Эмпирический уровень познания в науке. Теоретические методы познания: примеры, характеристики

В структуре научного знания выделяются два уровня:

Эмпирический уровень;

Теоретический уровень.

Для знаний, полученных на эмпирическом уровне , характерно то, что они являются результатом непосредственного контакта с реальностью в наблюдении или эксперименте.

Теоретический уровень представляет собой как бы разрез исследуемого объекта под определенным углом зрения, заданным мировоззрением исследователя. Он строится с явной направленностью на объяснение объективной реальности и его главной задачей является описание, систематизация и объяснение всего множества данных эмпирического уровня.

Эмпирический и теоретический уровни обладают определенной автономией, однако их невозможно оторвать (отделить) один от другого.

Теоретический уровень отличается от эмпирического тем, что на нем происходит научное объяснение фактов, полученных на эмпирическом уровне. На этом уровне формируются конкретные научные теории, и он характеризуется тем, что в нем оперируют с интеллектуально контролируемым объектом познания, в то время как на эмпирическом уровне - с реальным объектом. Значение его в том, что он может развиваться как бы сам по себе, без прямого контакта с действительностью.

Эмпирический и теоретический уровни органически связаны между собой. Теоретический уровень существует не сам по себе, а опирается на данные эмпирического уровня.

Несмотря на теоретическую загруженность, эмпирический уровень является более устойчивым, чем теория, в силу того, что теории, с которыми связано истолкование эмпирических данных, являются теориями другого уровня. Поэтому эмпирия (практика) является критерием истинности теории.

Для эмпирического уровня познания характерно использование следующих методов изучения объектов.

Наблюдение - система фиксации и регистрации свойств и связей изучаемого объекта. Функции этого метода: фиксации регистрация информации и предварительная классификация факторов.

Эксперимент - это система познавательных операций, которая осуществляется в отношении объектов, поставленных в такие условия (специально создаваемые), которые должны способствовать обнаружению, сравнению, измерению объективных свойств, связей, отношений.

Измерение как метод является системой фиксации и регистрации количественных характеристик измеряемого объекта. Для экономических и социальных систем процедуры измерения связаны с показателями: статистическими, отчетными, плановыми;

Сущность описания , как специфического метода получения эмпирического знания состоит в систематизации данных, полученных в результате наблюдения, эксперимента, измерения. Данные выражаются на языке определенной науки в форме таблиц, схем, графиков и других обозначений. Благодаря систематизации фактов, обобщающих отдельные стороны явлений, изучаемый объект отражается в целом.

Теоретический уровень является высшим уровнем научного познания.

Схему теоретического уровня познания можно представить следующим образом:

Мысленный эксперимент и идеализация на основе механизма переноса зафиксированных в объекте результатов практических действий;

Развитие познания в логических формах: понятиях, суждениях, умозаключениях, законах, научных идеях, гипотезах, теориях;

Логическая проверка обоснованности теоретических построений;

Применение теоретических знаний на практике, в общественной деятельности.

Можно определить основные характеристики теоретического познания :

Объект познания определяется целенаправленно под воздействием внутренней логики развития науки или насущных требований практики;

Предмет познания идеализирован на основе мысленного эксперимента и конструирования;

Познание осуществляется в логических формах, под которым понимается способ связи элементов, входящих в содержание мысли о предметном мире.

Различают следующие виды форм научного познания :

Общелогические: понятия, суждения, умозаключения;

Локально-логические: научные идеи, гипотезы, теории, законы.

Понятие - это мысль, отражающая имущественные и необходимые признаки предмета или явления. Понятия бывают: общими, единичными, конкретными, абстрактными, относительными, абсолютными и. др. Общие понятия связаны с некоторым множество предметов или явлений, единичные относятся только к одному, конкретные - к конкретным предметам или явлениям, абстрактные к отдельно взятым их признакам, относительные понятия всегда представляются попарно, а абсолютные - не содержат парных отношений.

Суждение - это мысль, в которой содержится утверждение или отрицание чего-либо посредством связи понятий. Суждения бывают утвердительными и отрицательными, общими и частными, условными и разделительными и т.д.

Умозаключение - это процесс мышления, соединяющий последовательность двух или более суждений, в результате чего появляется новое суждение. По существу, умозаключение является выводом, который делает возможным переход от мышления к практическим действиям. Умозаключения бывают двух видов: непосредственное; опосредованное.

В непосредственных умозаключениях приходят от одного суждения к другому, а в опосредованных переход от одного суждения к другому осуществляется посредством третьего.

Процесс познания идет от научной идеи к гипотезе, превращаясь впоследствии в закон или теорию.

Рассмотрим основные элементы теоретического уровня познания.

Идея - интуитивное объяснение явления без промежуточной аргументации и осознания всей совокупности связей. Идея вскрывает ранее не замеченные закономерности явления, основываясь на уже имеющихся о нем знаниях.

Гипотеза - предположение о причине, которая вызывает данное следствие. В основе гипотезы всегда лежит предположение, достоверность которого на определенном уровне науки и техники не может быть подтверждена.

Если гипотеза согласуется с наблюдаемыми фактами, то ее называют законом или теорией.

Закон - необходимые, устойчивые, повторяющиеся отношения между явлениями в природе и обществе. Законы бывают специфическими, общими и всеобщими.

Закон отражает общие связи и отношения, присущие всем явлениям данного рода, класса.

Теория - форма научного знания, дающая целостное представление о закономерностях и существенных связях действительности. Она возникает в результате обобщения познавательной деятельности и практики и представляет собой мысленное отражение и воспроизведение реальной действительности. Теория обладает рядом структурных элементов:

Факты - знание об объекте или явлении, достоверность которого доказана.

Аксиомы - положения, принимаемые без логического доказательства.

Постулаты - утверждения, принимаемые в рамках какой-либо научной теории за истинное, играющее роль аксиомы.

Принципы - основные исходные положения какой-либо теории, учения, науки или мировоззрения.

