Современное естествознание и методология научного познания

1) эмпирические  методы исследования, применяемы  только на эмпирическом уровне  познания: наблюдение, сравнение, измерение, эксперимент;

2) теоретические  методы исследования, применяемые  только на теоретическом уровне  познания: идеализация, формирование, аксиоматический метод, метод перехода  от абстрактного к конкретному;

3) эмпирическо-теоретические методы исследования, применяемые и на эмпирическом, и на теоретическом уровне знания: анализ и синтез, индукция и дедукция, история и логика моделирования, абстрагирование.

Эмпирические методы научного познания.

Начальной точкой эмпирического исследования является наблюдение. Наблюдение - метод научного познания, широко применяемы в научном исследовании, особенно в естествознании. Наблюдение - процесс систематического и целевого восприятия. Основанное на работе и материальной деятельности органов ощущения человека наблюдение - активный процесс познания. Ссылка на чувственное восприятие вовсе не говорит о том, что в процессе наблюдения не участвуют мышление человека, знание и опыт. Наоборот, было установлено, что содержание и направление целевого восприятия объекта непосредственно зависят от знаний и опыта человека, его интереса к явлению и отношения к действительности.

В зависимости от преследуемой цели и функции наблюдения делятся на научные и ненаучные. В отличие от ненаучного наблюдения, проводимых в военном деле, в уголовном расследовании, в повседневной жизни, научное наблюдение преследует своей целью решение только определенной научной проблемы или задачи. На основе научных наблюдений выдвигаются определенные гипотезы и идеи. Например, на основе научных наблюдений по состоянию планет, проведенных Тихо-Брагеном, была заложена эмпирическая база для открытия законов Кеплера.

В эмпирическом исследовании наблюдения выполняют три основные гносеологические функции.

Первая функция научного наблюдения - выдвижение новых идей и предположений, сбор необходимых эмпирических данных для подтверждения этих идей и предположений.

Вторая функция научного наблюдения - возможность проверки истинности возможных предположений посредством эксперимента, роль истины как единственного критерия в ситуациях, когда невозможно реализовать эксперимент.

И наконец , третья функция научного наблюдения - возможность сопоставления полученных в результате теоретических исследований результатов, возможность проверить их степень соответствия действительности и истинности.

В связи с тем, что наблюдение является способом эмпирического исследования, его прогресс неотделим от развития средств наблюдения. Также как изобретение телескопа дало возможность расширить наблюдение до мегамира, создание микроскопа дало возможность ввести наблюдение в микромир. В настоящее время рентгеновские аппараты, радиолокаторы, ультразвуковые генераторы и другие средства техники в значительной степени повысили научное, познавательное значение наблюдение.

Для того, чтобы считаться продуктивным методом научного познания, наблюдение должно отвечать целому ряду требований. Самые главные из них следующие: прежде всего, наблюдение должно быть целевым, должно проводиться с целью решить определенную и достаточно ясную задачу; во-вторых, наблюдение должно вестись планомерно; в-третьих наблюдение должно быть целенаправленным, внимание наблюдателя должно быть направлено только на интересующий его объект или процесс; в четвертых, наблюдение должно быть активным. Это говорит о том, что наблюдатель должен осваивать не любой объект, который попадает в область видимости, а только интересующий его объект, а также интересующие наблюдателя стороны и причины объекта на основе личных знаний и опыта; наконец, в-пятых наблюдение должно проводиться систематически и беспрерывно. Это дает возможность наблюдателю многократно осваивать объект в различных ситуациях.

Среди выдвинутых проблем применения способа наблюдения в различных науках проблема объективности информации, полученной в результате наблюдения, занимает особое место. Степень объективности и истинности информации, полученной на основе наблюдений, зависит от условий проведения и научной организованности наблюдения. Не меньшую роль играют приборы и другие средства познания, применяемые для получения объективной и истинной информации в процессе наблюдения. Познавательные возможности наблюдения зависят от характера и интенсивности чувственного познания, от степени совершенства применяемых приборов и аппаратов, от особенностей наблюдаемого объекта, условий проведения наблюдения и других факторов. Существует также исключительная значимость теоретических обобщений наблюдения, которые предоставляют возможность для получения всесторонней информации о свойствах и связях объекта познания.

Одним из эмпирических методов научного познания также является сравнение. Афоризмы «нет познания без сравнения», «все познается в сравнении», «сравнение - мать познания», которые превратились в пословицы, по нашему мнению точно выражают познавательную и эвристическую важность метода сравнения.

