Эмпирические методы научного познания

В свое время в античной Греции всякая трудовая деятельность почиталась уделом рабов, а свободный человек, гражданин мог заниматься лишь политикой, военным делом или размышлять о беспредельном и непреходящем. Даже славного Архимеда из Сиракуз многие граждане порицали за то, что он сам изготавливал приборы и инструменты для своих опытов и тем самым унижался до ручного труда. Возможно поэтому античные мыслители много занимались философскими умозрениями и совсем мало – научными исследованиями. Наука же Нового времени провозгласила, что именно опыт, эксперимент, а не голое умозрение, только и способны дать подлинное знание о мире. Поэтому науку Нового времени часто называют экспериментальной, а эмпирические методы познания занимают в ней чрезвычайно важное место.

Наиболее простым и распространенным из них является наблюдение.

Научным наблюдением называется восприятие предметов и явлений действительности, осуществляемое с целью их познания.

Таким образом, когда вы просто любуетесь закатом, услаждаете свой слух пением Ляписа-Трубецкого или вдыхаете тонкий аромат розы, то это не будет научным наблюдением – здесь нет познания. В акте научного наблюдения всегда присутствуют: 1) объект наблюдения; 2) субъект; 3) средства; 4) условия наблюдения; 5) система знания, исходя из которой задают цель наблюдения и интерпретируют его результаты. Все эти компоненты акта наблюдения следует учитывать при сообщении результатов наблюдения, для того чтобы его мог повторить любой другой наблюдатель.

Важнейшим требованием к научному наблюдению является требование интерсубъективности: научное наблюдение должно быть таким, чтобы его смог повторить любой другой наблюдатель с одинаковым результатом. Лишь при соблюдении этого требования результат наблюдения будет включен в науку. Интерсубъективность наблюдения важна потому, что она свидетельствует об объективности результата наблюдения. Если все наблюдатели, повторившие некоторое наблюдение, получили один и тот же результат, то это дает нам основание считать его объективным научным свидетельством, а не ошибкой отдельного наблюдателя. Конечно, интерсубъективность наблюдения не может с достоверностью обосновать его результата, т.к. заблуждаться могут все наблюдатели (если все они, например, исходят из одних и тех же ложных теоретических предпосылок), однако интерсубъективность предохраняет нас от ошибок того или иного конкретного наблюдателя.

Наблюдения разделяются на непосредственные и косвенные. При непосредственном наблюдении ученый наблюдает сам избранный объект, например, извержение вулкана или танец пчел. Однако далеко не всегда это возможно. Например, объекты квантовой механики или многие объекты астрономии невозможно наблюдать непосредственно. О свойствах таких объектов мы можем судить лишь на основании их взаимодействия с другими объектами. Подобного рода наблюдения называют косвенными. Косвенное наблюдение опирается на предположение об определенной закономерной связи между свойствами ненаблюдаемых объектов и наблюдаемыми проявлениями этих свойств и содержит логический вывод о свойствах ненаблюдаемого объекта на основе наблюдаемого эффекта его действия. Например, изучая поведение элементарных частиц, физик непосредственно наблюдает лишь их треки в камере Вильсона, которые представляют собой результат взаимодействия элементарной частицы с молекулами пара, заполняющего камеру. По характеру треков физик судит о поведении и свойствах изучаемой частицы. В современной науке косвенные наблюдения получают все большее распространение по мере того, как увеличивается число приборов, используемых при наблюдении, и расширяется сфера изучаемых объектов. Наблюдаемый предмет воздействует на прибор, а ученый непосредственно наблюдает лишь результат взаимодействия предмета с прибором.

Измерением называют процесс представления свойств реальных объектов в виде числовой величины. В самом общем виде величиной можно назвать все то, что бывает больше или меньше, что может быть присуще объекту в большей или меньшей степени; числовая величина – такая, которая может быть выражена числом. Таким образом, измерение есть установление числового соотношения между свойствами объектов.

В процессе измерения, т.е. в процессе приписывания чисел свойствам объектов, нужно соблюдать определенные правила, для того чтобы результат измерения мог претендовать на интерсубъективную значимость. Эти правила называются правилами измерения. Пусть Q обозначает некоторую степень измеряемого свойства, U - единицу измерения и q - числовое значение соответствующей величины. Тогда результат измерения можно выразить следующим образом: Q = q U. Это уравнение называется основным уравнением измерения. Для того чтобы в соответствии с этим уравнением приписать некоторое числовое значение измеряемой величине, руководствуются следующими правилами.