Понятия - мысли, в которых обобщаются и выделяются предметы некоторого класса по определенным общим (специфическим) признакам.

Положения - сформулированные мысли, высказанные в форме научного утверждения.

Суждения - мысли, выраженные в виде повествовательного предложения, которые могут быть истинными или ложными.

Основные методы научного познания

Понятие метод означает совокупность приемов и операций практического и теоретического освоения действительности. Это система принципов, приемов, правил, требований, которыми необходимо руководствоваться в процессе познания. Владение методами означает для человека знание того, каким образом, в какой последовательности совершать те или иные действия для решения тех или иных задач, и умение применять это знание на практики. эмпирический естествознание экосистема

Методы научного познания принято подразделять по степени их общности, т. е. по широте применимости в процессе научного исследования.

1. Всеобщие (или универсальные) методы, т.е. общефилософские. Эти методы характеризуют человеческое мышление в целом и применимы во всех сферах познавательной деятельности человека.

Всеобщих методов в истории познания - два: диалектический и метафизический.

Диалектический метод - это метод, исследующий развивающуюся, изменяющуюся реальную действительность. Он признает конкретность истины и предполагает точный учет всех условий, в которых находится объект познания.

Метафизический метод - метод, противоположный диалектическому, рассматривающий мир таким, каков он есть в данный момент, т.е. без развития.

2. Общенаучные методы характеризуют ход познания во всех науках, т. е. имеют весьма широкий, междисциплинарный спектр применения.

Различают два вида научного познания: эмпирический и теоретический.

Эмпирический уровень научного познания характеризуется исследованием реально существующих, чувственно воспринимаемых объектов. Только на этом уровне исследования мы имеем дело с непосредственным взаимодействием человека с изучаемыми природными или социальными объектами. На этом уровне осуществляется процесс накопления информации об исследуемых объектах, явлениях путем проведения наблюдений, выполнения разнообразных измерений, поставки экспериментов. Здесь производится также первичная систематизация получаемых фактических данных в виде таблиц, схем, графиков.

Теоретический уровень научного познания характеризуется преобладанием рационального момента - понятий, теорий, законов и других форм и "мыслительных операций". Объект на данном уровне научного познания может изучаться только опосредованно, в мысленном эксперименте, но не в реальном. Однако живое созерцание здесь не устраняется, а становится подчиненным аспектом познавательного процесса. На данном уровне происходит раскрытие наиболее глубоких существенных сторон, связей, закономерностей, присущих изучаемым объектам, явлениям путем обработки данных эмпирического сознания.

Эмпирический и теоретический уровни познания взаимосвязаны между собой. Эмпирический уровень выступает в качестве основы, фундамента теоретического. Гипотезы и теории формируются в процессе теоретического осмысления научных фактов, статистических данных, получаемых на эмпирическом уровне. К тому же теоретическое мышление неизбежно опирается на чувственно-наглядные образы (в том числе схемы, графики) с которыми имеет дело эмпирический уровень исследования.

3. Частно-научные методы, т.е. методы, применимы только в рамках отдельных наук или исследования какого-то конкретного явления. В частно-научных методах могут присутствовать наблюдения, измерения, индуктивные или дедуктивные умозаключения и т. д. Таким образом, частно-научные методы не оторваны от общенаучных. Они тесно связаны с ними, включают в себя специфическое применение общенаучных познавательных приемов для изучения конкретной области объективного мира. Вместе с тем частно-научные методы связаны и со всеобщим, диалектическим методом.

Познание начинается с наблюдения. Наблюдение - это целенаправленное изучение предметов, опирающееся в основном на такие чувственные способности человека, как ощущение, восприятие, представление. 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).

Научные наблюдения всегда сопровождаются описанием объекта познания. С помощью описания чувственная информация переводится на язык понятий, знаков, схем, рисунков, графиков и цифр, принимая тем самым форму, удобную для дальнейшей, рациональной обработки. Важно, чтобы понятия, используемые для описания, всегда имели четкий и однозначный смысл. По способу проведения наблюдения могут быть непосредственными (свойства, стороны объекта отражаются, воспринимаются органами чувств человека), и опосредованными (проводится с использованием тех или иных технических средств).

Эксперимент

Эксперимент - активное, целенаправленное и строго контролируемое воздействие исследователя на изучаемый объект для выявления и изучения тех или иных сторон, свойств, связей. При этом экспериментатор может преобразовывать исследуемый объект, создавать искусственные условия его изучения, вмешиваться в естественное течение процессов. Научный эксперимент предполагает наличие четко сформулированной цели исследования. Эксперимент базируется на каких-то исходных теоретических положениях, требует определенного уровня развития технических средств познания, необходимого для его реализации. И, наконец, он должен проводиться людьми, имеющими достаточно высокую квалификацию.

Существует несколько видов экспериментов:

• 1) лабораторные, 2) естественные, 3) исследовательские (дают возможность обнаружить у объекта новые, неизвестные свойства), 4) проверочные (служат для проверки, подтверждения тех или иных теоретических построений),
• 5) изолирующие, 6) качественные (позволяют лишь выявить действие тех или иных факторов на изучаемое явление), 7) количественные (устанавливают точные количественные зависимости) и т.д.

Измерение и сравнение

Научные эксперименты и наблюдения, как правило, включает в себя проведение разнообразных измерений. Измерение - это процесс, заключающийся в определении количественных значений тех или иных свойств, сторон изучаемого объекта, явления с помощью специальных технических устройств.

В основе операции измерения лежит сравнение. Чтобы провести сравнение нужно определить единицы измерения величины. Измерения подразделяют на статические и динамические. К статическим измерениям относят измерение размеров тел, постоянного давления и т. п. Примерами динамических измерения является измерение вибрации, пульсирующих давлений и т. п.

