Методы научного познания

    Эмпирическое  познание, или чувственное, или живое созерцание - это сам процесс познания, включающий в себя три взаимосвязанные формы:

• Ощущение - отражение в сознании человека отдельных сторон, свойств предметов, непосредственное воздействие их на органы чувств;
• Восприятие - целостный образ предмета, непосредственно данный в живом созерцании совокупности всех своих сторон, синтез данных ощущений;
• Представление - обобщенный чувственно-наглядный образ предмета, воздействовавшего на органы чувств в прошлом, но не воспринимаемого в данный момент.

    К эмпирическим методам относят:

1. Научное наблюдение – целенаправленное восприятие явлений объективной действительности для установления существенных свойств объекта познания. Это – исходный метод эмпирического познания, позволяющий получить некоторую первичную информацию об объектах окружающей действительности.

    Научное наблюдение характеризуется рядом  особенностей:

• Целенаправленностью (наблюдение должно вестись для решения поставленной задачи исследования, а внимание наблюдателя фиксироваться только на явлениях, связанных с этой задачей);
• Планомерностью (наблюдение должно проводиться строго по плану, составленному исходя из задачи исследования);
• Активностью (исследователь должен активно искать, выделять нужные ему моменты в наблюдаемом явлении, привлекая для этого свои знания и опыт, используя различные технические средства наблюдения).

    По  способу проведения наблюдения могут  быть непосредственными и опосредованными. При непосредственных наблюдениях  те или иные свойства, стороны объекта  отражаются, воспринимаются органами чувств человека. 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.

    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. То, что ученые наблюдают в процессе эмпирических исследований в атомной физике, – это не сами микрообъекты, а только результаты их воздействия на определенные технические средства исследования.

    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.

2. Описание – фиксация средствами естественного или искусственного языка сведений об объектах. Научное наблюдение всегда сопровождается описанием объекта познания. 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, 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.

3. Измерение – сравнение объектов по каким-либо сходным свойствам или сторонам. Это – процесс, заключающийся в определении количественных значений тех или иных свойств, сторон изучаемого объекта, явления с помощью специальных технических устройств. Большинство научных экспериментов и наблюдений включает в себя проведение разнообразных измерений.

    Результат измерения получается в виде некоторого числа единиц измерения. Единица  измерения – это эталон, с которым  сравнивается измеряемая сторона объекта  или явления (эталону присваивается  числовое значение «I»). Существует множество единиц измерения, соответствующие множеству объектов, явлений, их свойств, сторон, связей, которые приходится измерять в процессе научного познания. При этом единицы измерения подразделяются на основные, выбираемые в качестве базисных при построении системы единиц, и производные, выводимые из других единиц с помощью каких-то математических соотношений. Кроме того, в физике появились так называемые естественные системы единиц. Их основные единицы определялись из законов природы. Вопрос об обеспечении единообразия в измерении величин, отражающих те или иные явления материального мира, всегда был очень важным. Отсутствие такого единообразия порождало существенные трудности для научного познания. В настоящее время в естествознании действует преимущественно Международная система единиц (СИ), принятая в 1960 году XI Генеральной конференцией по мерам и весам. Международная система единиц построена на базе семи основных (метр, килограмм, секунда, ампер, кельвин, кандела, моль) и двух дополнительных (радиан, стерадиан) единиц.

    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 вибраций, 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. Косвенные измерения широко используются в тех случаях, когда искомую величину невозможно или слишком сложно измерить непосредственно или когда прямое измерение дает менее точный результат.

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

4. Эксперимент – наблюдение в специально создаваемых и контролируемых условиях в целях установления причинной зависимости между заданными условиями и характеристиками исследуемого объекта. Это – 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 его сторон, свойств, связей.  При этом экспериментатор может преобразовывать исследуемый объект, создавать искусственные условия его изучения, вмешиваться в естественное течение процессов. Эксперимент включает в себя другие методы эмпирического исследования (наблюдение, измерение). 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, экспериментальные  условия, т.е. изучаться при сверхнизких  температурах, при чрезвычайно высоких  давлениях, или, наоборот, в вакууме, при огромных напряженностях магнитного поля и т.п.

    В-третьих, изучая какой-либо процесс, экспериментатор  может вмешиваться в него, активно  влиять на его протекание.

    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;
• 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 исследований.

    Проверочные эксперименты служат для проверки, подтверждения тех или иных теоретических  построений.

    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.

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

    Математическая  теория эксперимента – это теория направлена на решение задачи получения достоверного результата экспериментального исследования с минимальными затратами труда, времени и средств. В итого достигается оптимизация работы экспериментатора при одновременном обеспечении высокого качества экспериментальных исследований.

5. Моделирование – воспроизведение свойств объекта на специально созданном его аналоге (модели), что позволяет исследовать процессы, характерные для оригинала, в отсутствии самого оригинала. Между моделью и объектом, интересующим исследователя, должно существовать известное подобие (сходство) в физических характеристиках, структуре, функциях и др. Формы моделирования весьма многообразны. Например, предметное (физическое) и знаковое. Важной формой последнего является математическое (компьютерное) моделирование.

    Современной науке известно несколько типов  моделирования:

    1) предметное моделирование, при котором исследование ведется на модели, воспроизводящей определенные геометрические, физические, динамические или функциональные характеристики объекта-оригинала;

    2) знаковое моделирование, при котором в качестве моделей выступают схемы, чертежи, формулы. Важнейшим видом такого моделирования является математическое моделирование, производимое средствами математики и логики;

    3) мысленное моделирование, при котором вместо знаковых моделей используются мысленно-наглядные представления этих знаков и операций с ними.

    Теоретическое познание наиболее полно и адекватно выражено в мышлении. Мышление - это процесс обобщенного и опосредованного отражения действительности, осуществляющейся в ходе практической деятельности и обеспечивающий раскрытие ее основных закономерных связей (на основе чувственных данных) и их выражение в системе абстракции.

    Различают два уровня мышления:

• Рассудок - исходный уровень мышления, на котором оперирование абстракциями происходит в пределах неизменной схемы, шаблона; это способность последовательно и ясно рассуждать, правильно строить свои мысли, четко классифицировать, строго систематизировать факты.
• Разум (диалектическое мышление) - высший уровень теоретического познания, творческое оперирование абстракциями и сознательное исследование их собственной природы.