1. Правило эквивалентности: если физические значения измеряемых величин равны, то должны быть равны и их числовые выражения.

2. Если физическое значение одной величины меньше (больше) физического значения другой величины, то числовое выражение первой должно быть меньше (больше) числового выражения второй.

3. Правило аддитивности: числовое значение суммы двух физических значений некоторой величины должно быть равно сумме числовых значений этой величины.

Величины, соединение которых подчиняется указанному правилу, называются аддитивными. Таковы, например, вес, длина, объем в классической физике. Если соединить вместе два тела, то вес получившейся совокупности будет равен сумме весов этих тел. Величины, не подчиняющиеся указанному правилу, называются неаддитивными. Примером неаддитивной величины может служить температура. Если соединить вместе два тела с температурой, скажем, 20 градусов и 50 градусов, то общая температура этой пары тел вовсе не будет равна 70 градусам. Существование неаддитивных величин показывает, что при обращении с количественными понятиями мы должны учитывать, какие конкретные свойства обозначаются этими понятиями, ибо эмпирическая природа этих свойств накладывает ограничения на операции, производимые с соответствующими количественными величинами.

4. Правило единицы измерения.

Мы должны выбрать некоторое тело или легко воспроизводимый процесс и охарактеризовать единицу измерения посредством этого тела или процесса. Для температуры, скажем, задают шкалу измерения, выбирая две крайние точки, например, точку замерзания воды и точку ее кипения, и разделяют отрезок трубки между этими точками на определенное количество частей. Каждая такая часть будет единицей измерения температуры – градусом. Единицей измерения длины является метр, времени – секунда. Хотя единицы измерения выбираются произвольно, однако на их выбор накладываются определенные ограничения. Тело или процесс, избранные в качестве единиц измерения, должны сохранять неизменными свои размеры, форму, периодичность. Поэтому в качестве реальных эталонов измерения выбирают как можно более устойчивые к внешним воздействиям тела и процессы.

Важнейшим методом эмпирического познания является эксперимент, включающий в себя все другие эмпирические процедуры.

Эксперимент есть непосредственное материальное воздействие на реальный объект или окружающие его условия, осуществляемое с целью познания этого объекта.

В эксперименте выделяют следующие элементы: 1) цель эксперимента; 2) объект экспериментирования; 3) условия, в которых находится или в которые помещается объект; 4) средства эксперимента; 5) материальное воздействие на объект или условия его существования. Каждый из этих элементов может быть положен в основу классификации экспериментов. Например, эксперименты можно разделять на физические, химические, биологические и т.п. в зависимости от различия объектов экспериментирования. Одна из наиболее простых классификаций основывается на различиях в целях эксперимента.

Целью эксперимента может быть установление каких-либо закономерностей или обнаружение фактов. Эксперименты, производимые с такой целью, называются поисковыми. Результатом поискового эксперимента является новая информация об изучаемой области. Однако чаще эксперимент проводится с целью проверки некоторой гипотезы или теории. Такой эксперимент называется проверочным. Ясно, что нельзя провести резкую границу между этими двумя видами экспериментов. Один и тот же эксперимент может быть поставлен для проверки гипотезы и в то же время дать неожиданную информацию об изучаемых объектах. Точно так же и результат поискового эксперимента может заставить нас отказаться от принятой гипотезы или, напротив, даст эмпирическое обоснование нашим теоретическим рассуждениям. В современной науке один и тот же эксперимент все чаще обслуживает разные цели.

Следует подчеркнуть, что наблюдение, измерение и эксперимент, хотя и тесно связаны с теоретическими допущениями, являются разновидностями практической деятельности. Осуществляя рассмотренные эмпирические процедуры, мы выходим за рамки чисто логических рассуждений и обращаемся к материальному взаимодействию с реальными вещами. В конечном итоге только через посредство такого взаимодействия получают подтверждение или опровержение наши представления о действительности. В эмпирических познавательных процедурах наука вступает в непосредственный контакт с описываемой ею реальностью – именно в этом заключается громадное значение наблюдения, измерения и эксперимента для научного познания.