Методы теоретического познания

Абстрагирование заключается в мысленном отвлечении от каких-то менее существенных свойств, сторон, признаков изучаемого объекта с одновременным выделением, формированием одной или нескольких существенных сторон, свойств, признаков этого объекта. Результат, получаемый в процессе абстрагирования, именуют абстракцией. Переходя от чувственно-конкретного к абстрактному, теоретическому, исследователь получает возможность глубже понять изучаемый объект, раскрыть его сущность.

Идеализация. Мысленный эксперимент

Идеализация представляет собой мысленное внесение определенных изменений в изучаемый объект в соответствии с целями исследований. В результате таких изменений могут быть, например, исключены из рассмотрения какие-то свойства, стороны, признаки объектов. Так, широко распространенная в механике идеализация - материальная точка подразумевает тело, лишенное всяких размеров. Такой абстрактный объект, размерами которого пренебрегают, удобен при описании движения, самых разнообразных материальных объектов от атомов и молекул и до планет Солнечной системы. При идеализации объект может наделяться какими-то особыми свойствами, в реальной действительности неосуществимыми. Идеализацию целесообразно использовать в тех случаях, когда необходимо исключить некоторые свойства объекта, которые затемняют сущность протекающих в нем процессов. Сложный объект представляется в "очищенном" виде, что облегчает его изучение.

Мысленный эксперимент предполагает оперирование идеализированным объектом, которое заключается в мысленном подборе тех или иных положений, ситуаций, позволяющих обнаружить какие-то важные особенности исследуемого объекта. Всякий реальный эксперимент, прежде чем быть осуществленным на практике, сначала проделывается исследователем мысленно в процессе обдумывания, планирования.

Наука - двигатель прогресса. Без тех знаний, которые ежедневно передают нам ученые, человеческая цивилизация никогда бы не достигла хоть сколь-нибудь значимого уровня развития. Великие открытия, смелые гипотезы и предположения - все это продвигает нас вперед. Кстати, а каков механизм познания окружающего мира?

Общие сведения

В современной науке различают эмпирический и теоретический методы. Наиболее результативным следует признать первый из них. Дело в том, что эмпирический уровень научного познания предусматривает углубленное изучение непосредственно интересующего объекта, причем в этот процесс входит как само наблюдение, так и целый набор экспериментов. Как несложно понять, теоретический метод предусматривает познание объекта или явления посредством применения к нему обобщающих теорий и гипотез.

Нередко эмпирический уровень научного познания характеризуется множественными терминами, в которых фиксируются важнейшие характеристики исследуемого предмета. Нужно сказать, что данный уровень в науке особенно уважаем за то, что любое высказывание такого типа может быть проверено в ходе практического эксперимента. К примеру, к таким выражениям можно отнести данный тезис: "Насыщенный раствор поваренной соли можно изготовить, нагревая воду".

Таким образом, эмпирический уровень научного познания - это совокупность способов и методов изучения окружающего мира. Они (методы) основаны, прежде всего, на чувственном восприятии и точных данных измерительных приборов. Вот какие существуют уровни научного познания. Эмпирический, теоретический способы позволяют нам познавать различные явления, открывать новые горизонты науки. Так как они неразрывно связаны, было бы глупо рассуждать о каком-то из них, не рассказав про основные характеристики другого.

В настоящее время уровень эмпирического познания постоянно повышается. Проще говоря, ученые узнают и классифицируют все большие объемы информации, на основании которой и строятся новые научные теории. Конечно же, совершенствуются и способы, при помощи которых они получают данные.

Методы эмпирического познания

В принципе, о них можно догадаться самостоятельно, опираясь на сведения, которые уже были приведены в данной статье. Вот основные методы научного познания эмпирического уровня:

1. Наблюдение. Этот способ известен всем без исключения. Он предполагает, что сторонний наблюдатель будет только беспристрастно фиксировать все происходящее (в естественных условиях), не вмешиваясь в сам процесс.
2. Эксперимент. В чем-то схож с предыдущим методом, но в этом случае все происходящее помещено в жесткие лабораторные рамки. Как и в предыдущем случае, ученый часто является наблюдателем, который фиксирует результаты какого-то процесса или явления.
3. Измерение. Этот способ предполагает необходимость эталона. С ним сравнивается явление или объект для выяснения расхождений.
4. Сравнение. Схоже с предыдущим методом, но в данном случае исследователь просто сравнивает любые произвольные предметы (явления) между собой, не нуждаясь в эталонных мерах.

Вот мы вкратце и разобрали основные методы научного познания эмпирического уровня. А сейчас рассмотрим одни из них несколько более подробно.

Наблюдение

Нужно заметить, что оно бывает сразу нескольких видов, причем конкретный подбирает сам исследователь, ориентируясь на ситуацию. Давайте перечислим все разновидности наблюдения:

1. Вооруженное и невооруженное. Если вы имеет хоть какое-то понятие о науке, то знаете, что «вооруженным» называют такое наблюдение, при котором используются различные приборы и приспособления, которые позволяют с большей точностью фиксировать получаемые результаты. Соответственно, «невооруженным» называют наблюдение, которое осуществляется без применения чего-то подобного.
2. Лабораторное. Как видно из названия, осуществляется исключительно в искусственной, лабораторной среде.
3. Полевое. В отличие от предыдущего, выполняется исключительно в естественных условиях, «в поле».

Вообще, наблюдение хорошо как раз тем, что во многих случаях позволяет получать совершенно уникальную информацию (особенно полевое). Нужно заметить, что данный метод широко распространен далеко не у всех ученых, так как для его успешного применения необходимы немалое терпение, усидчивость и способность беспристрастно фиксировать все наблюдаемые объекты.

Вот чем характеризуется основной метод, который использует эмпирический уровень научного познания. Это приводит нас к мысли о том, что данный способ - сугубо практический.

Всегда ли важна непогрешимость наблюдений?

Как ни странно, но в истории науки есть немало случаев, когда важнейшие открытия становились возможными благодаря грубым ошибкам и просчетам в процессе наблюдения. Так, в XVI веке знаменитый астроном Тихо де Браге делал работу своей жизни, пристально наблюдая за Марсом.

