Методы эмпирического исследования

На эмпирическом уровне применяются такие методы, как наблюдение, описание, сравнение, измерение, эксперимент.

Наблюдение – это систематическое и целенаправленное восприятие явлений, в ходе которого мы получаем знание о внешних сторонах, свойствах и отношениях изучаемых объектов.

Наблюдение всегда носит не созерцательный, а активный, деятельный характер. Оно подчинено решению конкретной научной задачи и поэтому отличается целенаправленностью, избирательностью и систематичностью. Наблюдатель не просто регистрирует эмпирические данные, а проявляет исследовательскую инициативу: он ищет те факты, которые его действительно интересуют в связи с теоретическими установками, производит их отбор, дает им первичную интерпретацию.

Одной из важнейших черт современного научного наблюдения является техническая оснащенность. Назначение технических средств наблюдения состоит в том, чтобы не только повысить точность получаемых данных, но и обеспечить саму возможность наблюдать познаваемый объект, т.к. многие предметные области современной науки обязаны своим существованием прежде всего наличию соответствующей технической поддержки.

Результаты научного наблюдения репрезентируются каким-либо специфически научным способом, т.е. в особом языке, использующем термины описания, сравнения или измерения. Иными словами, данные наблюдения сразу структурируются тем или иным образом (как результаты специального описания или же значения шкалы сравнения, или же итоги измерения). При этом данные фиксируются в виде графиков, таблиц, схем и т.п., так проводится первичная систематизация материала, пригодная для дальнейшей теоретизации.

Научное наблюдение всегда опосредуется теоретическим знанием, поскольку именно последнее определяет объект и предмет наблюдения, цель наблюдения и способ его реализации. В ходе наблюдения исследователь всегда руководствуется определенной идеей, концепцией или гипотезой. Интерпретация наблюдения также всегда осуществляется с помощью определенных теоретических положений.

Основные требования к научному наблюдению: однозначность замысла, наличие строго определенных средств (в технических науках – приборов), объективность результатов. Объективность обеспечивается возможностью контроля путем либо повторного наблюдения, либо применения других методов исследования, в частности, эксперимента.

Наблюдение как метод эмпирического исследования выполняет множество функций в научном познании. Прежде всего, наблюдение дает ученому прирост информации, необходимой для постановки проблем, выдвижения гипотез, проверки теорий. Наблюдение сочетается с другими методами исследования: оно может выступать начальным этапом исследований, предшествовать постановке эксперимента, который требуется для более детального анализа каких-либо аспектов изучаемого объекта; оно может, наоборот, осуществляться после экспериментального вмешательства, приобретая важный смысл динамического наблюдения, как, например, в медицине важная роль отводится послеоперационному наблюдению, следующему за проведенной экспериментальной операцией. Наконец, наблюдение входит в другие исследовательские ситуации как существенная составляющая: наблюдение осуществляется непосредственно в ходе эксперимента.

Наблюдение как исследовательская ситуация включает:

1) субъекта, осуществляющего наблюдение, или наблюдателя;

2) наблюдаемый объект;

3) условия и обстоятельства наблюдения, к которым относят конкретные условия времени и места, технические средства наблюдения и теоретические знания, необходимые для создания данной исследовательской ситуации.

Классификация наблюдений:

1) по воспринимаемому объекту — наблюдение прямое (при котором исследователь изучает свойства непосредственно наблюдаемого объекта) и косвенное (при котором воспринимают не сам объект, а эффекты, которые он вызывает в среде или другом объекте. Анализируя эти эффекты, мы получаем информацию об исходном объекте, хотя, строго говоря, сам объект остается ненаблюдаемым. Например, в физике микромира судят об элементарных частицах по следам, которые частицы оставляют во время своего движения, эти следы фиксируются и теоретически интерпретируются);

2) по исследовательским средствам — наблюдение непосредственное (инструментально не оснащенное, осуществляемое непосредственно органами чувств) и опосредованное, или инструментальное (проводимое с помощью технических средств, т.е. особых приборов, часто весьма сложных, требующих специальных знаний и вспомогательного материально-технического оснащения), этот вид наблюдения является сейчас основным в естественных науках;

3) по воздействию на объект — нейтральное (не влияющее на структуру и поведение объекта) и преобразующее (при котором происходит некоторое изменение изучаемого объекта и условий его функционирования; такой вид наблюдения зачастую является промежуточным между собственно наблюдением и экспериментом);

4) по отношению к общей совокупности изучаемых явлений — сплошное (когда изучаются все единицы исследуемой совокупности) и выборочное (когда обследуется только определенная часть, выборка из совокупности); это деление имеет важное значение в статистике;

5) по временным параметрам — непрерывное и прерывное; при непрерывном исследование ведется без перерывов в течение достаточно длительного промежутка времени, оно применяется в основном для изучения труднопрогнозируемых процессов, например в социальной психологии, этнографии; прерывное имеет различные подвиды: периодическое и непериодическое.

