками цилиндра и диаметром поршня должен быть в пределах только десятых долей миллиметра. В свою очередь, для того, чтобы изготовить эти детали двигателя, нужны станки, которые способны обрабатывать металл с такой высокой точностью. Если такой или приближающейся к ней точности при данном техническом оснащении достигнуть нельзя, то двигатель либо вообще не будет работать, либо его КПД будет столь низким, что его использование будет экономически нецелесообразно. То же самое можно сказать и в отношении любых других сколько-нибудь сложных технических устройств.
Квантификация отношений между теми или иными явлениями, которая достигается за счет их выражения в точной количественной форме (последнее находит свое проявление в строгой формулировке соответствующих законов природы посредством использования математических формул) – это не просто своеобразная форма записи данных, а особый способ выражения знания, имеющий при этом совершенно определенное эвристическое значение . В частности, выражение в такой форме широко известного закона всемирного тяготения, согласно которому между любыми двумя телами действует сила притяжения, пропорциональная произведению их масс и обратно пропорциональная квадрату расстояния между ними, ценно не просто как «точное знание», которое может быть представлено в виде компактной формулы . Эвристическая ценность этой и других формул состоит в том, что используя такую форму представления знаний, можно выполнить точный расчет для конкретной ситуации, подставив в формулу определенные значения. На основании соответствующих расчетов можно создать, допустим, самолет или ракету, которые смогут подняться в воздух и не упасть, вылететь за пределы земного притяжения и достигнуть запланированной цели.
Что касается конкретных объектов изменения , то для естественных наук огромное значение имеет умение, прежде всего, определить численные характеристики пространства и времени : величину, расстояние между объектами и длительность соответствующих процессов.
Измерить расстояние между двумя объектами – значит сравнить его с эталоном . До недавнего времени в качестве эталона использовалось тело, сделанное из твердого сплава , форма которого слабо изменялось при изменении внешних условий. В качестве единицы длины был выбран метр – отрезок, сравнимый с размерами человеческого тела. В большинстве случаев этот эталон не укладывается целое число раз на длине измеряемого отрезка. Поэтому оставшаяся длина измеряется при помощи 1/10, 1/100, 1/1000 и т.д. частей эталона. На практике многократное деление исходного эталона невозможно. Поэтому для повышения точности измерения и измерения малых отрезков потребовался эталон существенно меньших размеров, в качестве которого в настоящее время используются стоячие электромагнитные волны оптического диапазона .
В природе существуют объекты, значительно меньшие по размерам длин волн оптического диапазона – это многие молекулы, атомы, элементарные частицы. При их измерении возникает принципиальная проблема: объекты, размеры которых меньше длины волны видимого излучения, перестают отражать свет по законам геометрической оптики и, следовательно, перестают восприниматься в форме привычных зрительных образов. Для оценки размеров таких мелких объектов свет заменяют потоком каких-либо элементарных частиц . В этом случае величина объектов оценивается по так называемым сечениям рассеяния, определяемым отношением числа частиц, изменивших направление своего движения, к плотности падающего потока. Наименьшим расстоянием, известным в настоящее время, является характерный размер элементарной частицы: 10 -15 м. Говорить о меньших размерах бессмысленно.
При измерении расстояний, значительно превышающих 1 м, пользоваться соответствующим эталоном длины тоже оказывается неудобным. Для измерения расстояний, сравнимых с размерами Земли, применяют методы триангуляции и радиолокации . Метод триангуляции состоит в том, что, зная величины одной стороны треугольника и двух прилегающих к ней углов, можно рассчитать величины двух других сторон. Суть метода радиолокации состоит в измерении времени задержки отраженного сигнала, скорость распространения и время отправления которого известны. Однако для очень больших расстояний, например, для измерения расстояний до других галактик, указанные методы оказываются неприменимыми, так как отраженный сигнал оказывается слишком слабым, а углы, под которыми виден объект, оказываются практически неизмеримыми. На очень больших расстояниях наблюдаемыми оказываются только самосветящиеся объекты (звезды и их скопления). Расстояние до них оценивается исходя из наблюдаемой яркости. В настоящее время наблюдаемая часть Вселенной имеет размеры 10 24 м. Говорить о больших размерностях не имеет смысла.
