Методы и формы научного 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.