Именно на основе этих бесценных наблюдений его ученик, не менее знаменитый И. Кеплер, формирует гипотезу об эллипсовидной форме планетарных орбит. Но! Впоследствии оказалось, что наблюдения Браге отличались редкой неточностью. Многие предполагают, что он намеренно дал ученику неправильные сведения, но суть от этого не меняется: если бы Кеплер использовал точную информацию, он бы никогда не смог создать цельную (и правильную) гипотезу.

В этом случае благодаря неточности удалось упростить изучаемый предмет. Обойдясь без сложных многостраничных формул, Кеплер смог выяснить, что форма орбит не круглая, как тогда предполагалось, а эллипсовидная.

Основные отличия от теоретического уровня познания

Напротив, все выражения и термины, которыми оперирует теоретический уровень познания, проверить на практике нельзя. Вот вам пример: "Насыщенный раствор солей можно изготовить, нагревая воду". В этом случае пришлось бы провести невероятное количество экспериментов, так как "раствор солей" не указывает на конкретное химическое соединение. То есть "раствор поваренной соли" - понятие эмпирическое. Таким образом, все теоретические высказывания неверифицируемы. Согласно Попперу, они фальсифицируемы.

Проще говоря, эмпирический уровень научного познания (в отличие от теоретического) весьма конкретен. Результаты опытов можно потрогать, понюхать, подержать в руках или увидеть графики на дисплее измерительных приборов.

Кстати, а какие существуют формы эмпирического уровня научного познания? На сегодняшний день их две: факт и закон. Научный закон - высшая форма эмпирической формы познания, так как он выводит основные закономерности и правила, в соответствии с которыми происходит природное или техническое явление. Под фактом понимается лишь то, что оно проявляется при определенном сочетании нескольких условий, но ученые в этом случае еще не успели сформировать стройную концепцию.

Связь эмпирических и теоретических данных

Особенность научного познания во всех областях состоит в том, что теоретические и эмпирические данные характеризуются взаимным проникновением. Нужно заметить, что абсолютным образом разделить эти понятия совершенно невозможно, что бы ни утверждали некоторые исследователи. К примеру, мы говорили об изготовлении раствора солей. Если человек имеет представления о химии, этот пример будет для него эмпирическим (так как он и сам знает о свойствах основных соединений). Если же нет - высказывание будет носить теоретический характер.

Важность эксперимента

Нужно твердо усвоить, что эмпирический уровень научного познания ничего не стоит без экспериментальной основы. Именно эксперимент - основа и первоисточник всех знаний, которые на данный момент накоплены человечеством.

С другой стороны, теоретические изыскания без практической основы вообще превращаются в беспочвенные гипотезы, которые (за редкими исключениями) не имеют абсолютно никакой научной ценности. Таким образом, эмпирический уровень научного познания не может существовать без теоретического обоснования, но и оно без эксперимента ничтожно. Для чего мы все это говорим?

Дело в том, что рассмотрение способов познания в этой статье следует осуществлять, предполагая фактическое единство и взаимосвязь двух методов.

Характеристики эксперимента: что это такое

Как мы уже неоднократно говорили, особенности эмпирического уровня научного познания заключаются в том, что результаты опытов можно увидеть или ощутить. Но чтобы это произошло, необходимо произвести эксперимент, который является буквально «сердцевиной» всего научного познания с древнейших пор и по сей день.

Термин произошел от латинского слова «экспериментум», которое как раз-таки означает «опыт», «проба». В принципе, эксперимент - это и есть апробирование некоторых явлений в искусственных условиях. Нужно помнить, что во всех случаях эмпирический уровень научного познания характеризуется стремлением экспериментатора как можно меньше влиять на происходящее. Это нужно для получения действительно «чистых», адекватных данных, по которым можно с уверенностью говорить о характеристиках изучаемого предмета или явления.

Подготовительная работа, приборы и оборудование

Чаще всего перед постановкой эксперимента необходимо провести обстоятельную подготовительную работу, от качества которой будет зависеть и качество полученной в результате опыта информации. Давайте поговорим о том, как обычно осуществляется подготовка:

1. Во-первых, разрабатывается программа, в соответствии с которой будет производиться научный опыт.
2. В случае необходимости ученый самостоятельно изготавливает необходимую аппаратуру и оборудование.
3. Еще раз повторяют все моменты теории, для подтверждения или опровержения которой и будет производиться эксперимент.

Таким образом, основная характеристика эмпирического уровня научного познания - наличие необходимого оборудования и приборов, без которых проведение эксперимента в большинстве случаев становится невозможным. И здесь мы говорим не о распространённой компьютерной технике, а о специализированных приборах-детекторах, которые измеряют весьма специфические условия окружающей среды.

Таким образом, экспериментатор всегда должен находиться во всеоружии. Речь тут не только о технической оснащенности, но и об уровне владения теоретическими сведениями. Не имея представления об изучаемом предмете, довольно сложно проводить какие-то научные эксперименты для его исследования. Нужно заметить, что в современных условиях многие эксперименты часто проводятся целой группой ученых, так как такой подход позволяет рационализировать усилия и распределить сферы ответственности.

Чем характеризуется изучаемый объект в экспериментальных условиях?

Изучаемое явление или предмет в эксперименте поставлены в такие условия, что они неизбежно будут воздействовать на органы чувств ученого и/или на регистрирующие приборы. Заметим, что реакция может зависеть как от самого экспериментатора, так и от характеристик используемого им оборудования. Кроме того, эксперимент далеко не всегда может дать все сведения об объекте, так как он проводится в условиях изоляции от окружающей среды.

Об этом очень важно помнить, рассматривая эмпирический уровень научного познания и его методы. Именно из-за последнего фактора так ценится наблюдение: в большинстве случаев только оно может дать реально полезные сведения о том, как тот или иной процесс происходит в естественных условиях природы. Такие данные зачастую невозможно получить даже в наиболее современной и отлично оборудованной лаборатории.