Описание – фиксация средствами естественного или искусственного языка результатов опыта (данных наблюдения или эксперимента). Как правило, описание опирается на повествователъныесхемы, использующие естественный язык. В то же время описание возможно с помощью определенных систем обозначения, принятых в науке (схемы, графики, рисунки, таблицы, диаграммы и т.д.).

В прошлом описательные процедуры играли в науке очень важную роль. Многие дисциплины имели раньше сугубо описательный характер. Например, в новоевропейской науке вплоть до XVIII в. ученые-естественники составляли объемистые описания всевозможных свойств растений, минералов, веществ и т.п., (причем с современной точки зрения часто несколько бессистемно), выстраивая длинные ряды качеств, сходств и отличий предметов между собой. Сегодня описательная наука в целом потеснена в своих позициях направлениями, ориентированными на математические методы. Однако и сейчас описание как средство репрезентации эмпирических данных не потеряло своего значения. В биологических науках, где именно непосредственное наблюдение и описательное представление материала явились их началом, и сегодня продолжают существенно использовать описательные процедуры в таких дисциплинах, как ботаника и зоология. Важнейшую роль играет описание и в гуманитарных науках: истории, этнографии, социологии и др.; а также в географических и геологических науках. Разумеется, описание в современной науке приняло несколько другой характер по сравнению с его прежними формами. В современных дескриптивных процедурах большое значение имеют стандарты точности и однозначности описаний. Ведь подлинно научное описание опытных данных должно иметь одно и то же значение для любых ученых, т.е. должно быть универсальным, постоянным по своему содержанию. Это означает, что необходимо стремиться к таким понятиям, смысл которых уточнен и закреплен тем или иным признанным способом.

Конечно, описательные процедуры изначально допускают некоторую вероятность неоднозначности и неточности изложения. Например, в зависимости от индивидуального стиля того или иного ученого-геолога описания одних и тех же геологических объектов оказываются порой значительно отличающимися друг от друга. То же происходит и в медицине при первичном обследовании пациента. Однако в целом эти расхождения в реальной научной практике корректируются, приобретая большую степень достоверности. Для этого используются специальные процедуры: сравнение данных из независимых источников информации, стандартизация описаний, уточнение критериев для использования той или иной оценки, контроль со стороны более объективных, инструментальных методов исследования, согласование терминологии и др.

Сравнение – метод, выявляющий сходство или различие объектов (либо ступеней развития одного и того же объекта), т.е. их тождество и различия.

При сравнении эмпирические данные репрезентируются, соответственно, в терминах сравнения. Это означает, что признак, обозначаемый сравнительным термином, может иметь различные степени выраженности, т.е. приписываться какому-то объекту в большей или меньшей степени по сравнению с другим объектом из той же изучаемой совокупности. Например, один предмет может быть теплее, темнее другого; один цвет может казаться испытуемому в психологическом тесте более приятным, чем другой и т.п.

Характерно то, что операция сравнения выполнима и тогда, когда у нас нет четкого определения какого-либо термина, нет точных эталонов для сравнительных процедур. Скажем, мы можем не знать, как выглядит «совершенный» красный цвет, и не уметь его охарактеризовать, но при этом вполне можем сравнивать цвета по степени «удаленности» от предполагаемого эталона, говоря, что один из семейства похожих на красный цвет явно светлее красного, другой — темнее, третий — еще темнее, чем второй и т.п.

Сравнение играет важную роль при попытке прийти к единому мнению в вопросах, вызывающих трудности. Скажем, при оценке некоторой теории вопрос о ее однозначной характеристике как истинной может вызывать серьезные затруднения, в то время как гораздо легче прийти к единству в сравнительных частных вопросах о том, что эта теория лучше согласуется с данными, чем теория-конкурент, или же что она проще другой, интуитивно правдоподобнее и т.п. Эти удачные качества сравнительных суждений и способствовали тому, что сравнительные процедуры и сравнительные понятия заняли важное место в научной методологии.

