Методы и формы научного познания

Научные наблюдения всегда сопровождаются описанием объекта познания. Эмпири­ческое описание — это фиксация средствами естественного или искусственного языка сведений об объектах, данных в наблю­дении. С помощью описания чувственная информация переводится на язык понятий, знаков, схем, рисунков, графиков и цифр, принимая тем самым форму, удобную для дальнейшей рациональной обработки. Последнее необходимо для фиксирования тех свойств, сторон изучаемого объекта, которые составляют пред­мет исследования. Описания результатов наблюдений образуют эмпирический базис науки, опираясь на который исследовате­ли создают эмпирические обобщения, сравнивают изучаемые объекты по тем или иным параметрам, проводят классифика­цию их по каким-то свойствам, характеристикам, выясняют пос­ледовательность этапов их становления и развития.

Почти каждая наука проходит указанную первоначальную, «описательную» стадию развития. При этом, как подчеркива­ется в одной из работ, касающихся этого вопроса, «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. При развитии науки, изменении ее основ преобразуются средства описания, часто создается новая система понятий»[26] .

При наблюдении отсутствует деятельность, направленная на преобразование, изменение объектов познания. Это обусловливается рядом обстоятельств: недоступностью этих объектов для практического воздействия (например, наблюде­ние удаленных космических объектов), нежелательностью, ис­ходя из целей исследования, вмешательства в наблюдаемый процесс (фенологические, психологические и др. наблюдения), отсутствием технических, энергетических, финансовых и иных возможностей постановки экспериментальных исследований объектов познания.

По способу проведения наблюдения могут быть непосредствен­ными и опосредованными.

При вепосредствевных наблюдениях те или иные свойства, стороны объекта отражаются, воспринимаются органами чувств человека. Такого рода наблюдения дали немало полезного в ис­тории науки. Известно, например, что наблюдения положения планет и звезд на небе, проводившиеся в течение более двадца­ти лет Тихо Браге с непревзойденной для невооруженного глаза точностью, явились эмпирической основой для открытия Кеп­лером его знаменитых законов.

Хотя непосредственное наблюдение продолжает играть не­маловажную роль в современной науке, однако чаще всего на­учное наблюдение бывает опосредованным, т. е. проводится с использованием тех или иных технических средств. Появление и развитие таких средств во многом определило то громадное расширение возможностей метода наблюдений, которое произош­ло за последние четыре столетия.

Если, например, до начала XVII в. астрономы наблюдали за небесными телами невооруженным глазом, то изобретение Галилеем в 1608 году оптического телескопа подняло астрономи­ческие наблюдения на новую, гораздо более высокую ступень. А создание в наши дни рентгеновских телескопов и вывод их в космическое пространство на борту орбитальной станции (рент­геновские телескопы могут работать только за пределами зем­ной атмосферы) позволило проводить наблюдения за такими объектами Вселенной (пульсары, квазары), которые никаким другим путем изучать было бы невозможно.

Развитие современного естествознания связано с повышени­ем роли так называемых косвенных наблюдений. Так, объекты и явления, изучаемые ядерной физикой, не могут прямо на­блюдаться ни с помощью органов чувств человека, ни с помо­щью самых совершенных приборов. Например, при изучении свойств заряжен­ных частиц с помощью камеры Вильсона эти частицы воспри­нимаются исследователем косвенно — по таким видимым их проявлениям, как образование треков, состоящих из множества капелек жидкости.

При этом любые научные наблюдения, хотя они опираются в первую очередь на работу органов чувств, требуют в то же вре­мя участия и теоретического мышления. Исследователь, опира­ясь на свои знания, опыт, должен осознать чувственные воспри­ятия и выразить их (описать) либо в понятиях обычного языка, либо — более строго и сокращенно — в определенных научных терминах, в каких-то графиках, таблицах, рисунках и т. п. Например, подчеркивая роль теории в процессе косвенных на­блюдений, А. Эйнштейн в разговоре с В. Гейзенбергом заметил: «Можно ли наблюдать данное явление или нет — зависит от вашей теории. Именно теория должна установить, что можно наблюдать, а что нельзя»[27] .