Впрочем, с последним утверждением все же можно поспорить. Современная наука сделала неплохой рывок вперед. Так, в Австралии изучают даже низовые лесные пожары, воссоздавая их протекание в особой камере. Такой подход позволяет не рисковать жизнями сотрудников, получая вполне приемлемые и качественные данные. К сожалению, это возможно далеко не всегда, потому как не все явления можно воссоздать (во всяком случае, пока что) в условиях научного учреждения.

Теория Нильса Бора

О том, что эксперименты в лабораторных условиях далеко не всегда точны, заявлял еще знаменитый физик Н. Бор. Но его робкие попытки намекнуть оппонентам о том, что средства и приборы в значительной степени влияют на адекватность получаемых данных, долгое время встречались коллегами крайне негативно. Они считали, что любое влияние прибора можно исключить, как-то изолировав его. Проблема состоит в том, что сделать это практически невозможно даже на современном уровне, не говоря уже о тех временах.

Конечно, современный эмпирический уровень научного познания (что это такое, мы уже говорили) высок, но фундаментальные законы физики нам обходить не суждено. Таким образом, задача исследователя состоит не только в банальном описании предмета или явления, но и в объяснении его поведения в различных условиях окружающей среды.

Моделирование

Ценнейшей возможностью изучить саму суть предмета является моделирование (в том числе компьютерное и/или математическое). Чаще всего экспериментируют в этом случае не над самим явлением или объектом, а над их максимально реалистичными и функциональными копиями, которые были созданы в искусственных, лабораторных условиях.

Если не очень понятно, поясним: исследовать торнадо гораздо безопаснее на примере его упрощенной модели в аэродинамической трубе. Затем полученные в ходе опыта данные сверяют с информацией о реальном смерче, после чего делаются соответствующие выводы.

В науке различают эмпирический и теоретический уровни исследования. Эмпирическое исследование направлено непосредственно на изучаемый объект и реализуется посредством наблюдения и эксперимента. Теоретическое исследование концентрируется вокруг обобщающих идей, гипотез, законов, принципов. Данные как эмпирического, так и теоретического исследования фиксируются в виде высказываний, содержащих эмпирические и теоретические термины. Эмпирические термины входят в высказывания, истинность которых может быть проверена в эксперименте. Таково, например, высказывание: "Сопротивление данного проводника при нагревании от 5 до 10 °C увеличивается". Истинность высказываний, содержащих теоретические термины, невозможно установить экспериментально. Чтобы подтвердить истинность высказывания "Сопротивление проводников при нагревании от 5 до 10 °C увеличивается", следовало бы провести бесконечное число экспериментов, что невозможно в принципе. "Сопротивление данного проводника" - эмпирический термин, термин наблюдения. "Сопротивление проводников" - теоретический термин, понятие, полученное в результате обобщения. Высказывания с теоретическими понятиями неверифицируемы, но они, по Попперу, фальсифицируемы.

Важнейшей особенностью научного исследования является взаимонагруженность эмпирических и теоретических данных. В принципе невозможно абсолютным образом разделить эмпирические и теоретические факты. В приведенном выше высказывании с эмпирическим термином использовались понятия температуры и числа, а они являются теоретическими понятиями. Измеряющий сопротивление проводников понимает происходящее, потому что он обладает теоретическими знаниями. С другой стороны, теоретические знания без экспериментальных данных не имеют научной силы, превращаются в беспочвенные умозрения. Согласованность, взаимонагруженность эмпирического и теоретического - важнейшая черта науки. Если указанное гармоническое согласие нарушается, то с целью его восстановления начинается поиск новых теоретических концепций. Разумеется, при этом уточняют и экспериментальные данные. Рассмотрим в свете единства эмпирического и теоретического основные способы эмпирического исследования.

Эксперимент - сердцевина эмпирического исследования. Латинское слово "экспериментум" буквально означает пробу, опыт. Эксперимент и есть апробирование, испытание изучаемых явлений в контролируемых и управляемых условиях. Экспериментатор стремится выделить изучаемое явление в чистом виде, с тем чтобы было как можно меньше препятствий в получении искомой информации. Постановке эксперимента предшествует соответствующая подготовительная работа. Разрабатывается программа эксперимента; если нужно, то изготавливаются специальные приборы, измерительная аппаратура; уточняется теория, которая выступает в качестве необходимого инструментария эксперимента.

Составляющими эксперимента являются: экспериментатор; изучаемое явление; приборы. В случае приборов речь идет не о технических устройствах типа компьютеров, микро- и телескопов, призванных усилить чувственные и рациональные возможности человека, а о приборах-детекторах, приборах-посредниках, фиксирующих данные эксперимента, испытывающих непосредственное влияние изучаемых явлений. Как видим, экспериментатор находится "во всеоружии", на его стороне, кроме всего прочего, профессиональный опыт и, что особенно важно, владение теорией. В современных условиях эксперимент чаще всего проводится группой исследователей, которые действуют согласованно, соизмеряя свои усилия и способности.

Изучаемое явление поставлено в эксперименте в условия, когда оно реагирует на приборы-детекторы (если специальный прибор-детектор отсутствует, то в качестве такового выступают органы чувств самого экспериментатора: его глаза, уши, пальцы). Эта реакция зависит от состояния и характеристик прибора. В силу этого обстоятельства экспериментатор не может получить сведения об изучаемом явлении как таковом, т. е. в изоляции от всех других процессов и объектов. Таким образом, средства наблюдения участвуют в формировании экспериментальных данных. В физике этот феномен вплоть до экспериментов в области квантовой физики оставался неизвестным, и его обнаружение в 20-х - 30-х годах XX в. было сенсацией. Длительное время разъяснение Н. Бора о том, что средства наблюдения влияют на результаты эксперимента , принималось в штыки. Оппоненты Бора считали, что эксперимент можно очистить от возмущающего влияния прибора, но это оказалось невозможным. Задача исследователя состоит не в том, чтобы представить объект как таковой, а в том, чтобы объяснить его поведение во всевозможных ситуациях.

