Методы научного познания

На эмпирическом уровне познания используются два основных метода – наблюдение и эксперимент. Основной единицей эмпирического знания является знание научного факта, а названные два метода являются его источниками.

1. Наблюдение – это целенаправленное и организованное чувственное познание действительности. Оно может быть свободным (производится с помощью человеческих органов чувств) иприборным (осуществляется посредством приборов, являющихся продолжением и усилением человеческих органов чувств). В свою очередь приборное наблюдение может быть качественным (когда прибор осуществляет качественное преобразование внешнего воздействия, например, рентгеновские телескопы) иликоличественным (когда прибор лишь увеличивает интенсивность внешних воздействий, например, телескоп, оптический микроскоп). Результатами наблюдения являются научные факты и их описания как на естественном языке, так и с привлечением специальных терминов. Данные наблюдения могут фиксироваться в схемах, графиках, диаграммах и т.п. Структура наблюдения: наблюдатель, объект исследования, условия наблюдения, средства наблюдения. Наблюдатель обладает активностью, которая проявляется в целенаправленности и избирательности наблюдения, в наличии у него определенной целевой установки, а также в отборе и конструировании средств наблюдения. Активность наблюдателя также связана с теоретической обусловленностью содержания результатов наблюдения.

2. Эксперимент – активная деятельность субъекта, направленная на изучение предметов посредством их целенаправленного изменения. Структура эксперимента: исследователь-экспериментатор, изучаемый объект, пространственно-временная область (например, лаборатория), экспериментальные установки (приборы, средства контроля), протокол эксперимента. Эксперимент в качестве способа познания сформировался сравнительно недавно. Еще в 13 веке Роджер Бэкон высказал мнение, что ученый не должен безоговорочно доверять каким-либо авторитетам и что научное знание должно основываться на экспериментальном методе. Но только в 17 веке эксперимент утверждается как самостоятельный способ научного познания. Сначала он утвердился в физике, а потом в химии, биологии, физиологии, а в середине 19 – в психологии. В настоящее время экспериментальный метод также используется в социологии, лингвистике и других областях научного знания.

Преимущества эксперимента перед наблюдением:

· изучаемые явления можно воспроизводить по желанию исследователя;

· в эксперименте можно обнаружить такие характеристики явления, которые нельзя наблюдать в естественных условиях (так началось в 1940-е гг. изучение трансурановых элементов с нептуния);

· в эксперименте удается создать условия, при которых можно изолировать изучаемое явление от всякого рода привходящих обстоятельств и приблизиться к изучению его в «чистом виде»;

· резко расширяется возможность использования приборов, а также автоматизации и компьютеризации эксперимента.

Эксперимент также занимает особое место в структуре научного познания:

1) он связывает эмпирический и теоретический уровни познания:

· эксперименту предшествует замысел ученого, который опосредован предшествующим теоретическим исследованием и его результатами;

· результаты эксперимента интерпретируются с точки зрения определенной теории;

· по характеру используемых познавательных средств эксперимент принадлежит к эмпирическому уровню познания, а его результаты – теоретическому;

2) эксперимент принадлежит одновременно и к познавательной, и к практической деятельности (получение знания и воздействие на окружающую действительность).

Виды эксперимента:

· в зависимости от условий проведения – лабораторный, натуральный, модельный, мысленный, компьютерный (вычислительный);

· в зависимости от целей познания – исследовательский или поисковый, проверочный или контрольный, воспроизводящий, изолирующий;

· по предмету – физический, химический, биологический, социальный и др.

В научном познании очень велика роль приборов, от использования которых непосредственно зависят результаты исследования. Они усиливают и дополняют наши органы чувств, а также экономят время при получении, отборе, хранении и переработке информации. Однако недостатком использования приборов является возможность совершения ошибок, а также прибор вносит «возмущение» (т.е. некоторое изменение) в исследуемое явление.

Также следует отметить такие методы эмпирического познания, как описание - фиксация средствами естественного или искусственного языка сведений об объекте; измерение - сравнение объекта по каким-либо сходным свойствам или сторонам; сравнение – одновременное соотносительное исследование и оценка общих для объектов свойств и признаков.

На теоретическом уровне познания применяются следующие методы:

1. Формализация - метод теоретического познания, заключающийся в использовании специальной символики, позволяющей отвлечься от изучения реальных объектов, от содержания описывающих их теоретических положений и оперировать вместо этого некоторым множеством символов (знаков). Например, широко используемые в науке математические описания различных объектов, явлений.

Для построения любой формальной системы необходимо:

· символизация (задать алфавит как определенный набор знаков);

· установление формальных правил (задать правила, по которым из исходных знаков этого алфавита могут быть получены "слова", "формулы" + задать правила, по которым от одних слов, формул данной системы можно переходить к другим словам и формулам);

· интерпретация (перевод формальных выражений и их истолкований на естественный язык).

