Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Эксперимент. Эксперимент по структуре сложнее наблюдения




Доверь свою работу кандидату наук!
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Эксперимент по структуре сложнее наблюдения. Экспериментатор воздействует на объект исследования. Воздействие это целенаправленное и контролируемое. Исследователю дано право изменять как условия изучения, так и сам объект. Экспериментатор может вмешиваться в процессы. Целью же является выявление каких-то сторон, свойств и связей. Внутри эксперимента как целого можно найти и другие более простые методы, например, измерение, наблюдение. Ему присущи некоторые особенности:

· объект можно изучать в более простом, идеализированном виде;

· объект можно ставить в различные условия;

· для эксперимента характерна воспроизводимость.

Цели у экспериментов тоже могут быть разные. Это может быть проверка известных законов, или выявление новых фактов. За проверку как раз и отвечают проверочные эксперименты. Направляя объект в определенные условия, можно добиться нужных результатов. Выявлением новых же фактов занимаются исследовательские эксперименты. На выходе такой эксперимент может дать выводы о новых объектах или о свойствах уже известного объекта.

Эксперимент включает в себя обязательный процесс измерения. Именно измерение определяет количественные значения тех или иных свойств и фактов, полученных исследователями.

Эксперименты так же делятся и по типу деятельности:

· качественный эксперимент устанавливает факт самих фактов;

· количественный эксперимент устанавливает количественные параметры данных фактов;

· мысленный эксперимент можно назвать предварительным, так как он проходит в воображении и позволяет реализовать то, что трудно в реально эксперименте. Мысленный эксперимент является предвестником реальных.

Рассказывая про эксперимент, стоит упомянуть о В. В. Налимове и его труде «Теория эксперимента»[6]. Под влиянием идеи математической статистики формируется теория эксперимента. Ведь в современной физике невозможно что-либо создавать без надлежащего математического аппарата.

Большинство экспериментаторов сначала проводят наблюдения, ставят опыты, запускают на пробный пробег установки и лишь потом, когда весь материал собран, начинают думать о том, как его обработать, как извлечь нужную информацию. Они, конечно, знают, что есть методы математической статистики, но вспоминают о них после проведения экспериментов. Трудно даже представить себе, какой колоссальный ущерб это приносит! Теряется зря время, средства и, чаще, чем мы думаем, престиж: многие работы отклоняются и даже закрываются вследствие неграмотно спланированных и потому не принесших успеха экспериментов.

В то же время сегодняшний арсенал математической статистики достаточно обширен для использования его на всех этапах эксперимента от предварительного опробования и составления плана эксперимента до содержательного построения модели явления или процесса с целью его оптимизации или изучения механизма явления. Фактически можно говорить о создании за последнее десятилетие теории эксперимента, основой которой является математический аппарат, применение которой на всех этапах обеспечивает значительный выигрыш и в числе необходимых опытов, и в их информативности, и в понимании существа проводимой работы.

Вся система эксперимента описана в виде плохо организованной системы познания. От закона, полученного, как вариант, экспериментально дается плавный переход к новому завершению эксперимента – модели.

Эксперимент всегда связан с каким-либо предметом, моделью. В труде автор до описания эксперимента сначала рассказывает о них. Сравниваются модели (как заменители) с законами и гипотезами как основой физического эксперимента.

«Закон может быть либо безусловно верен, либо безусловно неверен, и тогда просто отвергается. Нельзя говорить о хороших и плохих законах — такое утверждение просто лишено смысла» [6. с. 13]. Нельзя одно и то же явление объяснить несколькими законами.

К моделям же нельзя применить понятие абсолютности. Любая модель дает лишь представление о объекте или системе. Причем представление лишь в заданных условиях.

Модель как понятие отличается и от гипотезы [6. с. 13]. Гипотез может быть несколько. И каждому явлению может соответствовать несколько гипотез.