Следует отметить, что в социальных экспериментах ситуация также не является простой, ибо испытуемые реагируют на чувства, мысли, духовный мир исследователя. Обобщая экспериментальные данные, исследователь должен не абстрагироваться от своего влияния, а именно с учетом его суметь выявить общее, сущностное.

Данные эксперимента так или иначе должны быть доведены до известных рецепторов человека, например, это происходит тогда, когда экспериментатор считывает показания измерительных приборов. Экспериментатор имеет возможность и вместе с тем вынужден задействовать присущие ему (все или некоторые) формы чувственного познания. Однако чувственное познание - это всего лишь один из моментов сложного познавательного процесса, который осуществляет экспериментатор. Эмпирическое познание неправомерно сводить к чувственному познанию.

Среди методов эмпирического познания часто называют наблюдение , которое порой даже противопоставляется методу экспериментирования. Имеется в виду не наблюдение как этап любого эксперимента, а наблюдение как особый, целостный способ изучения явлений, наблюдение астрономических, биологических, социальных и других процессов. Различие между экспериментированием и наблюдением в основном сводится к одному пункту: в эксперименте его условиями управляют, а в наблюдении процессы предоставлены естественному ходу событий. С теоретических позиций структура эксперимента и наблюдения одна и та же: изучаемое явление - прибор - экспериментатор (или наблюдатель). Поэтому осмысление наблюдения мало чем отличается от осмысления эксперимента. Наблюдение вполне можно считать своеобразным случаем эксперимента.

Интересной возможностью развития метода экспериментирования является так называемое модельное экспериментирование . Иногда экспериментируют не над оригиналом, а над его моделью, т. е. над другой сущностью, похожей на оригинал. Модель может иметь физическую, математическую или какую-то иную природу. Важно, чтобы манипуляции с нею давали возможность транслировать получаемые сведения на оригинал. Это возможно не всегда, а лишь тогда, когда свойства модели релевантны, т. е. действительно соответствуют свойствам оригинала. Полное совпадение свойств модели и оригинала никогда не достигается, причем по очень простой причине: модель не есть оригинал. Как шутили А. Розенблют и Н. Винер, лучшей материальной моделью кошки будет иная кошка, однако предпочтительнее, чтобы это была именно та же самая кошка. Один из смыслов шутки таков: на модели невозможно получить столь же исчерпывающие знания, как в процессе экспериментирования с оригиналом. Но иногда можно довольствоваться и частичным успехом, особенно если изучаемый объект недоступен немодельному эксперименту. Гидростроители, прежде чем возвести плотину через бурную реку, проведут модельный эксперимент в стенах родного института. Что касается математического моделирования, то оно позволяет относительно быстро "проиграть" различные варианты развития изучаемых процессов. Математическое моделирование - метод, находящийся на стыке эмпирического и теоретического. То же самое относится и к так называемым мысленным экспериментам, когда рассматриваются возможные ситуации и их последствия.

Важнейшим моментом эксперимента являются измерения, они позволяют получать количественные данные. При измерении сопоставляются качественно одинаковые характеристики. Здесь мы сталкиваемся с вполне типичной для научных исследований ситуацией. Сам процесс измерения, несомненно, является экспериментальной операцией. Но вот установление качественной одинаковости сопоставляемых в процессе измерения характеристик относится уже к теоретическому уровню познания. Чтобы выбрать эталон единицы величины, необходимо знать, какие явления эквивалентны друг другу; при этом предпочтение будет отдано тому эталону, который применим к максимально большому числу процессов. Длину измеряли локтями, ступнями, шагами, деревянным метром, платиновым метром, а теперь ориентируются на длины электромагнитных волн в вакууме. Время измеряли по движению звезд, Земли, Луны, пульсом, маятниками. Теперь время измеряют в соответствии с принятым эталоном секунды. Одна секунда равна 9 192 631 770 периодам излучения соответствующего перехода между двумя определенными уровнями сверхтонкой структуры основного состояния атома цезия. Как в случае с измерением длин, так и в случае измерения физического времени эталонами измерения избрали электромагнитные колебания. Такой выбор объясняется содержанием теории, а именно квантовой электродинамики. Как видим, измерение теоретически нагружено. Измерение может быть эффективно осуществлено лишь после выявления смысла того, что измеряется и каким образом. Чтобы лучше разъяснить сущность процесса измерения, рассмотрим ситуацию с оценкой знания студентов, допустим, по десятибалльной шкале.

Преподаватель беседует со многими студентами и ставит им оценки - 5 баллов, 7 баллов, 10 баллов. Студенты отвечают на разные вопросы, но преподаватель подводит все ответы "под общий знаменатель". Если сдавший экзамен информирует кого-то о своей оценке, то из этой краткой информации невозможно установить, что было предметом беседы преподавателя и студента. Не интересуются экзаменационной конкретикой и стипендиальные комиссии. Измерение, а оценка знаний студентов есть частный случай этого процесса, фиксирует количественные градации не иначе как в рамках данного качества. Различные ответы студентов преподаватель "подводит" под одно и то же качество, а уже затем устанавливает различие. 5 и 7 баллов в качестве баллов равнозначны, в первом случае этих баллов просто меньше, чем во втором. Преподаватель, оценивая знания студентов, исходит из своих представлений о существе данной учебной дисциплины. Студент тоже умеет обобщать, он мысленно подсчитывает свои неудачи и успехи. В итоге, однако, преподаватель и студент могут прийти к различным выводам. Почему? Прежде всего в силу того, что студент и преподаватель неодинаково понимают вопрос оценки знаний, они оба обобщают, но одному из них эта умственная операция удается лучше. Измерение, как уже отмечалось, теоретически нагружено.