Измерение длительности процесса означает сравнение его с эталоном . В качестве такого эталона удобно выбрать какой-либо периодически повторяющийся процесс а, например колебания маятника . За единицу измерения времени выбрали секунду – интервал, примерно равный периоду сокращения сердечной мышцы человека. Для измерения значительно более коротких периодов времени возникла необходимость в новых эталонах. В их роли выступали колебания кристаллической решетки и движение электронов в атоме . Еще меньшие периоды времени можно измерить, если сравнивать их со временем прохождения света через заданный промежуток. Поэтому наименьшим осмысленным интервалом времени является время прохождения света через минимально возможное расстояние.
При помощи маятниковых часов возможно измерение временных интервалов, значительно превосходящих 1 секунду, но и здесь возможности метода не беспредельны. Периоды времени, сравниваемые с возрастом Земли (10 17 сек.) обычно оцениваются по полураспаду атомов радиоактивных элементов. По современным представлениям, максимальный промежуток времени, о котором имеет смысл говорить, является возраст Вселенной, который оценивается периодом 10 18 сек. (для сравнения: человеческая жизнь длится около 10 9 сек.).
Описанные способы изменений пространства и времени и та точность, которая в этом достигнута, имеют большое теоретическое и практическое значение. В частности, экстраполяция назад во времени наблюдаемого и точно измеренного расширения Вселенной является одним из важных фактов, который приводят в пользу теории Большого взрыва. Благодаря возможности точных измерений получены данные о перемещении материков Земли относительно друга друга на величину примерно равную нескольким сантиметрам в год, что имеет важное значение для геологии.
Умение провести точное изменение имеет большое значение. Данные, которые могут быть получены в результате такого изменения, часто выступают в качестве существенного аргумента в пользу принятия или отклонения какой-либо гипотезы . Например, измерение О. Рёмером в XVII в. скорости света было важным аргументом в пользу признания того, что последний является естественным физическим процессом, а не чем-то иным, нематериальным, скорость чего «бесконечна», как думали в те и последующие времена многие. Способность точно измерить период прохождения светового луча в разные стороны с помощью специально сконструированного прибора (опыт Майкельсона – Морли в 1880 г.) была важным фактором, который во многом способствовал отказу от теории эфира в физике.
Измерение как метод научного познания имеет огромное значение не только для естественных и технических наук, но значим также и для сферы социально-гуманитарного познания . Исходя из собственного опыта все знают, что осмысленный материал запоминается быстрее, чем бессмысленный. Однако насколько? Психолог Герман Эббингауз установил, что осмысленный материал запоминается в 9 раз быстрее, чем бессмысленный. В настоящее время в рамках прикладной психологии измерения широко используются для оценки психических способностей человека.
Социолог Эмиль Дюркгейм на основе анализа статистических данных о числе самоубийств в различных странах Европы установил корреляцию между этим фактом и степенью интеграции между людьми в соответствующих социальных группах. Знание численности населения некоторой страны, динамика смертности и рождаемости – это важные статистические данные для целого ряда прикладных наук об обществе.
Велика роль измерений и статистических данных и для современной экономической науки, особенно в связи с широким использованием в ней математических методов. Например, численный учет спроса и предложения имеет важное значение в сфере маркетинговых исследований.
Такие эмпирические методы познания, как наблюдение, эксперимент и измерения играют огромную роль в современном научном познании и их использование неотделимо от соответствующих теоретических научных представлений. Именно это отличает их от обыденных эмпирических способов познания мира. Эмпирические методы значимы на всех этапах научного познания мира, так как получаемый посредством них материал используется как для подтверждения и опровержения соответствующих теоретических представлений, так и учитывается при их формулировке.