Значение терминов сравнения заключается еще и в том, что с их помощью удается добиться весьма заметного повышения точностив понятиях там, где методы прямого введения единиц измерения, т.е. перевода на язык математики, не срабатывают в силу специфики данной научной области. Это касается, прежде всего, гуманитарных наук. В таких областях благодаря использованию терминов сравнения удается построить определенные шкалыс упорядоченной структурой, подобной числовому ряду. И именно потому, что сформулировать суждение отношения оказывается легче, чем дать качественное описание в абсолютной степени, термины сравнения позволяют упорядочить предметную область без введения четкой единицы измерения. Типичным примером такого подхода является шкала Мооса в минералогии. Она используется для определения сравнительной твердости минералов. Согласно этой методике, предложенной в 1811 г. Ф. Моосом, один минерал считается тверже другого, если оставляет на нем царапину; на этой базе вводится условная 10-балльная шкала твердости, в которой твердость талька принимается за 1, твердость алмаза — за 10.

Для выполнения операции сравнения требуются определенные условия и логические правила. Прежде всего должна существовать известная качественная однородностьсравниваемых объектов; эти объекты должны принадлежать к одному и тому же естественно сформированному классу), как, например, в биологии мы сравниваем строение организмов, относящихся к одной таксономической единице. Далее, сравниваемый материал должен подчиняться определенной логической структуре, которая в достаточной мере может быть описана т.н. отношениями порядка.

В том случае, когда операция сравнения выходит на первое место, становясь как бы смысловым ядром всего научного поиска, т.е. выступает ведущей процедурой в организации эмпирического материала, говорят о сравнительном методе в той или иной области исследований. Ярким примером этого служат биологические науки. Сравнительный метод сыграл важнейшую роль в становлении таких дисциплин, как сравнительная анатомия, сравнительная физиология, эмбриология, эволюционная биология и др. С помощью процедур сравнения осуществляют качественное и количественное изучение формы и функции, генезиса и эволюции организмов. С помощью сравнительного метода упорядочивается знание о многообразных биологических феноменах, создается возможность выдвижения гипотез и создания обобщающих концепций. Так, на основе общности морфологического строения тех или иных организмов естественным образом выдвигают гипотезу об общности и их происхождения или жизнедеятельности и т.п.

Измерение – метод исследования, при котором устанавливается отношение одной величины к другой, служащей эталоном, стандартом. Измерение — это осуществляемый по определенным правилам способ приписывания количественных характеристик изучаемым объектам, их свойствам или отношениям. В структуру измерения входят:

1) объект измерения, рассматриваемый как величина, подлежащая измерению;

2) метод измерения, включающий метрическую шкалу с фиксированной единицей измерения, правила измерения, измерительные приборы;

3) субъект, или наблюдатель, который осуществляет измерение;

4) результат измерения, который подлежит дальнейшей интерпретации.

В научной практике измерение далеко не всегда представляет собой относительно простую процедуру; значительно чаще для его проведения требуются сложные, специально подготовленные условия. В современной физике сам процесс измерения обслуживается достаточно серьезными теоретическими конструкциями; они содержат, например, совокупность допущений и теорий об устройстве и действии самой измерительно-экспериментальной установки, о взаимодействии измерительного прибора и изучаемого объекта, о физическом смысле тех или иных величин, полученных в результате измерения.

Для иллюстрации круга проблем, относящихся к теоретическому обеспечению измерения, можно указать на различие измерительных процедур для величин экстенсивных и интенсивных. Экстенсивные величины измеряются с помощью простых операций, фиксирующих свойства единичных объектов. К таким величинам относятся, например, длина, масса, время. Совершенно другой подход требуется для измерения интенсивных величин. К таким величинам относятся, например, температура, давление газа. Они характеризуют не свойства единичных объектов, а массовые, статистически фиксируемые параметры коллективных объектов. Для измерения подобных величин требуются особые правила, с помощью которых можно упорядочить область значений интенсивной величины, построить шкалу, выделить на ней фиксированные значения, задать единицу измерения. Так, созданию термометра предшествует совокупность специальных действий по созданию шкалы, пригодной для измерения количественного значения температуры.