Исследователь должен выдвинуть несколько гипотез (или хотя бы одну), а статистические методы могут дать ему основания для выбора или отклонения выдвинутых гипотез.

Так же в книге стоит цель разрушить превратное и слишком широко распространенное представление о том, что с позиций экспериментатора математическая статистика — это только некоторый набор более или менее полезных рецептов, к которым надо лишь изредка обращаться.

Стоит отметить и об особом описании понятия последовательного эксперимента.

В математической статистике глубокое развитие получила интуитивно достаточно очевидная концепция последовательного эксперимента. Смысл ее, грубо говоря, заключается в том, что нужно использовать последовательную — шаговую стратегию. После каждого шага производится анализ результатов, и на основании этого анализа принимается решение о дальнейшей деятельности. Исследователь отказывается от попытки заранее задать строго фиксированную схему проведения эксперимента — принимаемая им стратегия предусматривает возможность принятия решений в зависимости от результатов, получаемых на отдельных этапах исследования.

Концепция последовательного эксперимента была создана Вальдом в 1281 и 1943 г. Он сумел формализовать прием, которым и раньше в какой-то мере пользовались способные экспериментаторы. Вальд показал эффективность и сходимость последовательного анализа. Эта концепция оказала большое идейное влияние на развитие статистических методов исследования. Она, может быть, наиболее ярко проявилась в задачах планирования так называемых экстремальных экспериментов. В задачах такого рода исследователь, варьируя многие переменные, ищет и задает параметры протекания для технологического процесса. Поиск экстремума производится последовательно, шаг за шагом. Исследователь в зависимости от сведений и ранее полученных результатов прибегает последовательно к различным методам и т. д. Здесь каждый последующий шаг определяется ранее полученными результатами.

После того как эксперимент поставлен и получены результаты, возникает еще одна задача — представить эти результаты в компактной форме, удобной для опубликования, хранения и сопоставления с другими данными. Результат каждого эксперимента всегда несвободен от некоторого элемента неопределенности. Раньше исследователь пытался дать известное представление о достоверности своих результатов путем пространного описания условий проведения эксперимента. Теперь этого сделать нельзя — публикации приходится представлять в предельно краткой форме. Это заставляет оценивать элемент неопределенности при помощи числа, обращаясь к статистическому анализу результатов наблюдений. После появления ЭВМ математическая статистика в значительной степени стала экспериментальной наукой.

Так же введено понятие так называемых факторных, экстремальных и отсеивающих экспериментов.

Хочется сказать несколько слов о сравнении активного и пассивного эксперимента. В одном случае исследователь активно вмешивается в эксперимент, в другом — пассивно наблюдает за тем, как эксперимент ведет природа. Опыт показал, что многомерный регрессионный анализ, примененный при обработке результатов пассивного наблюдения, редко дает интересные результаты. В активном эксперименте измеряется отдача от варьируемых нами переменных, тогда как в пассивном эксперименте измеряется отклик, который обусловлен не только исследуемыми переменными. В любой реальной ситуации всегда имеется множество независимых переменных, которые по тем или иным причинам нельзя включать в рассмотрение — эти переменные мы будем здесь называть ненаблюдаемыми. В активном эксперименте, как бы он ни был организован, наблюдаемые переменные всегда практически некоррелированы с ненаблюдаемыми, и поэтому оценки коэффициентов регрессии оказываются несмещенными. В пассивном эксперименте наблюдаемые независимые переменные, как правило, сильно коррелированы с ненаблюдаемыми, что ведет к смещению оценок. Смещение может быть столь сильным, что анализ иногда теряет всякий смысл.

В заключении автор говорит о метаязыках эксперимента. Одновременно с развитием и углублением специфических языков науки наблюдается тенденция создания метаязыков, т. е. языков, стоящих над специфическими языками узких областей знаний. Метаязык отнюдь не отменяет и не подменяет специфические языки науки. В системе этого языка формулируются высказывания о понятиях и представлениях отдельных языков науки. На метаязыках формулируются суждения, общие для многих, существенно различных подразделов науки. Так создаются метатеории.