Обобщим изложенное выше. Измерение А и В предполагает: а) установление качественной тождественности А и В; б) введение единицы величины (секунда, метр, килограмм, балл); в) взаимодействие А и В с прибором, который обладает той же качественной характеристикой, что А и В; г) считывание показаний прибора. Приведенные правила измерения используются при изучении физических, биологических и социальных процессов. В случае физических процессов измерительный прибор часто является вполне определенным техническим устройством. Таковы термометры, вольтметры, кварцевые часы. В случае биологических и социальных процессов дело обстоит сложнее - в соответствии с их системно-символической природой. Ее надфизический смысл означает, что и прибор должен обладать этим смыслом. Но технические устройства обладают лишь физической, а не системно-символической природой. Раз так, то они не годятся для непосредственного измерения биологических и социальных характеристик. Но последние поддаются измерению, и их действительно измеряют. Наряду с уже приведенными примерами весьма показателен в этой связи товарно-денежный рыночный механизм, посредством которого измеряют стоимость товаров. Нет такого технического устройства, которое бы не измеряло стоимость товаров непосредственно, но опосредованным путем, с учетом всей деятельности покупателей и продавцов, это удается сделать.

После анализа эмпирического уровня исследований нам предстоит рассмотреть органично связанный с ним теоретический уровень исследования.

Научное познание можно разделить на два уровня: теоретический и эмпирический. Первый основывается на умозаключениях, второй - на опытах и взаимодействии с исследуемым объектом. Несмотря на различную природу, эти методы обладают одинаково большим значением для развития науки.

Эмпирические исследования

В основе эмпирического познания лежит непосредственное практическое взаимодействие исследователя и изучаемого им объекта. Оно состоит из экспериментов и наблюдений. Эмпирическое и теоретическое познание противоположны - в случае с теоретическими исследованиями человек обходится лишь собственными представлениями о предмете. Как правило, такой способ является уделом гуманитарных наук.

Эмпирические же исследования не могут обойтись без приборов и приборных установок. Это средства, связанные с организацией наблюдений и экспериментов, но помимо них есть еще и понятийные средства. Их используют в качестве специального научного языка. Он обладает сложной организацией. Эмпирическое и теоретическое познание ориентированы на исследование явлений и возникающих между ними зависимостей. Проводя эксперименты, человек может выявить объективный закон. Этому также способствует изучение явлений и их корреляции.

Эмпирические методы познания

Согласно научному представлению эмпирическое и теоретическое познание состоит из нескольких методов. Это совокупность шагов, необходимых для решения определенной задачи (в данном случае речь идет о выявлении неизвестных прежде закономерностей). Первый эмпирический метод — это наблюдение. Оно представляет собой целенаправленное исследование предметов, которое в первую очередь опирается на различные органы чувств (восприятия, ощущения, представления).

На своем начальном этапе наблюдение дает представление о внешних характеристиках объекта познания. Однако конечная цель этого заключается в определении более глубоких и внутренних свойств предмета. Распространенное заблуждение заключается в идее о том, что научное наблюдение представляет собой пассивное далеко не так.

Наблюдение

Эмпирическое наблюдение отличается детальным характером. Оно может быть как непосредственным, так и опосредованным разными техническими устройствами и приборами (например, фотокамерой, телескопом, микроскопом и т. д.). По мере развития науки наблюдение становится все более комплексным и сложным. У этого метода есть несколько исключительных качеств: объективность, определенность и однозначность замысла. При использовании приборов дополнительную роль играет расшифровка их показаний.

В социальных и гуманитарных науках эмпирическое и теоретическое познание приживается неоднородно. Наблюдение в этих дисциплинах отличается особенной сложностью. Оно становится зависимым от личности исследователя, его принципов и жизненных установок, а также степени заинтересованности в предмете.

Наблюдение не может осуществляться без определенной концепции или идеи. Оно должно основываться на некой гипотезе и регистрировать определенные факты (при этом показательными будут только связанные между собой и репрезентативные факты).

Теоретические и эмпирические исследования отличаются друг от друга в деталях. Например, у наблюдения есть свои конкретные функции, которые не характерны для других методов познания. В первую очередь это обеспечение человека информацией, без которой невозможно дальнейшее исследование и выдвижение гипотез. Наблюдение - это топливо, на котором работает мышление. Без новых фактов и впечатлений не будет и новых знаний. Кроме того, именно с помощью наблюдения можно сопоставить и проверить истинность результатов предварительных теоретических исследований.

Эксперимент

Разные между собой теоретические и эмпирические методы познания отличаются еще и степенью своего вмешательства в изучаемый процесс. Человек может наблюдать за ним строго со стороны, а может проанализировать его свойства на собственном опыте. Эту функцию осуществляет один из эмпирических методов познания - эксперимент. По важности и вкладу в итоговый результат исследований он ничуть не уступает наблюдению.

Эксперимент — это не только целенаправленное и активное вмешательство человека в протекание исследуемого процесса, но и его изменение, а также воспроизведение в специально подготовленных условиях. Данный метод познания требует гораздо больше усилий, чем наблюдение. Во время эксперимента объект изучения изолируется от любого постороннего влияния. Создается чистая и незамутненная среда. Условия эксперимента полностью задаются и контролируются. Поэтому этот метод, с одной стороны, соответствует естественным законам природы, а с другой стороны, отличается искусственной, определенной человеком сущностью.

Структура эксперимента

Все теоретические и эмпирические методы имеют определенную идейную нагрузку. Не является исключением и эксперимент, который осуществляется в несколько стадий. В первую очередь происходят планирование и пошаговое построение (определяются цель, средства, тип и т. д.). Затем наступает этап осуществления эксперимента. При этом он происходит под совершенным контролем человека. По завершении активной фазы наступает очередь интерпретации результатов.

И эмпирическое, и теоретическое познание отличается определенной структурой. Для того чтобы состоялся эксперимент, требуются сами экспериментаторы, объект эксперимента, приборы и другое необходимое оборудование, методика и гипотеза, которая подтверждается или опровергается.

Приборы и установки

С каждым годом научные исследования становятся все сложнее. Им требуется все более современная техника, которая позволяет изучать то, что недоступно простым человеческим органам чувств. Если раньше ученые ограничивались собственным зрением и слухом, то теперь в их распоряжении есть невиданные прежде экспериментальные установки.