Измерения принято делить на прямые и косвенные. При проведении прямого измерения результат достигается непосредственно, из самого процесса измерения. При косвенном же измерении получают значение

каких-то других величин, а искомый результат достигается с помощью вычисления на основании определенной математической зависимости между данными величинами. Многие явления, недоступные прямому измерению, такие как объекты микромира, удаленные космические тела, могут быть измерены только косвенным способом.

Эксперимент – метод исследования, при помощи которого происходит активное и целенаправленное восприятие определенного объекта в контролируемых и управляемых условиях.

Основные особенности эксперимента:

1) активное отношение к объекту вплоть до его изменения и преобразования;

2) многократная воспроизводимость изучаемого объекта по желанию исследователя;

3) возможность обнаружения таких свойств явлений, которые не наблюдаются в естественных условиях;

4) возможность рассмотрения явления «в чистом виде» путем изоляции его от внешний влияний, или путем изменения условий эксперимента;

5) возможность контроля за «поведением» объекта и проверки результатов.

Можно сказать, что эксперимент – идеализированный опыт. Он дает возможность следить за ходом изменения явления, активно воздействовать на него, воссоздавать, если в этом есть необходимость, прежде чем сравнивать полученные результаты. Поэтому эксперимент является методом более сильным и действенным, чем наблюдение или измерение, где исследуемое явление остается неизменным. Это высшая форма эмпирического исследования.

Эксперимент применяется либо для создания ситуации, позволяющей исследовать объект в чистом виде, либо для проверки уже существующих гипотез и теорий, либо для формулировки новых гипотез и теоретических представлений. Всякий эксперимент всегда направляется какой-либо теоретической идей, концепцией, гипотезой. Данные эксперимента, также как и наблюдения, всегда теоретически нагружены – от его постановки до интерпретации результатов.

Стадии проведения эксперимента:

1) планирование и построение (его цель, тип, средства и т.п.);

2) контроль;

3) интерпретация результатов.

Структура эксперимента:

1) объект исследования;

2) создание необходимых условий (материальные факторы воздействия на объект исследования, устранение нежелательных воздействий – помех);

3) методика проведения эксперимента;

4) гипотеза или теория, которую нужно проверить.

Как правило, экспериментирование связано с использованием более простых практических методов – наблюдений, сравнений и измерений. Поскольку эксперимент не проводится, как правило, без наблюдений и измерений, то он должен отвечать их методическим требованиям. В частности, как и при наблюдениях и измерениях, эксперимент может считаться доказательным, если он поддается воспроизведению любым другим человеком в другом месте пространства и в другое время и дает тот же результат.

Виды эксперимента:

В зависимости от задач эксперимента выделяют исследовательские (задача – формирование новых научных теорий), проверочные эксперименты (проверка существующих гипотез и теорий), решающие (подтверждение одной и опровержение другой из соперничающих теорий).

В зависимости от характера объектов выделяют физические, химические, биологические, социальные и др. эксперименты.

Выделяют также качественные эксперименты, имеющие целью установить наличие или отсутствие предполагаемого явления, и измерительные эксперименты, выявляющие количественную определенность некоторого свойства.

Методы теоретического исследования.

На теоретическом этапе используются мысленный эксперимент, идеализация, формализация, аксиоматический, гипотетико-дедуктивный методы, метод восхождения от абстрактного к конкретному, а также методы исторического и логического анализа.

Идеализация – метод исследования, состоящий в мысленном конструировании понятий об объектах, не существующих в действительности, но обладающих определенными чертами реальных объектов. По сути, идеализация представляет собой разновидность процедуры абстрагирования, конкретизированной с учетом потребностей теоретического исследования. Результатом данного метода является конструирование теоретических (идеализированных) объектов.

Формирование идеализаций может идти разными путями:

- последовательно осуществляемое многоступеньчатое абстрагирование (так, получаются объекты математики – плоскость, прямая, точка и т.д.);

- вычленение и фиксация некоего свойства изучаемого объекта в отрыве от всех других: идеальные объекты естественных и социально-гуманитарных наук, например, «материальная точка» (обладающее массой тело, размером и вращением которого можно пренебречь), «идеальный газ» (математическая модель газа, взаимодействие между молекулами которого пренебрежимо мало), «абсолютно черное тело» (тело, поглощающее все падающее на него электромагнитное излучение и ничего не отражающее), «инерция» (свойство тел оставаться в некоторых системах отсчета в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения в отсутствие внешних воздействий), «инфляция» (повышение общего уровня цен на товары и услуги), «спрос» (зависимость между ценой и количеством товара, который покупатели могут приобрести за определенную цену в определенный промежуток времени), «цена» (количество денег, в обмен на которые продавец готов продать единицу товара), «бюрократия» (организация чиновников административного аппарата для исполнения государственной политики).