Наблюдения могут нередко играть важную эвристическую роль в научном познании. В процессе наблюдений могут быть открыты совершенно новые явления, позволяющие обосновать ту или иную научную гипотезу.

Из всего вышесказанного следует, что наблюдение является весьма важным методом эмпирического познания, обеспечива­ющим сбор обширной информации об окружающем мире. Как показывает история науки, при правильном использовании это­го метода он оказывается весьма плодотворным.

4.3.2. Экперимент.

Эксперимент — более сложный метод эмпирического позна­ния по сравнению с наблюдением. Он предполагает активное, целенаправленное и строго контролируемое воздействие иссле­дователя на изучаемый объект для выявления и изучения тех или иных сторон, свойств, связей. При этом экспериментатор может преобразовывать исследуемый объект, создавать искус­ственные условия его изучения, вмешиваться в естественное течение процессов.

«В общей структуре научного исследования эксперимент занимает особое место. С одной стороны, именно эксперимент является связу­ющим звеном между теоретическим и эмпирическим этапами и уров­нями научного исследования. По своему замыслу эксперимент всегда опосредован предварительным теоретическим знанием: он задумыва­ется на основании соответствующих теоретических знаний и его целью зачастую является подтверждение или опровержение научной теории или гипотезы. Сами результаты эксперимента нуждаются в определен­ной теоретической интерпретации. Вместе с тем метод эксперимента по характеру используемых познавательных средств принадлежит к эмпирическому этапу познания. Итогом экспериментального исследо­вания прежде всего является достижение фактуального знания и уста­новление эмпирических закономерностей»[28] .

Экспериментально ориентированные ученые утверждают, что умно продуманный и «хитро», мастерски поставленный эксперимент выше теории: теория может быть напрочь опровергнута, а достоверно добытый опыт — нет!

Эксперимент включает в себя другие методы эмпирического исследования (наблюдения, измерения). В то же время он обла­дает рядом важных, присущих только ему особенностей.

Во-первых, эксперимент позволяет изучать объект в «очи­щенном» виде, т. е. устранять всякого рода побочные факторы, наслоения, затрудняющие процесс исследования.

Во-вторых, в ходе эксперимента объект может быть постав­лен в некоторые искусственные, в частности, экстремальные условия, т. е. изучаться при сверхнизких температурах, при чрезвычайно высоких давлениях или, наоборот, в вакууме, при огромных напряженностях электромагнитного поля и т. п. В таких искусственно созданных условиях удается обнаружить удивительные порой неожиданные свойства объектов и тем са­мым глубже постигать их сущность.

В-третьих, изучая какой-либо процесс, экспериментатор мо­жет вмешиваться в него, активно влиять на его протекание. Как отмечал академик И. П. Павлов, «опыт как бы берет явле­ния в свои руки и пускает в ход то одно, то другое и таким образом в искусственных, упрощенных комбинациях определя­ет истинную связь между явлениями. Иначе говоря, наблюде­ние собирает то, что ему предлагает природа, опыт же берет у природы то, что хочет»[29] .

В-четвертых, важным достоинством многих экспериментов является их воспроизводимость. Это означает, что условия экс­перимента, а соответственно и проводимые при этом наблюде­ния, измерения могут быть повторены столько раз, сколько это необходимо для получения достоверных результатов.

Подготовка и проведение эксперимента требуют соблюдения ряда условий. Так, научный эксперимент:

— никогда не ставится наобум, он предполагает наличие чет­ко сформулированной цели исследования;

— не делается «вслепую», он всегда базируется на каких-то исходных теоретических положениях. Без идеи в голове, говорил И.П.Павлов, вообще не увидишь факта;

— не проводится беспланово, хаотически, предварительно ис­следователь намечает пути его проведения;

— требует определенного уровня развития технических средств познания, необходимого для его реализации;

— должен проводиться людьми, имеющими достаточно высо­кую квалификацию.