Сравнение - метод эмпирического исследования, предоставляющий возможность определить общие и отличительные стороны входящего в какую-либо конкретную область действительности предмета или явления. Определенные в результате сравнения одного или более объектов общие признаки - важный шаг на пути познания закона. Для того, чтобы быть продуктивным методом научного познания, сравнение должно отвечать двум требованиям. Прежде всего, сравнение должно проводиться не среди всех видов объектов, а только среди обладающих объективной общностью объектов. Во-вторых, сравнение должно проводиться не по всем видам признаков предметов и явлений, а только по существенным, важным признакам. Потому что сравнения, проводимые по несущественным признакам, могут привести к ошибочным результатам в познании, даже к погрешностям.

Сравнение предметов явлений может проводиться двумя способами - прямым и косвенным. Прямое сравнение проводится среди сравниваемых объектов в том случае, когда нет какого-либо третьего объекта; в косвенном сравнении этого промежуточного объекта - эталона. В прямом сравнении обычно приобретаются результаты качественного характера (например, большой или маленький, светлый или темный и т.д.). Приобретаемые в процессе косвенного сравнения объектов количественные характеристики дают более глубокие и детальные сведения об объекте. Например, знание того, что вес одного человека 50 кг, а другого 100 кг, дает нам больше знаний чем выражение «один этих людей в 2 раза тяжелее другого». Такое сравнение называется измерением.

Не смотря на то, что метод измерения исторически возник на основе формирующих его признаков сравнения, он является по сравнению с сравнением более глубоким методом познания. Только благодаря методу измерения появилось на свет и стало развиваться современное экспериментальное естествознание, основы которого заложили Л.Винчи, Г.Галилей и И.Ньютон. Метод измерения не исчерпывается только количественными характеристиками объекта познания, он также предоставляет основу для изучения его качественной определенности. Степень познания качественной стороны объекта обусловлена степенью познания его количественной стороны в операции измерения. Поэтому измерение - это операция по нахождению числового значения какой-либо величины (например), скорости, ускорения или эталона. Найдя числовое значение измеряемой величины посредством измерения, можно выразить их определенными измерительными величинами - килограмм, метр, джоуль, час и т.д.

Измерение, являясь числовым сравнением одинаково качественно характеризующих величин, проводится в рамках определенных предпосылочных условий, и содержат в себе следующие элементы: 1) объект измерения; 2) единица измерения или эталонный объект; 3) приборы измерения; 4) способ измерения; 5) субъект, реализующий измерение.

Измерение может проводиться прямым или косвенным способом. Прямое измерение получающее искомые результаты непосредственно в процессе самого измерения, опирается на чувственно-визуальное сравнение с эталоном измеряемой величины. Например, основанное на показателях прибора измерение массы тела, температуры, скорости и т.д. - прямое измерение. В косвенном же измерении искомая величина получается математическим путем на основе других величин, полученных прямых путем. В косвенном измерении происходит логическое сравнение измеряемой величины с эталоном. В изучении микромира и общества широко используется косвенное измерение.

Измерение - прежде всего, дорога, ведущая к развитию эмпирических законов. Однако гносеологическая важность измерения на этом не заканчивается, оно также является одним из важных средств формирования научной теории. Например, измерение массы атомов химических элементов представило Д.И.Менделееву возможность создать периодическую систему элементов. Открытые посредством некоторых измерений эмпирические законы породили коренные изменения в существующих научных представлениях. Эта особенность, являющаяся характерной для метода измерения, в первую очередь принадлежит уникальным измерениям, написавшим новые страницы в истории науки. Хорошим примером этому могут служить измерение скорости света американским ученым Майкельсоном, измерение давления света русским ученым Лебедевым.

Гносеологическая особенность метода измерения органически связана с проблемой точности измерения. Точность - важный показатель качества измерения и ценности науки, требует точного принятия во внимание соотношения объективных и субъективных факторов в процессе измерения. В ряд объективных факторов, обеспечивающих точность измерения входят качественные особенности измеряемого объекта, условия реализации процесса измерения, особенности пространственных и временных координат измеряемого объекта, скорость его проведения и другие. Один из главных способов увеличения точности операции измерения состоит в создании измерительных приборов, воплощающих в себе последние достижения науки и работающих на основе утвержденных принципов. Например, в настоящее время измерение скорости производится с точностью до 10-16 Герц посредством эффекта Мёссбауера, время измеряется в молекулярных генераторах с точностью до 10-11 секунд.

К субъективным факторам, входящим в процесс измерения, относятся организация процесса, выбор способа измерения, личные качества ученого, его упорство, степень подготовки и интерес к науке, умение пользоваться прибором и другие. Несмотря на то, что субъективные факторы оказывают существенное влияние на точность полученных в процессе измерений данных, в любом случае решающая роль в этом принадлежит объективным факторам.

Одним из древних и широко распространенных методов научного исследования является также эксперимент.