Одна из существенных особенностей, которая связана с современным этапом развития научных эмпирических методов познания, состоит в том, что для получения и проверки соответствующих результатов требуется чрезвычайно сложное и дорогостоящее оборудование . Видимо, можно сказать, что дальнейшее развитие естественных и технических наук во много определяется возможностью и способностью создавать это оборудование . Например, современные исследования в области фундаментальной физики столь дороги, что проводить их способны только некоторые страны, которые имеют специалистов соответствующего уровня и средства для того, чтобы, в частности, участвовать строительстве и эксплуатации такого сложного прибора для экспериментальных исследований, каким является недавно вступивший в строй большой адронный коллайдер.
Эмпирический уровень познания
Предметом исследования на эмпирическом уровне являются свойства, связи, отношения объекта, которые доступны чувственному восприятию. Следует отличать эмпирические объекты науки от объектов реальности, поскольку первые – это определенные абстракции, выделяющие в реальности некоторый ограниченный набор свойств, связей и отношений. Реальному же объекту присуще бесконечное число признаков, он неисчерпаем в своих свойствах, связях, отношениях. Именно это определяет гносеологическую направленность исследования на эмпирическом уровне – изучение явлений (феноменов) и поверхностных связей между ними и доминирование чувственного коррелята в исследовании.
Основная задача познания на эмпирическом уровне – получение исходной эмпирической информации об изучаемом объекте. Чаще всего для этого используются такие методы познания как наблюдение и эксперимент.
Знание, которое формируется в процессе эмпирических исследований – наблюдения, постановки и проведения экспериментов, сбора и описания наблюдаемых явлений и фактов, их эмпирической систематизации и обобщения – выражают в форме научного факта и эмпирического обобщения (закона).
Эмпирический закон является результатом индуктивного обобщения опытов и представляет собой вероятностно-истинное знание. Увеличение количества опытов само по себе не делает эмпирическую зависимость достоверным знанием, поскольку эмпирическое обобщение всегда имеет дело с неполным опытом.
Главной познавательной функцией, которую выполняет научное познание на эмпирическом уровне, является описание явлений.
Научное исследование не удовлетворяется описанием явлений и эмпирическим обобщением, стремясь раскрыть причины и сущностные связи между явлениями, исследователь переходит на теоретический уровень познания.
Средства и методы эмпирического исследования. Наблюдение и эксперимент, виды эксперимента
1. Наблюдение – планомерное, целенаправленное пассивное изучение предметов, опирающееся в основном на данные органов чувств. В ходе наблюдения мы получаем знания не только о внешних сторонах объекта познания, но и - в качестве конечной цели - о его существенных свойствах и отношениях.
Наблюдение может быть непосредственным и опосредованным различными приборами и другими техническими устройствами. По мере развития науки оно становится все более сложным и опосредованным. Наблюдение фиксирует и регистрирует факты, описывает объект исследования, обеспечивая эмпирическую информацию, необходимую для постановки новых проблем и выдвижения гипотез.
Основные требования, которые предъявляются к научному описанию, направлены на то, чтобы оно было возможно более полным, точным и объективным. Описание должно давать достоверную и адекватную картину самого объекта, точно отображать изучаемые явления. Важно, чтобы понятия, используемые для описания, всегда имели четкий и однозначный смысл. Важным моментом наблюдения является интерпретация его результатов - расшифровка показаний приборов и т.п.
2. Эксперимент – это метод познания, при котором явления изучаются в контролируемых и управляемых условиях. Субъект активно вмешивается в процесс исследования, воздействуя на изучаемый объект посредством специального инструментария и приборов, целенаправленно и фиксировано изменяет объект, выявляя новые его свойства. Благодаря этому исследователю удается изолировать объект от влияния побочных и затемняющих его сущность явлений и изучать явление в чистом виде; планомерно изменять условия протекания процесса; многократно воспроизводить ход процесса в строго фиксированных и поддающихся контролю условиях.
Основные особенности эксперимента: а) более активное (чем при наблюдении) отношение к объекту исследования, вплоть до его изменения и преобразования; б) возможность контроля за поведением объекта и проверки результатов; в) многократная воспроизводимость изучаемого объекта по желанию исследователя; г) возможность обнаружения таких свойств явлений, которые не наблюдаются в естественных условиях.