Только совокупность всех этих условий определяет успех в экспериментальных исследованиях.

В зависимости от характера проблем, решаемых в ходе экс­периментов, последние обычно подразделяются на исследовательские и проверочные.

Исследовательские эксперименты дают возможность обнару­жить у объекта новые, неизвестные свойства. Результатом та­кого эксперимента могут быть выводы, не вытекающие из имев­шихся знаний об объекте исследования. Примером могут слу­жить эксперименты, поставленные в лаборатории Э. Резерфорда, которые при­вели к обнаружению ядра атома, а тем самым и к рождению ядерной физики.

Проверочные эксперименты служат для проверки, подтвер­ждения тех или иных теоретических построений. Так, суще­ствование целого ряда элементарных частиц (позитрона, нейт­рино и др.) было вначале предсказано теоретически, и лишь позднее они были обнаружены экспериментальным путем.

Исходя из методики проведения и получаемых результатов, эксперименты можно разделить на качественные и количествен­ные. Качественные эксперименты носят поисковый характер и не приводят к получению каких-либо количественных соотношений. Они позволяют лишь выявить действие тех или иных факторов на изучаемое явление. Количественные эксперименты направлены на установление точных количественных зави­симостей в исследуемом явлении. В реальной практике экспе­риментального исследования оба указанных типа эксперимен­тов реализуются, как правило, в виде последовательных этапов развития познания.

Как известно, связь между электрическими и магнитными явлениями была впервые открыта датским физиком Эрстедом в результате чисто качественного эксперимента (поместив магнит­ную стрелку компаса рядом с проводником, через который про­пускался электрический ток, он обнаружил, что стрелка откло­няется от первоначального положения). После опубликования Эрстедом своего открытия последовали количественные эксперименты французских ученых Био и Савара, а также опыты Ампера, на основе которых была выведена соответствующая ма­тематическая формула.

Все эти качественные и количественные эмпирические ис­следования заложили основы учения об электромагнетизме.

В зависимости от области научного знания, в которой ис­пользуется экспериментальный метод исследования, различа­ют естественнонаучный, прикладной (в технических науках, сельскохозяйственной науке и т. д.) и социально-экономичес­кий эксперименты.

4.3.3. Измерение и сравнение.

Большинство научных экспериментов и наблюдений вклю­чает в себя проведение разнообразных измерений. Измерение - это процесс, заключающийся в определении количественных значений тех или иных свойств, сторон изучаемого объекта, явления с помощью специальных технических устройств.

Огромное значение измерений для науки отмечали многие видные ученые. Например, Д. И. Менделеев подчеркивал, что «наука начинается с тех пор, как начинают измерять». А изве­стный английский физик В. Томсон (Кельвин) указывал на то, что «каждая вещь известна лишь в той степени, в какой ее можно измерить»[30] .

В основе операции измерения лежит сравнение[31] объектов по каким-либо сходным свой­ствам или сторонам. Чтобы осуществить такое сравнение, необхо­димо иметь определенные единицы измерения, наличие которых дает возможность выразить изучаемые свойства со стороны их ко­личественных характеристик. В свою очередь, это позволяет ши­роко использовать в науке математические средства и создает пред­посылки для математического выражения эмпирических зависи­мостей. Сравнение используется не только в связи с измерением. В науке сравнение выступает как сравнительный или сравни­тельно-исторический метод. Первоначально возникший в филоло­гии, литературоведении, он затем стал успешно применяться в пра­воведении, социологии, истории, биологии, психологии, истории ре­лигии, этнографии и других областях знания. Возникли целые отрасли знания, пользующиеся этим методом: сравнительная анатомия, срав­нительная физиология, сравнительная психология и т.п. Так, в срав­нительной психологии изучение психики осуществляется на основе сравнения психики взрослого человека с развитием психики у ребен­ка, а также животных. В ходе научного сравнения сопоставляются не произвольно выбранные свойства и связи, а существенные.