Эксперимент - латинское слово, сходно по значению со словами «испытание, опыт, доказательство». Эксперимент всегда связан с наблюдением, даже в историческом плане его можно рассматривать как развитие метода наблюдения. Однако в отличие от наблюдения в эксперименте человек не довольствуется только созерцанием явлений, он активно вмешиваясь в их ход, приводит их в такое «искусственное» состояние, когда их свойства изучить легче, чем естественное состояние. Исследователь, не довольствуясь простым наблюдением явлений, сознательно и активно вмешивается в их естественный ход и достигает этого либо непосредственным влиянием на изучаемый процесс, либо изменением реальных условий протекания этого процесса. Дополнение процесса живого наблюдения активным влиянием превращает эксперимент в саамы продуктивный метод эмпирического исследования. Знаменитый американский философ и социолог Г.Уэльс по этому поводу отмечал, что в отличии от простого наблюдения эксперимент, «проникая все глубже под внешнюю оболочку дает основание для изучения развивающейся и взаимосвязанной сущности природы».

В сравнении с наблюдением эксперимент имеет другое превосходство, оно состоит в том, что у исследуемого посредством эксперимента объекта отбираются связи, отношения, стороны, которые интересуют наблюдателя: устраняет побочные факторы, усложняющие процесс, основное внимание можно направит на интересующее исследователя явление или свойство. Это же предоставляет возможность получить более достоверные знания об объекте.

В сравнении с наблюдением у эксперимента есть целый ряд других преимуществ: он предоставляет возможность точно определить условия протекания явления, изменить его, изучить свойства объекта в определенных экстремальных условиях, создать аналог и модель природных процессов, увеличивая скорость протекания процессов более глубже проникнуть в их сущность, на основе всестороннего и точного познания изучаемых явлений расширить область их влияния и, наконец, обнаружить внутренние причины явлений.

Подходя к содержанию эксперимента с точки зрения гносеологии, можно в нем обнаружить противоположные стороны, образующие друг с другом единство - объективный и субъективный моменты. Объективную сторону эксперимента формируют исследуемые экспериментатором объективные вещи, процессы, явления и средства эксперимента (прибор, аппарат, инструмент и т.д.), субъективную же сторону - элементы, зависящие от сознания экспериментатора. Характер эксперимента зависит с одной стороны от специфики исследуемого явления и уровня развития существующих научных знаний, с другой стороны - от целого ряда субъективных факторов, относящихся непосредственно к сознанию: деятельности ученого, степени его активности, выбора объекта, основной идеи, цели исследования. В общем субъективную сторону эксперимента составляют особенности органов чувств человека, его теоретическая подготовка, уровень научных знаний и духовной культуры, методика научно экспериментального исследования, сам экспериментатор с определенными теоретическими знаниями, даже логические компоненты, состоящие из поставленных перед ним целей и задач.

Структурные компоненты научного эксперимента обладают относительной независимостью. Действительно, несмотря на то, что роль субъективных факторов для научного познания велика, их влияние на эксперимент столь существенно. Границы этого влияния, носящего ограниченный характер, определяется непосредственно внешним миром и объективными сторонами эксперимента.

Природа эксперимента сложна. Эксперимент, являющийся средством физического влияния человека на объект и способом практического освоения действительности, проводится не только с целью удовлетворить жизненные потребности человека, но также с научной целью - исследовать и изучить объект. Поэтому в эксперименте встречаются стороны, характерные не только для практики, но и для теоретического мышления - выбор сторон, интересующих исследователя и отказ от других сторон. Поэтому эксперимент стал одним из видов практической абстракции, он тесно связан не только с практикой. Но и с теоретическим мышлением. Связь эксперимента с теорией находит свое выражение в мысленных экспериментах. Отличие мысленного эксперимента от материального заключается в том, что в материальном эксперименте ученый исследует сам предмет, в мысленном эксперименте исследует его мысленный образ, идеальную модель. Являющийся специфической формой теоретической деятельности субъекта мысленный эксперимент - идеальная форма реального эксперимента. Проводимый над образными и модельными представлениями мысленный эксперимент позволяет получить новые знания, которые невозможно получит чисто логическим путем. В мысленном эксперименте, занимающем промежуточное положение между материальным экспериментом и теорией, как бы объединяются сила материального эксперимента и сила логики. Поэтому роль мысленного эксперимента в научном познании велика. Главная познавательная роль мысленного эксперимента состоит в обосновании выдвигаемых принципов и предположений. Исторически первый мысленный эксперимент (изучение движения тел в горизонтальной плоскости) был проведен Г.Галилеем и он пытался связать свой принцип инерции с этой практикой. Другой мысленный эксперимент (идеальная паровая машина) предложил С.Карно. Сформулированный на основе представлений о сохранении количества тепла «принцип необратимости тепловых процессов» Карно обосновывал посредством предложенного мысленного эксперимента.