Таким метаязыком все в большей степени становится сейчас язык математики, или, точнее, языки математики, поскольку математика сама по себе достаточно широкая и разнородная дисциплина.

Проф. В. В. Налимов сделал очень важное дело: он собрал воедино вопросы, относящиеся к использованию идей математической статистики в практике экспериментирования, показал, как складывается здание математической теории эксперимента, посвятил много места рассказу об основных концепциях математической статистики, логике развития ее идей.

Я.И. Хургин в своей рецензии на данную книгу написал: «Еще раз хочется повторить: каждому экспериментатору необходимо, а теоретику полезно прочитать или хотя бы просмотреть эту остро написанную книгу. И поэтому ясно, что книга, тираж которой невелик, требует не столько мелких поправок, сколько переиздания в кратчайший срок» [10. с. 376].

При обсуждении эксперимента интерес так же приобрел труд Карнапа Р. «Философские основания физики. Введение в философию науки» [5]. В ней, хоть и вкратце, он описывает общие понятия экспериментального метода и его понимание.

Для современной науки характерно обращение особого внимания к «экспериментальным методам» познания. Все эти методы основываются, в конечном счете, на наблюдении. Оно же в свою очередь зависит от роли экспериментатора: пассивной или активной.

«Вместо того чтобы ждать, когда природа обеспечит нам ситуацию для наблюдения, мы пытаемся создать такую ситуацию. Короче, мы делаем эксперименты» [5. с. 86].

Эксперимент не универсален. Где-то он применим, где-то возможен только мысленный вариант, где-то он невозможен. Например, астрономические объекты вне пределов нашей досягаемости. Можно смоделировать условия и ситуации, но это будет эксперимент не в астрономии, а в физике.

Автор проводит сравнение эксперимента в физике с экспериментом в общественных науках. В этих науках наиболее сильно проявляется ограниченность эксперимента. Например, эксперимент по отключению электричества в мегаполисе. Ученый не будет проводить эксперимент, так как будут возмущения среди населения. Люди просто не позволят ему совершить подобные исследования.

Ясно дается понять, что эксперимент различен в разных науках и проводится в зависимости от разумных замыслов ученых. Эксперименты в области физики по данному параметру ушли далеко относительно своих аналогов.

Далее автор расписывает уже конкретную ситуацию эксперимента физического. Если есть измеряемые количественные понятия, то экспериментальный метод проявит себя со всей мощью. Задета тема планирования эксперимента. Первым этапом планирования является определение основных и существенных факторов. Остальные должны быть оставлены как несуществующие. Вторым этапом является построение самого эксперимента. Задание параметров эксперимента делается таким образом, чтобы часть факторов стали константами, а другая часть стали изменяемыми.

Конечным этапом станет объединение факторов и их последующий анализ с целью выявления и создания законов. Огромное количество составляющих усложнит процесс, и поэтому с самого начала задается группирование факторов в более простые законы. И именно из них собирается один единый общий закон.

Как пример приведен эксперимент о связи температуры, давления и объема. Именно благодаря сортировке факторов на постоянные и изменяемые можно характеризовать зависимости между ними.

Затем автор начинает говорить о качественных экспериментах как более слабых и менее полезных для общности предсказаний. И снова показан пример на газе. Далее автор более подробно останавливается на измерениях.

В данной книге эксперимент показан со стороны его простоты. Разъяснены его слабые и сильные стороны.

Наблюдение и его составляющие, эксперимент и его слагаемые – все это составные части эмпирического уровня познания.

На теоретическом уровне же необходимо работать уже с эмпирическими данными, но в «абстрагированном» пространстве вне объекта исследования. Так можно зафиксировать объект таким, какой он есть, и фиксировать процессы его изменения.

 







Дата добавления: 2015-09-18; просмотров: 537. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2022 год . (0.021 сек.) русская версия | украинская версия