Важной стороной процесса измерения является методика его проведения. Она представляет собой совокупность приемов, ис­пользующих определенные принципы и средства измерений. Под принципами измерений в данном случае имеются в виду какие-то явления, которые положены в основу измерений (например, измерение температуры с использованием термоэлектрическо­го эффекта).

Существует несколько видов измерений. Исходя из характе­ра зависимости измеряемой величины от времени, измерения разделяют на статические и динамические. При статических измерениях величина, которую мы измеряем, остается посто­янной во времени (измерение размеров тел, постоянного давле­ния и т. п.). К динамическим относятся такие измерения, в про­цессе которых измеряемая величина меняется во времени (из­мерение вибрации, пульсирующих давлений и т. п.).

По способу получения результатов различают измерения пря­мые и косвенные. В прямых измерениях искомое значение из­меряемой величины получается путем непосредственного срав­нения ее с эталоном или выдается измерительным прибором. При косвенном измерении искомую величину определяют на основании известной математической зависимости между этой величиной и другими величинами, получаемыми путем прямых измерений (например, нахождение удельного электрического сопротивления проводника по его сопротивлению, длине и пло­щади поперечного сечения). Косвенные измерения широко ис­пользуются в тех случаях, когда искомую величину невозмож­но или слишком сложно измерить непосредственно или когда прямое измерение дает менее точный результат.

С прогрессом науки продвигается вперед и измерительная техника. Наряду с совершенствованием существующих измери­тельных приборов, работающих на основе традиционных утвердившихся принципов (замена материалов, из которых сделаны. детали прибора, внесение в его конструкцию отдельных изменений и т. д.), происходит переход на принципиально новые, конструкции измерительных устройств, обусловленные новы­ми теоретическими предпосылками. В последнем случае созда­ются приборы, в которых находят реализацию новые научные. достижения. Так, например, развитие квантовой физики суще­ственно повысило возможности измерений с высокой степенью точности. Использование эффекта Мессбауэра позволяет создать прибор с разрешающей способностью порядка 10^-13 % измеряе­мой величины.

Хорошо развитое измерительное приборостроение, разнооб­разие методов и высокие характеристики средств измерения спо­собствуют прогрессу в научных исследованиях. В свою очередь, решение научных проблем, как уже отмечалось выше, часто открывает новые пути совершенствования самих измерений.

4.4. Общенаучные методы теоретического познания.

4.4.1. Абстрагирование. Восхождение от абстрактного к конкретному.

Процесс познания всегда начинается с рассмотрения конк­ретных, чувственно воспринимаемых предметов и явлений, их внешних признаков, свойств, связей. Только в результате изу­чения чувственно-конкретного человек приходит к каким-то обобщенным представлениям, понятиям, к тем или иным тео­ретическим положениям, т. е. научным абстракциям. Получе­ние этих абстракций связано со сложной абстрагирующей дея­тельностью мышления.

В процессе абстрагирования происходит отход (восхождение) от чувственно воспринимаемых конкретных объектов (со всеми их свойствами, сторонами и т. д.) к воспроизводимым в мышле­нии абстрактным представлениям о них. При этом чувственно-конкретное восприятие как бы «...испаряется до степени абст­рактного определения»[32] . Абстрагирование, таким образом, зак­лючается в мысленном отвлечении от каких-то — менее суще­ственных — свойств, сторон, признаков изучаемого объекта с одновременным выделением, формированием одной или несколь­ких существенных сторон, свойств, признаков этого объекта. Результат, получаемый в процессе абстрагирования, именуют абстракцией (или используют термин «абстрактное» — в отли­чие от конкретного).

