Методы экспериментальных исследований

При кажущейся случайности эмпирические открытия вписываются в вполне определенную логическую схему, отправным элементом  которой выступает противоречие между известным теоретическим  знанием и новыми эмпирическими  данными. Такое противоречие является логическим основанием вновь возникшей  проблемы - своеобразной границы между  знанием и незнанием - первого  шага осмысления неизвестного. Следующий  шаг - выдвижение гипотезы как возможного решения проблемы.

Выдвинутая гипотеза вместе с выводимыми из неё следствиями служит основой, определяющей цели, задачи и практические средства эксперимента. В одних случаях  при сложившейся теоретической  схеме гипотеза может обладать высокой  степенью достоверности. Такая гипотеза жестко задает программу эксперимента и нацеливает его на поиск теоретически предсказанного результата. В других случаях, когда теоретическая схема  только-только зарождается, степень  достоверности гипотезы может быть не высокой. При этом теория лишь эскизно  задает схему эксперимента, увеличивается  число проб и ошибок.

На подготовительной стадии эксперимента огромную, неоценимую роль играет изобретательская и конструкторская работа как  научный творческий процесс. Успех  любой экспериментальной работы зависит от таланта ученого, определяемого  его прозорливостью, глубиной абстрактного мышления, оригинальностью решения  технических задач, способностью к  изобретательской деятельности, представляющей собой последовательный, целенаправленный переход от теоретического знания к  практическому поиску. ⁶

Таким образом, хотя эксперимент основывается на практической деятельности, но, будучи естественнонаучным методом познания действительности, он включает логические и теоретические средства, гармоническое  сочетание которых и позволяет  успешно решить поставленную задачу.

 

 

 

 

 

 

3 Сочетание практических и теоретических знаний

 

Подготовка исследуемого объекта  и создание экспериментальной установки - важные шаги реализации программы  исследований, после которых наступает  основной период проведения самой экспериментальной  работы. Такой период, казалось бы, характеризуется  чисто эмпирическими признаками: изменением управляемых условий, включением и выключением приборов и различных  механизмов, фиксированием тех или  иных свойств, эффектов и т. п. В ходе эксперимента как бы уменьшается  роль теории. Но на самом деле наоборот - без теоретического знания невозможны постановка промежуточных задач  и их решение. Экспериментальная  установка - овеществленное, материализованное  знание. Роль теории в ходе эксперимента предполагает выяснение механизма  формирования объекта познания и  взаимодействия субъекта, приборов и  объекта, измерения, наблюдения и регистрации  экспериментальных данных.

Теоретические предпосылки могут  содействовать получению позитивных сведений о мире, научному открытию либо мешать, уводить поиск в сторону  от верного пути - все зависит  от того, верны или не верны данные предпосылки. Иногда ученые в силу объективных  или субъективных обстоятельств  руководствуются ложными предпосылками, что, естественно, не способствует объективному отражению действительности. Например, ложное истолкование научных проблем  кибернетики и генетики привело  к существенному отставанию в  данных отраслях знания.

В истории естествознания прослеживается тенденция развития процесса познания от качественного изучения объекта  или явления к установлению их количественных параметров и выявлению  общих закономерностей, выраженных в строгой математической форме. Строгость и точность экспериментальных  сведений при этом зависит от совершенства методов измерений и чувствительности разрешающей способности и точности измерительной техники.

Современный эксперимент характеризуется  высокой точностью измерений. Можно  назвать несколько путей повышения  точности:

1) введение новых эталонов;

2) применение чувствительных приборов;

3) учет всех условий, влияющих  на объект;

4) сочетание разных видов измерений;

5) автоматизация процесса измерений. ⁷

Оптимальное сочетание данных путей  определяется субъективным свойством  естествоиспытателя и в большой  степени зависит от степени совершенства экспериментальной техники.

Организация постоянного взаимодействия наблюдения, измерения и количественного  описания в процессе эксперимента опосредуется теоретическими знаниями, включающими  философское представление о  картине мира, гипотезы и т. д.