В результате создается формальная знаковая система в виде определенного искусственного языка.

Процедура формального исследования должна соответствовать следующим стандартам:

· непротиворечивость формализованного представления изучаемого материала;

· корректность, т.е. соответствие терминов формализованного языка содержательному представлению фактов в значениях истинности;

· адекватность, т.е. то, что соответствует фактам в формализованном представлении должно быть выводимым, доказуемым и т.д;

· разрешимость, т.е. по виду формального выражения можно определить, является ли оно выводимым, доказуемым, вычисляемым.

Достоинства этой системы:

· возможность проведения в ее рамках исследования объекта чисто формальным путем (оперирование знаками) без непосредственного обращения к этому объекту;

· обеспечение краткости и четкости записи научной информации, что открывает большие возможности для оперирования ею.

2. Аксиоматический метод - способ построения научной теории, основанный на некоторых исходных положениях - аксиомах (постулатах), из которых остальные все утверждения этой теории выводятся чисто логическим путем, посредством доказательства. Для вывода теорем из аксиом (и вообще одних формул из других) формулируются специальные правила вывода.

Основное требование аксиоматического метода - непротиворечивость, полнота, независимость аксиом.

При аксиоматическом построении теоретического знания сначала задается набор исходных положений, не требующих доказательства. Затем из них по определенным правилам выстраивается система выводов-заключений. Совокупность аксиом (постулатов) и выведенных на их основе заключений образует аксиоматическую теорию.

Примерами успешного применения аксиоматического метода производства нового теоретического знания могут быть геометрия Эвклида, классическая механика И. Ньютона.

"Начала" Ньютона представляют типичный образец аксиоматически построенной теории, где различные элементы (понятия, законы) организованы в единую систему. И связь их внутри системы такова, что одни понятия выводились и обосновывались другими. За счет интерпретации выводов (заключений) аксиоматическая система превращается в конкретную теорию реального объекта.

3. Гипотетико-дедуктивный метод. Это особый прием производства нового, но вероятного знания. Он основан на выведении заключений из гипотез, истинное значение которых сохраняет свою неопределенность.

Гипотетико-дедуктивные рассуждения впервые заявляют о себе в диалогах Платона, в ходе которых решалась задача убедить оппонента либо отказаться от своего тезиса, либо уточнить его посредством вывода из него следствий, противоречащих фактам.

В научном познании этот метод получил свое развитие в ХVII-ХVIII вв. "Математические начала натуральной философии" Ньютона можно рассматривать как модель гипотетико-дедуктивной системы, аксиомами которой служат основные принципы движения.

Гипотетико-дедуктивный метод в состоянии добротно описать формальную структуру теорий. Однако у него есть своя «ахиллесова пята» - он не учитывает генезис гипотез и тех законов, которые рассматриваются в качестве аксиоматических предпосылок.

4. Метод мысленного эксперимента. Мысленный эксперимент - это система мысленных процедур, проводимых над идеализированными объектами.

Построение абстрактных объектов как теоретических образов реальной действительности и оперирование ими с целью изучения существенных характеристик реального объекта познания составляют основную задачу мысленного эксперимента.

В процессе мысленного эксперимента осуществляется перекомпоновка идеализированных образов исследуемого объекта, проработка их в реальных и нереальных ситуациях. Поэтому мысленный эксперимент практически ничего общего не имеет с экспериментом эмпирического познания. За исключением того, что и тот и другой начинается с продумывания практически осуществимых операций.

До Галилея бытовало мнение, что движущееся тело останавливается, как только сила, толкающая его, прекращает свое действие. Опровергнуть это положение позволил мысленный эксперимент с тележкой, на пути которой устранены все виды трения. Идеализированный объект "тележки", однажды получив толчок, обретает способность двигаться вечно. Практически такой эксперимент не может быть осуществлен, но осуществление мысленного эксперимента позволило определить основания механики движения.

В современном естествознании мысленный эксперимент стал одним из основных средств интерпретации нового теоретического знания.

Под моделированием (5) понимается изучение моделируемого объекта (оригинала), базирующееся на взаимооднозначном соответствии определенной части свойств оригинала и замещающего его при исследовании объекта (модели) и включающее в себя построение модели, изучение ее и перенос полученных сведений на моделируемый объект - оригинал.

Применяется следующая классификация моделей. По цели использования моделей в процессе познания они подразделяются на эвристические и дидактические; по способу воспроизведения информации - на знаковые и вещественно-технические модели; по степени участия человека в создании моделей - естественные и искусственные модели.

Метод моделирования непрерывно развивается. На смену одним типам моделей приходят другие. Однако неизменным остается важность, а иногда и незаменимость моделирования как метода познания.