Виды (типы) экспериментов весьма разнообразны. Так, по своим функциям выделяют исследовательские (поисковые) , проверочные (контрольные), воспроизводящие эксперименты . По характеру объектов различают физические, химические, биологические, социальные и т.п. Существуют эксперименты качественные и количественные . Широкое распространение в современной науке получил мысленный эксперимент - система мыслительных процедур, проводимых над идеализированными объектами.
3. Сравнение - познавательная операция, выявляющая сходство или различие объектов (либо ступеней развития одного и того же объекта), т.е. их тождество и различия. Оно имеет смысл только в совокупности однородных предметов, образующих класс. Сравнение предметов в классе осуществляется по признакам, существенным для данного рассмотрения. При этом предметы, сравниваемые по одному признаку, могут быть несравнимы по другому.
Сравнение является основой такого логического приема, как аналогия (см. далее), и служит исходным пунктом сравнительно-исторического метода. Его суть - выявление общего и особенного в познании различных ступеней (периодов, фаз) развития одного и того же явления или разных сосуществующих явлений.
4. Описание - познавательная операция, состоящая в фиксировании результатов опыта (наблюдения или эксперимента) с помощью определенных систем обозначения, принятых в науке.
5. Измерени е - совокупность действий, выполняемых при помощи определенных средств с целью нахождения числового значения измеряемой величины в принятых единицах измерения.
Следует подчеркнуть, что методы эмпирического исследования никогда не реализуются "вслепую", а всегда "теоретически нагружены", направляются определенными концептуальными идеями.
В познании различают два уровня: эмпирический и теоретический
Эмпирический (от гр еmреиrиа - опыт) уровень знания - это знание, полученное непосредственно из опыта с некоторой рациональной обработкой свойств и отношений объекта познается. Он всегда является основой, б базой для теоретического уровня знанияня.
Теоретический уровень - это знание, полученное путем абстрактного мышления
Человек начинает процесс познания объекта с внешней его описания, фиксирует отдельные его свойства, стороны. Затем углубляется в содержание объекта, раскрывает законы, которым он подлежит, переходит к поясное ения свойств объекта, объединяет знания об отдельных сторонах предмета в единую, целостную систему, а полученное при этом глубокое разностороннее конкретное знание о предмете и является теорией, имеющий определенную внутрен ю логическую структуру.
Следует отличать понятия"чувственное"и"рациональное"от понятий"эмпирическое"и"теоретическое""Чувственное"и"рациональное"характеризуют диалектику процесса отражения вообще, а"эмпирическое"и"теоретическое"н относятся к сфере только научного познаниямпіричне" і "теоретичне" належать до сфери лише наукового пізнання.
Эмпирическое познание формируется в процессе взаимодействия с объектом исследования, когда мы непосредственно влияем на него, взаимодействуем с ним, обрабатываем результаты и делаем вывод. Но получение отдельных. ЭМП пиричних фактов и законов еще не позволяет построить систему законов. Для того чтобы познать сущность, необходимо обязательно перейти к теоретическом уровне научного познанияня.
Эмпирический и теоретический уровни познания всегда неразрывно связаны между собой и взаимообуславливают друг друга. Так, эмпирическое исследование, выявляя новые факты, новые данные наблюдения и экспериментов в, стимулирует развитие теоретического уровня, ставит перед ним новые проблемы и задачи. В свою очередь, теоретическое исследование, рассматривая и конкретизируя теоретическое содержание науки, открывает новые перспект. ИВИ объяснения и предсказания фактов и этим ориентирует и направляет эмпирическое знание. Эмпирическое знание опосредуется теоретическим - теоретическое познание указывает, какие именно явления и события должны быть объект ом эмпирического исследования и в каких условиях должно осуществляться эксперимент. На теоретическом уровне также выявляются и указываются те границы, в которых результаты на эмпирическом уровне истинные, в которых эмпирическое знание может быть использовано практически. Именно в этом и заключается эвристическая функция теоретического уровня научного познаниянання.