Эффективность проведения идеализации:

- идеализированные объекты моделируют наиболее существенные отношения в реальных предметах;

- идеализированные объекты гораздо проще реальных объектов; ко многим из них можно применить математические методы описания;

- благодаря идеализации процессы рассматриваются в их наиболее чистом виде, без случайных привнесений извне, что открывает пути к выявлению законов, по которым эти процессы протекают;

- идеализированный предмет в отличие от реального характеризуется не бесконечным, а вполне определенным числом свойств и потому исследователь получает возможность полного интеллектуального контроля над ним.

Плодотворность идеализации проверяется в результате эмпирических исследований, в особенности эксперимента, в ходе которых осуществляется соотнесение теоретических идеализированных объектов с реальными явлениями и процессами.

Моделирование – метод исследования, при котором изучение объекта (оригинала) осуществляется посредством создания и исследования его копии (модели), замещающей оригинал с определенных сторон, интересующих исследователя.

Суть данного метода состоит в том, что сконструированные в ходе идеализации теоретические (идеализированные) объекты образуют теоретическую (идеализированную) модель (схему).

В философско-методологической литературе наиболее четкое, ставшее общепринятым определение теоретической модели предложил В.А. Штофф: “Под моделью понимается такая мысленно представляемая или материально реализованная система, которая, отображая или воспроизводя объект исследования, способна замещать его так, что ее изучение дает нам новую информацию об этом объекте”. В этом определении зафиксированы сущностные черты метода моделирования:

1) наличие объекта-посредника, замещающего оригинал;

2) объект-посредник должен находиться с оригиналом в отношении отображения, т.е. существенного сходства;

3) изучение объекта-посредника должно быть эвристически плодотворно: оно должно приносить новую информацию об исходном объекте.

Возможность моделирования, т.е. переноса результатов, полученных в ходе построения и исследования моделей, на оригинал, основана на том, что модель в определенном смысле воспроизводит какие-либо его стороны.

Метод моделирования применяется в тех ситуациях, когда по какой-либо причине исследователю предпочтительно заменить непосредственное изучение исходного объекта его моделью. Это ситуации, в которых прямое манипулирование с оригиналом либо крайне затруднительно, либо неэффективно, либо вообще невозможно. Такие случаи достаточно распространены в современной науке. Примерами ситуаций, в которых показано применение моделирования, могут служить:

1) многие виды медико-биологических исследований, объектом которых должен служить человек, что недопустимо по этическим причинам;

2) технические испытания различных дорогостоящих объектов: судов, самолетов, зданий и т.п. (которые вполне могут быть заменены моделями-макетами, воспроизведением отдельных частей);

3) недоступные во времени или в пространстве объекты и процессы (удаленные космические тела, процессы далекого прошлого);

4) отсутствие возможностей изучить объект целиком (массовые явления, которые подлежат изучению лишь на выборочных примерах).

Процесс моделирования включает в себя следующие этапы:

1) Построение модели (целью этого этапа является создание условий для полноценного замещенияоригинала объектом-посредником, воспроизводящим его необходимые параметры, при осознании невозможности или нецелесообразности прямого изучения объекта).

2) Изучение модели (характер и специфика изучения зависит от необходимости решения конкретной задачи; здесь может происходить мысленный (модельный) эксперимент, описание, измерение характеристик модели; итогом выступает получение требуемой информации о модели).

3) Экстраполяция – перенос полученных данных на область знаний об исходном объекте, т.е. интерпретация полученных знаний о модели, оценка их приемлемости и непосредственное применение их к оригиналу, позволяющее в случае успеха решить исходную познавательную задачу.

