Методы естественнонаучного познания

    В современном естествознании  разнообразные  научные методы разграничиваются по реальным основаниям. Здесь прежде всего выделяются те методы, которые используются на разных уровнях научного исследования, а именно – на эмпирическом и теоретическом уровням. Исходным здесь является эмпирический уровень исследования. Здесь выявилась целая группа методов. Рассмотрим важнейшие из них.

    Первым  по праву отмечают в этом списке наблюдение, как целенаправленное и  организованное восприятие внешнего мира, доставляющее первичный материал для научного исследования. Наблюдение бывает простым и сложным, непосредственным и опосредованным, смыкающимся с экспериментом. Наблюдение предполагает возможность использования приборов и инструментов, компенсируя таким образом естественную ограниченность человеческих органов чувств. Однако при этом в некоторых случаях (например, при изучении явлений микромира) возникает дополнительная необходимость учета "возмущающего" воздействия приборов на наблюдаемый объект. Все это заставляет исследователей корректировать результаты наблюдений, по возможности дублировать их и подтверждать другой информацией об объекте.

    Наблюдение  является, таким образом, первичным  и элементарным познавательным процессом на эмпирическом уровне познания.

    Точность  и определенность наблюдения может  быть существенно повышена при помощи измерения объекта, его свойств и отношений. Измерение представляет собой физический процесс определения численного значения некоторой величины путем сравнения ее с эталоном.

    Наблюдение, особенно с включением в него измерения, может натолкнуть исследователя на предположение о необходимой и закономерной, связи, однако само по себе оно совершенно недостаточно для, утверждения и доказательства такой связи. Конечно, опосредованность восприятия органов чувств с помощью приборов и инструментов, неограниченно расширяет возможности наблюдения, но не преодолевает некоторых других недостатков. Так, в наблюдении сохраняется зависимость наблюдателя от изучаемого процесса или явления. Наблюдатель не может, оставаясь в границах наблюдения, изменять объект, регулировать и неограниченно воспроизводить условия наблюдения, словом, управлять объектом и осуществлять строгий контроль над ним, и в этом смысле его активность в наблюдении носит относительный характер.

    Наблюдение  как метод познания применяется  там, где невозможен или очень затруднен эксперимент (астрономия, гидрология и т.д.), либо там, где поставлена задача исследования естественного функционирования или поведения объекта (психология, социология и т.д.). Наблюдение предполагает наличие программы исследования, формирующейся на основе прошлого опыта, прошлых наблюдений, установленных фактов, принятых концепций и т.д.

    Принято считать, что наблюдение складывается из следующих процедур: 1) определение задачи и цели (для чего, с какой целью?); 2) выбор объекта, предмета и ситуации (что наблюдать?); 3) выбор способа наблюдения (как наблюдать?); 4) выбор способов регистрации наблюдаемого явления (как вести запись?); 5) обработка и интерпретация полученной информации (каков результат?).

    Задачами  наблюдения могут быть предварительная ориентировка в объекте; выдвижение гипотезы; ее проверка; уточнение результатов, полученных с помощью других методов; иллюстрации,

    Наблюдаемые ситуации подразделяются на естественные и экспериментальные, управляемые  и неуправляемые наблюдателем, спонтанные и организованные, стандартные и нестандартные, нормальные и экстремальные и т.д.

    Способ  наблюдения определяется задачей, объектом и ситуацией. В гуманитарных дисциплинах  выделяется особый тип - включенное наблюдение, когда наблюдатель становится членом испытуемой группы. Кроме того, наблюдение может быть открытым и скрытым. По упорядоченности наблюдения могут быть случайными и систематическими, сплошными и выборочными; по характеру фиксации - констатирующими, оценивающими и смешанными. В психологии в качестве метода исследования используется самонаблюдение (интроспекция), являющееся частным случаем наблюдения.

    Наблюдение  как метод познания имеет недостатки. Личностные особенности исследователя, установки, интересы, психологические состояния могут значительно влиять на результаты наблюдения.