Теоретические знания в ходе эксперимента лежат в основе:

• формирования сложного объекта исследований;
• перегруппировки элементов объекта, скрытых от непосредственного наблюдения;
• фиксации и регистрации экспериментальных данных;
• интерпретации полученных данных и их сопоставления с теоретическими.

При реализации данных процессов естествоиспытатель постоянно сверяет свои действия и результаты с теоретическими посылками. Когда эксперимент находится  в завершающейся стадии и собраны  основные экспериментальные результаты, теоретическая работа не прекращается - она направлена на обработку результатов  эксперимента.

 

 

4 Специфика современных исследований

 

На протяжении всех этапов эксперимента естествоиспытатель руководствуется  в той или иной форме теоретическими знаниями. В последнем столетии в  силу ряда объективных причин основной профессиональной деятельностью некоторых  ученых стала исключительно теоретическая  работа. Одним из первых ученых, который  не проводил никаких экспериментов, был немецкий физик Макс Планк.

Произошло, таким образом, деление  естествоиспытателей на профессиональных теоретиков и экспериментаторов. Во многих отраслях естествознания возникли экспериментальные и теоретические  направления и в соответствии с ними появились специализированные лаборатории и даже институты, например Институт теоретической физики. Такой  процесс наиболее активно проходит во второй половине XX столетия. В прежние  времена не только Ньютон и Гюйгенс, но и такие выдающиеся теоретики, как Максвелл, обычно сами экспериментально проверяли свои теоретические выводы и утверждения. В последние же десятилетия только в исключительных случаях теоретик проводит экспериментальную работу, чтобы подтвердить выводы своих теоретических изысканий.

Одна из существенных объективных  причин профессиональной обособленности экспериментаторов и теоретиков заключается в том, что технические  средства эксперимента значительно  усложнилась. Экспериментальная работа требует концентрации больших усилий, она не под силу одному человеку и выполняется в большинстве  случаев целыми коллективом научных  работников. Например, для проведения эксперимента с применением ускорителя, реактора и т. п. требуется относительно большой штат научных сотрудников. Поэтому даже при большом желании  теоретик не в состоянии проверить  на практике свои теоретические выводы и предложения.

Еще в 60-е годы нынешнего столетия, когда практически все отрасли  естествознания находились на подъеме, академик П. Л. Капица с тревогой говорил  о разрыве между теорией и  экспериментом, между теорией и  жизнью, между теорией и практикой, отмечая отрыв теоретической  науки от жизни, с одной стороны, и, с другой стороны, недостаточно высокое  качество экспериментальных работ, что нарушает гармоническое развитие науки.

Гармоническое развитие естествознания возможно тогда, когда теория опирается  на достаточно крупную экспериментальную  базу. А это означает, что для  экспериментатора нужна хорошая  материальная база: помещение со всевозможным специальным оборудованием, большой  набор высокочувствительных приборов, специальные материалы, мастерские и т. п. Темпы развития естествознания в значительной степени обусловливаются  совершенством такой материальной базы. ⁸

Отрыв теории от эксперимента, опыта, практики наносит громадный ущерб  прежде всего самой теории и, следовательно, науке в целом. Отрыв от опыта  и жизни характерен не только для  естествоиспытателей, но и для философов, занимающихся философскими проблемами естествознания. Ярким примером может  служить отношение некоторых  философов к кибернетике в  конце 40-х - начале 50-х годов, когда  в отечественных философских  словарях кибернетика называлась реакционной  лженаукой. Если бы ученые руководствовались  таким определением кибернетики, то, очевидно, освоение космоса и создание современных наукоёмких технологий не стало бы реальностью, так как  сложные многофункциональные процессы, вне зависимости от их области  применения, управляются кибернетическими системами.