Необходимо выделить основные виды моделирования:

1) Предметное моделирование – моделирование, в ходе которого исследование ведется на модели, воспроизводящей определенные физические, геометрические и пр. характеристики оригинала. Данный вид моделирования имеет несколько разновидностей:

- макетное моделирование – представление объекта в наглядной форме и обычно в уменьшенном размере, передающем пространственные свойства объекта, его внешний вид, соотношение и взаимосвязь частей (макеты, используемые как пособия в музеях, в учебных заведениях и т.п.);

- физическое моделирование – построение моделей для экспериментального изучения различных физических явлений, основанных на их физическом подобии; метод состоит в создании физической модели явления в уменьшенных масштабах и проведении экспериментов на этой модели, выводы и данные которых распространяются затем на явление в реальных масштабах (некоторые примеры применения метода физического моделирования: гидродинамические исследования на уменьшенных моделях кораблей, гидротехнических сооружений и т.п.; изучение устойчивости сложных конструкций, под воздействием сложных силовых нагрузок; измерение тепловых потоков и рассеивания тепла в устройствах и системах, работающих в условиях больших тепловых нагрузок; изучение стихийных явлений и их последствий).

- предметно-математическое моделирование – исследование физического процесса путем опытного изучения какого-либо явления иной физической природы, но описываемого теми же математическими соотношениями, что и моделируемый процесс (например, механические и электрические колебания относятся к различным формам движения материи, но они могут быть описаны одними и теми же дифференциальными уравнениями; поэтому с помощью изучения механических колебаний можно моделировать электрические процессы и наоборот).

2) Знаковое моделирование – моделирование, при котором моделями служат схемы, чертежи, формулы, предложения естественного или искусственного языка и т.д. Поскольку действия со знаками есть одновременно действия с некоторыми мыслями, постольку всякое знаковое моделирование по своей сути является моделированием мысленным. Знаковое моделирование, осуществляемое математическими или логическими средствами, называется абстрактно-математическим или абстрактно-логическим моделированием. Символический язык математики позволяет выражать свойства, стороны, отношения объектов самой различной природы. Взаимосвязи между различными величинами, описывающими функционирование изучаемого объекта, выражается соответствующими уравнениями. Если в случае предметного моделирования новое знание получается в результате экспериментального исследования модели, то в случае математического моделирования опытное исследование заменяется логическим анализом и новое знание получается дедукцией из исходного описания модели.

Мысленный эксперимент – метод, заключающийся в получении нового или проверке имеющегося знания путем манипулирования теоретическими (идеализированными) объектами и моделями в искусственно задаваемых ситуациях. Данный метод формируется на основе идеализации и моделирования. Модель при этом оказывается воображаемым объектом, преобразуемым в соответствии с правилами, пригодными для данной ситуации. Недоступные практическому эксперименту состояния раскрываются с помощью его продолжения – мысленного эксперимента.

Мысленный эксперимент, замещая в некотором роде реальный, служит его продолжением и развитием. Он используется там, где реальное экспериментирование затруднительно или невозможно; позволяет исследовать ситуации, не реализуемые практически, хотя и принципиально возможные. Поскольку мысленный эксперимент протекает в идеальном плане, особую роль в обеспечении реальной значимости его результатов играет корректность форм мысленной деятельности. При этом очевидно, что мысленное экспериментирование подчиняется логическим законам. Нарушение логики в оперировании образами в мысленном эксперименте ведет к его разрушению. Таким образом, мысленный эксперимент отличается от реального эксперимента, с одной стороны, своей идеальностью, а с другой присутствием в нем элементов воображения как базиса оценки идеальных конструкций.

Образцы самодостаточного мысленного эксперимента были представлены в научном творчестве Г. Галилея при обосновании принципа относительности:

Вот как выглядела первая формулировка принципа относительности.

«Уединитесь с кем-либо из друзей в просторное помещение под палубой какого-нибудь корабля, запаситесь мухами, бабочками и другими подобными мелкими летающими насекомыми; пусть будет у вас там также большой сосуд с водой и плавающими в нем маленькими рыбками; подвесьте далее наверху ведерко, из которого вода будет капать капля за каплей в другой сосуд с узким горлышком, подставленный внизу. Пока корабль стоит неподвижно, наблюдайте прилежно, как мелкие летающие животные с одной и той же скоростью движутся во все стороны помещения; рыбы, как вы увидите, будут плавать безразлично во всех направлениях; все падающие капли попадут в подставленный сосуд, и вам, бросая другу какой-нибудь предмет, не придется бросать его с большей силой в одну сторону, чем в другую, если расстояния будут одни и те же; и если вы будете прыгать сразу двумя нотами, то сделаете прыжок на одинаковое расстояние в любом направлении. Прилежно наблюдайте все это, хотя у нас не возникает никакого сомнения в том, что, пока корабль стоит неподвижно, все должно происходить именно так. Заставьте теперь корабль двигаться с любой скоростью, и тогда (если только движение будет равномерным и без качки в ту и другую сторону) во всех названных явлениях вы не обнаружите не малейшего изменения и ни по одному из них не сможете установить, движется ли корабль или стоит неподвижно. И причина согласованности всех этих явлений в том, что движение корабля обще всем находящимся в нем предметам, так же как и воздуху; поэтому-то я и сказал, что вы должны находиться под палубой».