    Искажения воспринимаемого объекта тем  значительнее, чем сильнее исследователь  ориентирован на подтверждение своей  гипотезы. В результате происходит восприятие только части происходящего.

    Для достижения объективности результатов наблюдения необходимо соблюдение ряда нормативных требований. Первое необходимое (хотя и недостаточное) условие получения объективных данных наблюдения - требование интерсубъективности, т.е. данные наблюдения должны быть получены и зафиксированы другими наблюдателями.

      Иногда в науке употребляется  словосочетание "данные наблюдения". Может показаться, что они даны исследователю в готовом виде. Как правило, они являются результатом научного исследования. Данные наблюдения должны быть очищены от всевозможных наслоений: науку интересуют только объективные, интерсубъективные данные. В качестве таковых в нее включаются не ощущения и восприятия человека, а результаты их рациональной переработки, представляющие собой синтез чувственных восприятий с теоретическими представлениями. Обработка данных происходит как путем их переработки с позиций теоретических представлений, так и с помощью статистической теории ошибок наблюдения. Данные подвергаются стандартизации и систематизации, сводятся в таблицы, диаграммы, графики.

    В научном познании наблюдение призвано выполнять следующие основные функции: 1) обеспечение эмпирической информацией, необходимой для постановки проблем и выдвижения гипотез; 2) проверка гипотез и теорий; 3) в терминах наблюдения происходит сопоставление результатов, полученных в ходе теоретического исследования, проверяется их адекватность и истинность.

    В отличие от наблюдения эксперимент  характеризуется целенаправленным воздействием на объект исследования. Эксперимент является одной из сфер человеческой практики, в которой подвергается проверке истинность выдвигаемых гипотез или выявляются закономерности объективного мира. Эксперимент - это метод научного познания, который характеризуется активным вмешательством исследователя в изучаемый процесс. Экспериментальное изучение объекта или явления имеет определенные преимущества по сравнению с наблюдением, так как позволяет изучать явления в "чистом виде" при помощи устранения побочных факторов; при необходимости испытания могут повторяться и организовываться так, чтобы исследовать отдельные свойства объекта, а не их совокупность. Основная цель экспериментального исследования - получение принципиально новой информации. Эксперимент сложнее наблюдения, он открывает большие познавательные возможности для исследователя, чем наблюдение.

    К числу важных проблем, требующих  привлечения экспериментального метода, относится, прежде всего, опытная проверка гипотез и теорий. Это самая существенная функция эксперимента в научном исследовании. Не менее важную роль эксперимент играет при формировании новых гипотез и теоретических представлений.

    Какой бы эксперимент, однако, ни осуществлялся, он всегда выступает лишь определенным звеном в процессе научного, исследования. План проведения эксперимента, интерпретация его результатов требуют обращения к теории. Без теории невозможно никакое экспериментальное исследование.

    Единой  классификации экспериментов не существует. Однако выделено и описано  множество типов и видов экспериментального исследования. По характеру исследуемого объекта принято различать физические, биологические и т.п. эксперименты. По основной цели различают проверочные (эмпирическая проверка некоторой гипотезы, теории) и поисковые (сбор необходимой эмпирической информации для построения или уточнения какой-либо догадки, гипотезы).

    Эксперимент называют прямым, если объектом служит непосредственно реально существующий предмет или процесс. В тех  случаях, когда прямое экспериментальное  исследование самого объекта невозможно или затруднено, экономически нецелесообразно или почему-либо нежелательно, прибегают к так называемому модельному эксперименту, в котором исследованию подвергается уже не сам объект, а замещающая его модель.

      Модель - реально существующая или  мысленно представляемая система, которая, замещая в познавательных процессах оригинал, находится с ним в отношении сходства (подобия). Модели могут быть материальными и мысленными. Результаты, полученные при изучении моделей (например, испытание моделей турбин, плотин и т.д.), в дальнейшем обобщаются на сами предметы.

    В последнее время широкое распространение  получили эксперименты с использованием ЭВМ. Они важны тогда, когда реальные системы не допускают ни прямого экспериментирования, ни экспериментирования с помощью материальных моделей. С помощью ЭВМ "проигрываются" ситуации благодаря построению логико-математической модели изучаемой системы.