Работа крупных ученых-естествоиспытателей, внесших большой вклад в развитие современного естествознания, несомненно проходила в тесной взаимосвязи  теории и эксперимента. Поэтому для  развития естествознания на здоровой почве всякое теоретическое обобщение должно непременно проверяться на опыте. Только гармоническое развитие эксперимента и теории способно поднять на качественно новый уровень все отрасли естествознания.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 Экспериментальные методы

 

Экспериментальные методы – это  схемы последовательностей операций исследователя, определяемые строением  научного эксперимента.

Строение эксперимента можно изучать  на различных уровнях. В зависимости  от этого фиксируемые нами методы будут характеризоваться той  ил иной степенью детализации. Поскольку  мы рассмотрели общее строение эксперимента, это поможет нам установить схему  последовательностей операций исследователя, характерную для любого эксперимента. Это – наиболее общая и универсальная  схема. Последующая детализация  экспериментальных методов приведет лишь к выделению экспериментальных  процедур, характерных для определенных областей исследования.

В познавательном цикле наряду с  экспериментом в каждом элементарном акте осуществляются процессы счета  и измерения. В связи с этим возникают специфические методы счета и измерения. Хотя счет и  измерения являются необходимыми процессами в развитии науки, мы вынуждены абстрагироваться от них. Процедуры счета и измерения  дополняют процедуры эксперимента. Тот факт, что на основе установленных  количественных характеристик в  науке часто удается сделать  выводы относительно строения объекта  познания и законов его функционирования, не меняет дела. Действительно читаются и измеряются лишь конкретные элементы строения объекта познания. Следовательно, в процессе счета и измерения  всегда присутствует считаемый и  измеряемый объект. Кроме этого, методологические модели изучаемого объекта, созданные  на основе счета и измерений, должны быть подтверждены или опровергнуты экспериментом.

Особое место  в экспериментальных  исследованиях занимают математическая обработка результатов счета  и измерений, а также построение математических моделей предмета познания, которые играют важную роль в научных исследованиях. Однако, чтобы говорить об этих методах корректно, необходимо подвергнуть специальному анализу процесс познания в математике. В этих условиях математические методы можно описывать в терминах математики, что для целей методологического анализ совершенно недостаточно. Конечно, абстрагируясь от математических методов, упрощается решаемая проблема. Однако такое допущение допустимо и даже необходимо. Эксперимент надлежит исследовать независимо от математической обработки результатов счета и измерения. Изучение относительно самостоятельной процедуры исследования в методологии – предпосылка для изучения функционирующего комплекса методов в том или ином познавательном цикле.⁹

Экспериментальные методы определяются не только объектом познания, но и строением  процесса познания. Такая схема, определяемая строением эксперимента, является правильно  построенной схемой операций ученого  в эксперименте или экспериментальным  методом. Став фиксированным исследователем, такой метод становится алгоритмом его действий.

Если установленное общее строение эксперимента рассмотреть с методологической точки зрения, то экспериментальный  метод может быть описан следующей  цепочкой последовательных операций:

1 – Постановка задачи на конструирование  эксперимента как такой подсистемы, взаимодействия которой не определяются  человеком;

2 – Гипотетическое изменение  предмета познания соотносится  с имеющимися знаниями о природных  или общественных объектах, выбирается  элемент, преобразующий средство  познания, а также соответствующее  ему изменение. Результаты выбора  проверяются исследователем и  корректируются в зависимости  от контекста поставленной задачи;

3 – Разрабатывается  конструкция средств познания  для реализации взаимодействия  преобразующего элемента средства  познания с предметом познания, при этом решаются следующие  задачи:

а) разработка системы  подготовительных изменений средства познания и его конструкции,

б) включение  преобразующего элемента в средство познания,

в) исключение влияния  подготовительных изменений на преобразующие  изменения.

Если, осуществляя  эти (а, б, в) операции, ученый сталкивается с принципиальной, технической или  экономической неосуществимостью, тогда выбирается новый преобразующий  элемент, либо начинается новая познавательная задача;