Эти рассуждения Галилея теперь резюмированы так: инерциальное движение системы не оказывает влияния на происходящие в ней механические процессы. Или еще короче: во всех инерциальных системах механические явления происходят одинаково.

Также Галилей провёл мысленный эксперимент, опровергающий мнение, что тяжёлые тела падают быстрее лёгких:

«Представим пушечное ядро и мушкетную пулю. Если считать, что тяжёлые тела падают быстрее лёгких, то ядро должно падать с большей скоростью. Теперь представим, что ядро и пуля были соединены перемычкой и образовали новый, ещё более тяжёлый предмет. Он тяжелее, и следовательно должен падать быстрее, чем пушечное ядро. Но одновременно он должен падать медленнее, чем пушечное ядро, так как лёгкая мушкетная пуля должна тормозить движение тяжёлого ядра. Обнаруживается противоречие, из которого можно сделать вывод, что все тела падают с одинаковым ускорением».

В сфере социально-гуманитарного знания в качестве иллюстрации можно рассмотреть мысленный эксперимент, проводимый на модели, построенной К.Марксом и позволившей ему основательно исследовать капиталистический способ производства середины ХIХ века (включены такие идеализированные объекты как «товар», «стоимость», «деньги», «спрос», «предложение»). Построение этой модели было связано с рядом идеализирующих допущений. В частности, было предположено, что в экономике отсутствует монополия; отменены всякие установления, препятствующие перемещению рабочей силы из одного места или из одной сферы производства в другую; труд во всех сферах производства редуцирован к простому труду; норма прибавочной стоимости одинакова во всех сферах производства; среднее органическое строение капитала во всех отраслях производства одинаково; спрос на каждый товар равен его предложению; длительность рабочего дня и денежная цена рабочей силы постоянны; сельское хозяйство осуществляет производство так же, как и любая иная отрасль производства; отсутствует торговый и банковый капитал; экспорт и импорт сбалансированы; существуют только два класса – капиталистов и наемных рабочих; капиталист постоянно стремится к максимальной прибыли, действуя при этом всегда рационально. В результате получилась модель некоего “идеального” капитализма. Мысленное экспериментирование с ней позволило сформулировать законы капиталистического общества, в частности, важнейший из них – закон стоимости, согласно которому производство и обмен товаров совершаются на основе затрат общественно необходимого труда.

В современной науке для осуществления моделирования и проведения мысленного эксперимента активно применяется вычислительный эксперимент – эксперимент, осуществляемый на основе компьютерных технологий. Сущность вычислительного эксперимента состоит в том, что проводится эксперимент над некоторой математической моделью объекта при помощи компьютера. Главное преимущество использования компьютерных технологий состоит в том, что с их помощью при исследовании весьма сложных систем удается глубоко проанализировать не только их наличные, но и возможные, в том числе будущие состояния. По одним параметрам модели вычисляются другие ее характеристики и на этой основе делаются выводы о свойствах явлений, представленных математической моделью.

Необходимо выделить основные этапы вычислительного эксперимента:

1) построение математической компьютерной модели изучаемого объекта в тех или иных условиях (как правило, она представлена системой уравнений высокого порядка);

2) определение вычислительного алгоритма решения базовой системы уравнений;

3) построение программы реализации поставленной задачи на компьютере.

Вычислительный эксперимент на основе накопленного опыта математического моделирования, банка вычислительных алгоритмов и программного обеспечения позволяет быстро и эффективно решать задачи практически в любой области математизированного научного знания. Логичность и формализованность компьютерных моделей позволяют выявить основные факторы, определяющие свойства изучаемого объекта-оригинала (или целого класса объектов).