Граница между эмпирическим и теоретическим уровнями весьма условна, самостоятельность их друг относительно друга относительная. Эмпирическое переходит в теоретическое, а то, что когда-то было теоретическим, на другом, более высоком этапе развития, становится эмпирически доступным. В любой сфере научного познания, на всех уровнях наблюдается диалектическое единство теоретического и эмпирического. Ведущая роль в этом единстве зависимости от п редмета, условий и уже имеющихся, полученных научных результатов принадлежит то эмпирическом, то теоретическом. Основой единства эмпирического и теоретического уровней научного познания выступает единство научной то ории и научно-исследовательской практиктики.
50 Основные методы научного познания
На каждом из уровней научного познания применяются свои методы. Так, на эмпирическом уровне используются такие основные методы, как наблюдение, эксперимент, описание, измерение, моделирование. На теорети ичному уровне - анализ, синтез, абстрагирование, обобщение, индукция, дедукция, идеализация, исторический и логический методы тощщо.
Наблюдение - это планомерное и целенаправленное восприятие предметов и явлений, их свойств и связей в естественных условиях или в условиях эксперимента с целью познания исследуемого объекта
Основные функции наблюдения такие:
Фиксация и регистрация фактов;
Предварительная классификация фактов, уже зафиксированных на основе определенных принципов, сформулированных на основе существующих теорий;
Сравнение зафиксированных фактов
С усложнением научного познания все больший вес приобретают цель, план, теоретические установки, осмысление результатов. Вследствие этого возрастает роль теоретического мышления в наблюдении
Особенно сложным является наблюдение в общественных науках, где его результаты в значительной степени зависят от мировоззренчески-методологических установок наблюдателя, его отношение к объекту
Метод наблюдения является ограниченным методом, так как с его помощью можно лишь зафиксировать определенные свойства и связи объекта, но невозможно раскрыть их сущность , природу, тенденции развития. Всестороннее с наблюдения объекта является основой для эксперименту.
Эксперимент - это исследование каких-либо явлений путем активного воздействия на них с помощью создания новых условий, соответствующих целям исследования, или путем изменения прохождения процесса в определенном направлении
В отличие от простого наблюдения, которое не предусматривает активного воздействия на объект, эксперимент - это активное вторжение исследователя в природные явления, в ход изучаемых. Эксперимент - это так кий вид практики, в котором практическое действие органично сочетается с теоретической работой мыслии.
Значение эксперимента заключается не только в том, что с его помощью наука объясняет явления материального мира, но и в том, что наука, опираясь на эксперимент, непосредственно овладевает теми или иными дос исследуемых явлениями. Поэтому эксперимент служит одним из главных средств связи науки с производством. Ведь он дает возможность осуществить проверку правильности научных выводов и открытий, новых законом и рностей. Эксперимент служит средством исследования и изобретения новых приборов, машин, материалов и процессов в промышленном производстве, необходимым этапом практического испытания новых научно-технических открытиитів.
Эксперимент широко применяется не только в естественных науках, но и в социальной практике, где он играет важную роль в познании и управлении общественными процессами
Эксперимент имеет свои специфические особенности по сравнению с другими методами:
Эксперимент позволяет исследовать объекты в так называемом чистом виде;
Эксперимент позволяет исследовать свойства объектов в экстремальных условиях, что способствует более глубокому проникновению в их сущность;
Важным преимуществом эксперимента является его повторяемость, благодаря чему в научном познании этот метод приобретает особое значение и ценность
Описание - это указание признаков предмета или явления как существенных, так и несущественных. Описание, как правило, применяется в отношении единичных, индивидуальных объектов для более полного ознакомления с ними. Его методом й является дать наиболее полные сведения о объкт.
Измерение - это определенная система фиксации и регистрации количественных характеристик исследуемого объекта с помощью различных измерительных приборов и аппаратов с помощью измерения определяется ся отношение одной количественной характеристики объекта к другому, однородной с ней, принятой за единицу измерения. Основными функциями метода измерения является, во-первых, фиксация количественных характеристиках к объекта, во-вторых, классификация и сравнение результатов измеренийня.