В научном познании широко применяются, например, абст­ракции отождествления и изолирующие абстракции. Абстрак­ция отождествления представляет собой понятие, которое полу­чается в результате отождествления некоторого множества пред­метов (при этом отвлекаются от целого ряда индивидуальных свойств, признаков данных предметов) и объединения их в осо­бую группу. Примером может служить группировка всего мно­жества растений и животных, обитающих на нашей планете, в особые виды, роды, отряды и т. д. Изолирующая абстракции получается путем выделения некоторых свойств, отношений, не­разрывно связанных с предметами материального мира, в само­стоятельные сущности («устойчивость», «растворимость», «элек­тропроводность» и т. д.).

Переход от чувственно-конкретного к абстрактному всегда связан с известным упрощением действительности. Вместе с тем, восходя от чувственно-конкретного к абстрактному, теоретическому, исследователь получает возможность глубже понять изучаемый объект, раскрыть его сущность. При этом исследователь вначале находит главную связь (отношение) изучаемого объекта, а затем, шаг за шагом прослеживая, как она видоизменяется в различных условиях, открывает новые связи, устанавливает их взаимо­действия и таким путем отображает во всей полноте сущность изучаемого объекта.

Процесс перехода от чувственно-эмпирических, наглядных представлений об изучаемых явле­ниях к формированию определенных абстрактных, теоретичес­ких конструкций, отражающих сущность этих явлений, лежит в основе развития любой науки.

Поскольку конкретное (т. е. реальные объекты, процессы ма­териального мира) есть совокупность множества свойств, сто­рон, внутренних и внешних связей и отношений, его невозмож­но познать во всем его многообразии, оставаясь на этапе чув­ственного познания, ограничиваясь им. Поэтому и возникает потребность в теоретическом осмыслении конкретного, т. е. восхождении от чувственно-конкретного к абстрактному.

Но формирование научных абстракций, общих теоретичес­ких положений не является конечной целью познания, а пред­ставляет собой только средство более глубокого, разносторонне­го познания конкретного. Поэтому необходимо дальнейшее дви­жение (восхождение) познания от достигнутого абстрактного вновь к конкретному. Получаемое на этом этапе исследования знание о конкретном будет качественно иным по сравнению с тем, которое имелось на этапе чувственного познания. Другими словами, конкретное в начале процесса познания (чувственно-конкретное, являющееся его исходным моментом) и конкрет­ное, постигаемое в конце познавательного процесса (его называ­ют логически-конкретным, подчеркивая роль абстрактного мыш­ления в его постижении), коренным образом отличаются друг от друга.

Логически-конкретное есть теоретически воспроизведенное в мышлении исследователя конкретное во всем богатстве его содержания.

Оно содержит в себе уже не только чувственно воспринимае­мое, но и нечто скрытое, недоступное чувственному восприя­тию, нечто существенное, закономерное, постигнутое лишь с помощью теоретического мышления, с помощью определенных абстракций.

Метод восхождения от абстрактного к конкретному приме­няется при построении различных научных теорий и может использоваться как в общественных, так и в естественных науках. Например, в теории газов, выделив основные законы идеального газа — уравнения Клапейрона, закон Авогадро и т. д., исследователь идет к конкретным взаимодействиям и свойствам реальных газов, характеризуя их существенные стороны и свой­ства. По мере углубления в конкретное вводятся все новые абст­ракции, которые выступают в качестве более глубокого ото­бражения сущности объекта. Так, в процессе развития теории газов было выяснено, что законы идеального газа характеризуют поведение реальных газов только при небольших давлениях. Это было вызвано тем, что абстракция идеального газа прене­брегает силами притяжения молекул. Учет этих сил привел к формулировке закона Ван-дер-Ваальса. По сравнению с зако­ном Клапейрона этот закон выразил сущность поведения газов более конкретно и глубоко.

4.4.2. Идеализация. Мысленный эксперимент.

Мыслительная деятельность исследователя в процессе науч­ного познания включает в себя особый вид абстрагирования, который называют идеализацией. Идеализация представляет собой мысленное внесение определенных изменений


10-09-2015, 22:26