Вычислительный эксперимент широко используется в физике, астрофизике, механике, химии, биологии, экономике, социологии, метеорологии, технических науках.

Формализация – метод исследования, в основе которого лежит отображение содержательного знания в знаково-символическом виде (формализованном языке). При формализации рассуждения об объектах переносятся в плоскость оперирования со знаками (формулами), что связано с построением искусственных языков. Использование специальной символики позволяет устранить многозначность и неточность, образность слов естественного языка. В формализованных рассуждениях каждый символ строго однозначен. Формализация служит основой для процессов алгоритмизации и программирования вычислительных устройств, а тем самым и компьютеризации знания.

Главное в процессе формализации состоит в том, что над формулами искусственных языков можно производить операции, получать из них новые формулы и соотношения. Тем самым операции с мыслями заменяются действиями со знаками и символами (границы метода).

Аксиоматический метод – способ построении научной теории, при котором за ее основу принимаются некоторые положения, не требующие специального доказательства (аксиомы или постулаты), из которых все остальные положения выводятся при помощи формально-логических доказательств. Совокупность аксиом и выведенных на их основе положений образует аксиоматически построенную теорию, включающую в себя абстрактные знаковые модели.

Построение аксиоматической системы начинается с выявления в составе некоторой содержательной концепции ее первоначальных фундаментальных понятий, которым можно придать статус неопределяемых. Выбираются также исходные утверждения теории, которые принимаются без доказательства и которым придается статус аксиом. В естественно-научных теориях в роли аксиом, как правило, выступают их главные принципы, базисные допущения, основные законы. Далее фиксируются допустимые правила рассуждений, согласно которым из одних положений можно логически выводить другие; они обычно совпадают с правилами дедуктивного вывода, хорошо изученными в логике. Поэтому логическое исчисление тоже является обязательной частью аксиоматической системы.

Современный аксиоматический метод приобрел абстрактную направленность. Если у Евклида аксиомами служили интуитивно-истинные положения, а сама теория была проинтерпретирована единственным, естественным образом, то с современных позиций аксиома — это не самоочевидное положение, а любое соглашение, которому сознательно дается статус аксиомы как начального, не подлежащего обоснованию утверждения. Это означает, что исходные соглашения могут быть и весьма далекими от наглядности.

Данный метод широко применяется в математике, а также в тех естественных науках, где применяется метод формализации. (Ограниченность метода).

Гипотетико-дедуктивный метод – способ построения научной теории, в основе которого лежит создание системы взаимосвязанных гипотез, из которых затем путем дедуктивного развертывания выводится система частных гипотез, подлежащая опытной проверке. Тем самым этот метод основан на дедукции (выведении) заключений из гипотез и других посылок, истинное значение которых неизвестно. А это значит, что заключение, полученное на основе данного метода, неизбежно будет иметь вероятностный характер.

Структура гипотетико-дедуктивного метода:

1) выдвижение гипотезы о причинах и закономерностях данных явлений с помощью разнообразных логических приемов;

2) оценка основательности гипотез и выбор из их множества наиболее вероятной;

3) выведение из гипотезы дедуктивным путем следствий с уточнением ее содержания;

4) экспериментальная проверка выведенных из гипотезы следствий. Тут гипотеза или получает экспериментальное подтверждение или опровергается. Однако подтверждение отдельных следствий не гарантирует ее истинности или ложности в целом. Лучшая по результатам проверки гипотеза переходит в теорию.

Метод исторического и логического анализа. Исторический подход предполагает изучение возникновения, формирования, развития объектов. Сразу же следует подчеркнуть, что исторический подход используется не только в истории. Это один из общенаучных методов. Примерами могут служить геология, медико-биологические науки (например, сравнительная анатомия), астрономия, языкознание, психология и др.

Метод исторического и логического анализа включает в себя две составляющие:

1) конкретно-историческая составляющая. Это предписание изучения и теоретического воспроизведения истории того или иного объекта (явления, процесса) во всем ее многообразии, полноте взаимосвязей, богатстве конкретных проявлений и оттенков.

2) Логическая реконструкция. Она предполагает выявление некоей исторической закономерности в чистом виде, не обращаясь в полной мере непосредственно к самой эмпирической истории, а реконструируяэту закономерность на основе каких-либо теоретических предпосылок.

Дата добавления: 2014-07-11; просмотров: 3476; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!