Моделирование - это изучение объекта (оригинала) путем создания и исследования его копии (модели), которая по своим свойствам определенной степени воспроизводит свойства исследуемого объекта
Моделирование используется тогда, когда непосредственное изучение объектов по некоторым причинам невозможно, затруднено или нецелесообразно. Различают два основных вида моделирования: физическое и математическое. На современном на этапе развития научного познания особенно большая роль отводится компьютерному моделированию. Компьютер, который функционирует по специальной программе, способен моделировать самые реальные процессы: колебания рыночных цен, орбиты космических кораблей, демографические процессы, другие количественные параметры развития природы, общества, отдельной человекини.
Методы теоретического уровня познания
Анализ - это расчленение предмета на его составляющие (стороны, признаки, свойства, отношения) с целью их всестороннего изучения
Синтез - это объединение ранее выделенных частей (сторон, признаков, свойств, отношений) предмета в единое целое
Анализ и синтез диалектически противоречивые и взаимообусловлены методы познания. Познание предмета в его конкретной целостности предполагает предварительное расчленения его на составляющие и рассмотрение каждой из них. Это е задачу выполняет анализ. Он дает возможность выделить существенное, то, что составляет основу связи всех сторон изучаемого объекта есть, диалектический анализ является средством проникновения в сущность вещей. Но играя важную роль в познании, анализ не дает знания конкретного, знание объекта как единства многообразного, единства различных определений. Эту задачу выполняет синтез. Следовательно, анализ и синтез органично взаимодействия емоповьязани и взаимообуславливают друг друга на каждом этапе процесса теоретического познанияізнання.
Абстрагирование - это метод отвлечения от некоторых свойств и отношений объекта и, одновременно, сосредоточение основного внимания на тех, которые являются непосредственным предметом научного исследования. Абстрагирование с способствует проникновению познания в сущность явлений, движения познания от явления к сущности. Понятно, что абстрагирование расчленяет, огрубляет, схематизирует целостную подвижную действительность. Однако именно это и позволяет более глубоко изучить отдельные стороны предмета"в чистом виде"А значит, и проникнуть в их сущность їхню сутність.
Обобщение - это метод научного познания, который фиксирует общие признаки и свойства определенной группы объектов, осуществляет переход от единичного до особого и общего, от менее общего к более загальног.
В процессе познания нередко приходится, опираясь на уже существующие знания, делать выводы, которые являются новым знанием о неизвестном. Это осуществляется с помощью таких методов, как индукция и дедукция
Индукция - это такой метод научного познания, когда на основании знания об отдельном делается вывод об общем. Это способ рассуждения, посредством которого устанавливается обоснованность выдвинутого предположения ущення или гипотезы. В реальном познании индукция всегда выступает в единстве с дедукцией, органически связана с неею.
Дедукция - это метод познания, когда на основе общего принципа логическим путем из одних положений как истинных с необходимостью выводится новое истинное знание об отдельном. С помощью этого метода отдельное познается на основе знания общих закономерностейй.
Идеализация - это способ логического моделирования благодаря которому создаются идеализированные объекты. Идеализация направлена??на процессы мыслимой построения возможных объектов. Результаты идеализации - не произвольные. В предельном случае они соответствуют отдельным реальным свойствам объектов или допускают интерпретацию их, исходя из данных эмпирического уровня научного познания. Идеализация связана с"мысленным экспериментом", в результате которого из гипотетического минимума некоторых признаков поведения объектов открываются или обобщаются законы их функционирования. Границы эффективности идеализации определяются практикоються практикою.
Исторический и логический методы органично сочетаются. Исторический метод предполагает рассмотрение объективного процесса развития объекта, реальной его истории со всеми ее поворотами, особенностями. Это определенный способ в воспроизведения в мышлении исторического процесса в его хронологической последовательности и конкретноститі.
Логический метод - это способ, с помощью которого мышление воспроизводит реальный исторический процесс в его теоретической форме, в системе понятий
Задачей исторического исследования является раскрытие конкретных условий развития тех или иных явлений. Задачей логического исследования является раскрытие роли, которую отдельные элементы системы играют в составе развития цело ого.