В ходе использования прибора он может оказать негативное воздействие на изучаемый объект. По этой причине результат эксперимента иногда расходится с его первоначальными целями. Некоторые исследователи пытаются нарочно достичь таких результатов. В науке подобный процесс называется рандомизацией. Если эксперимент принимает случайный характер, то его последствия становятся дополнительным объектом анализа. Возможность рандомизации — это еще одна черта, которой отличается эмпирическое и теоретическое познание.

Сравнение, описание и измерение

Сравнение - третий эмпирический метод познания. Эта операция позволяет выявлять различия и сходства объектов. Эмпирический, теоретический анализ не может осуществляться без глубоких знаний о предмете. В свою очередь, многие факты начинают играть новыми красками, после того как исследователь сопоставляет их с другой известной ему фактурой. Сравнение объектов проводится в рамках признаков, существенных для конкретного эксперимента. При этом предметы, которые сопоставляются по одной черте, могут быть несравнимыми по другим своим характеристикам. Данный эмпирический прием основывается на аналогии. Он лежит в основе важного для науки

Методы эмпирического и теоретического познания могут комбинироваться между собой. Но почти никогда исследование не обходится без описания. Эта познавательная операция фиксирует результаты ранее проведенного опыта. Для описания используются научные системы обозначения: графики, схемы, рисунки, диаграммы, таблицы и т. д.

Последний эмпирический метод познания - измерение. Оно осуществляется посредством специальных средств. Измерение необходимо для определения числового значения искомой измеряемой величины. Такая операция обязательно проводится согласно принятым в науке строгим алгоритмам и правилам.

Теоретическое познание

В науке теоретическое и эмпирическое знание имеет разные фундаментальные опоры. В первом случае это отстраненное использование рациональных методов и логических процедур, а во втором - прямое взаимодействие с объектом. Теоретическое познание использует интеллектуальные абстракции. Одним из важнейших его методов является формализация - отображение знания в символическом и знаковом виде.

На первом этапе выражения мышления используется привычный человеческий язык. Он отличается сложностью и постоянной изменчивостью, из-за чего не может быть универсальным научным инструментом. Следующая ступень формализации связана с созданием формализованных (искусственных) языков. У них есть конкретное предназначение - строгое и точное выражение знания, которого нельзя достичь с помощью естественной речи. Такая система символов может принимать формат формул. Он очень популярен в математике и других где нельзя обойтись без цифр.

С помощью символики человек исключает неоднозначное понимание записи, делает ее короче и яснее для дальнейшего использования. Без быстроты и простоты в применении своих инструментов не может обойтись ни одно исследование, а значит, и все научное познание. Эмпирическое и теоретическое изучение одинаково нуждается в формализации, но именно на теоретическом уровне она принимает исключительно важное и фундаментальное значение.

Искусственный язык, созданный в узких научных рамках, становится универсальным средством обмена мыслей и коммуникации специалистов. В этом заключается принципиальная задача методологии и логики. Эти науки необходимы для передачи информации в понятном, систематизированном виде, избавленном от недостатков естественного языка.

Значение формализации

Формализация позволяет уточнять, анализировать, разъяснять и определять понятия. Эмпирический и теоретический уровни познания не могут обойтись без них, поэтому система искусственных символов всегда играла и будет играть большую роль в науке. Обыденные и выражаемые в разговорном языке понятия кажутся очевидными и ясными. Однако в силу своей неоднозначности и неопределенности они не подходят для научных исследований.

Особенно важна формализация при анализе предполагаемых доказательств. Последовательность формул, основанных на специализированных правилах, отличается необходимой для науки точностью и строгостью. Кроме того, формализация необходима для программирования, алгоритмизации и компьютеризации знаний.

Аксиоматический метод

Еще один метод теоретического исследования - аксиоматический метод. Он является удобным способом дедуктивного выражения научных гипотез. Теоретические и эмпирические науки невозможно представить без терминов. Очень часто они возникают благодаря построению аксиом. Например, в эвклидовой геометрии в свое время были сформулированы основополагающие термины угла, прямой, точки, плоскости и т. д.

В рамках теоретического познания ученые формулируют аксиомы - постулаты, которые не требуют доказательства и являются исходными утверждениями для дальнейшего построения теорий. Примером такого положения может послужить идея о том, что целое всегда больше части. С помощью аксиом строится система вывода новых терминов. Следуя правилам теоретического познания, ученый может из ограниченного числа постулатов получить уникальные теоремы. В то же время намного эффективнее применяется для преподавания и классификации, чем для открытия новых закономерностей.

Гипотетико-дедуктивный метод

Хотя теоретические, эмпирические научные методы отличаются друг от друга, они часто используются совместно. Примером такого применения является С помощью него строятся новые системы тесно переплетенных гипотез. Ни их основе выводятся новые утверждения, касающиеся эмпирических, экспериментально доказанных фактов. Метод выведения заключения из архаичных гипотез называется дедукцией. Этот термин многим знаком благодаря романам о Шерлоке Холмсе. Действительно, популярный литературный персонаж в своих расследованиях часто пользуется дедуктивным методом, с помощью которого из множества разрозненных фактов строит стройную картину преступления.

В науке действует такая же система. У подобного способа теоретического познания есть своя четкая структура. В первую очередь происходит ознакомление с фактурой. Затем выдвигаются предположения о закономерностях и причинах изучаемого явления. Для этого используются всевозможные логические приемы. Догадки оцениваются согласно своей вероятности (из этого вороха выбирается наиболее вероятная). Все гипотезы проверяются на непротиворечивость логике и совместимость с основными научными принципами (например, законами физиками). Из предположения выводятся следствия, которые затем проверяются путем эксперимента. Гипотетико-дедуктивный метод - это не столько способ нового открытия, сколько метод обоснования научных знаний. Этим теоретическим инструментом пользовались такие великие умы, как Ньютон и Галилей.