    По  методу и результату эксперименты подразделяются на качественные и количественные. Качественные эксперименты, как правило, предпринимаются для выявления воздействия тех или иных факторов на исследуемый процесс без установления точной количественной зависимости между ними. Обычно они носят поисковый характер.

      Количественные эксперименты проводятся  для обеспечения точного измерения  всех существенных факторов, влияющих на поведение изучаемого объекта или ход процесса. Обычно качественные и количественные эксперименты представляют последовательные этапы в познании явлений и характеризуют степень проникновения в сущность этих явлений.

    Рассмотрим  вторую группу методов эмпирического уровня, предполагающих работу с полученной эмпирической информацией -научными фактами, которые необходимо обработать, систематизировать, осуществить первичное обобщение и т.д.

    Это – анализ и синтез, индукция и  дедукция, аналогия, систематизация классификация. Применяя данную группу методов, исследователь работает уже  с самим знанием, не обращаясь непосредственно к событиям действительности, упорядочивая полученные данные, стремясь обнаружить закономерные отношения, высказать предположения о существовании этих отношений.

    Изучение  научных фактов начинается с их анализа. Анализ - метод познания при помощи расчленения или разложения предметов исследования (объектов, свойств и т.д.) на составные части. Разложение имеет целью переход от изучения целого к исследованию его частей и осуществляется посредством абстрагирования от связей частей друг с другом, т.е. от структуры объекта.

    Но  анализ не является конечной целью  научного исследования, которое стремится  воспроизвести целое, понять его внутреннюю структуру, характер его функционирования, закон его развития. Эта цель достигается последующим теоретическим и практическим синтезом.

    Синтез - метод исследования, состоящий  в соединении, воспроизведении связей отдельных частей, элементов сложного явления и постижении целого в единстве. Анализ и синтез имеют свои объективные основы в строении и закономерностях самого материального мира. В объективной действительности существуют целое и его части, единство и различия, непрерывность и дискретность, постоянно происходящие процессы распада и соединения, разрушения и создания. Во всех науках осуществляется аналитико-синтетическая деятельность, при этом в естествознании она может осуществляться не только мысленно, но и практически.

    Анализ  и синтез взаимно предполагают и дополняют друг друга. В конечном счете, анализ предполагает синтез, а синтез невозможен без предварительного анализа системы.

    Простое разложение каких-либо объектов на отдельные  части, не имеющее целью понимание  объекта как целого, строго говоря, не является аналитическим процессом. Ребенок, разбивающий игрушку для того, чтобы выяснить, что у нее внутри, не осуществляет анализа, а делает возможным только доступ к объекту познания. Иное дело, когда исследователь осуществляет расчленение образца для изучения, скажем, его химического состава. Состав образца выступает уже как целостная его характеристика. В этом случае уместно говорить о процессе анализа.

    По  своей сущности анализ всегда выступает  как метод познания целого, а не просто отдельных его элементов. Поэтому он не только невозможен без синтеза, но с самого начала его предполагает. Изучение же отдельных элементов есть только момент в процессе познания целого.

    Сам переход от анализа фактов к теоретическому синтезу осуществляется с помощью методов, которые, дополняя друг друга, составляют содержание этого сложного скачка. Одним из таких методов является индукция - метод перехода от знания отдельных фактов к знанию общего, к эмпирическому обобщению и установлению общего положения, отражающего закон или другую существенную связь. Характерным для опытных наук методом исследования является индукция. В основе индукции лежат индуктивные умозаключения.

    Непосредственная  основа индуктивного умозаключения - повторяемость  признаков в ряду предметов определенного класса. Заключение по индукции представляет собой вывод об общих свойствах всех предметов, относящихся к данному классу, на основании наблюдения достаточно широкого множества единичных фактов. В индукции использовано положение о том, что во всяком научном явлении есть нечто общее, выступающее как объективная закономерность. Индуктивный вывод направлен на выявление этой закономерности.