Научный эксперимент

Другим важнейшим методом получения в науке достоверной чувственной информации о познаваемом объекте является научный эксперимент. Конечно, проведение любого научного эксперимента (особенно сложного) всегда основано на использовании множества научных приборов и различных тестирующих средств. Однако между научным наблюдением и научным экспериментом имеется существенное различие. Эксперимент — это исследование отдельных материальных систем и процессов путем контролируемого материального воздействия на них и последующего наблюдения за происходящими в них изменениями в результате оказанного воздействия. Эксперимент как средство познания использовался (наряду с систематическим наблюдением) с незапамятных времен, а в физическом познании его сознательно и широко применял знаменитый древнегреческий ученый Архимед. Однако в качестве основного метода научного исследования эксперимент был признан лишь в эпоху Возрождения и в Новое время (Леонардо да Винчи, Г. Галилей, Р. Бойль, Ф. Парацельс, Р. Гук и др.). Это стало возможным только тогда, когда главная цель научного познания сместилась из теоретико-мировоззренческой плоскости в плоскость практического предназначения науки. Соответственно целью науки была провозглашена не абстрактная объективная истина, а конкретное практически полезное знание — практическая истина («Знание — сила», Ф. Бэкон). Слово «эксперимент» пришло в новоевропейскую науку из словаря средневековой инквизиции, где буквально означало «пытку» — пристрастный допрос подозреваемого с применением к нему контролируемого физического воздействия для получения признания (или непризнания) в приписываемом ему преступлении или грехе.

Эксперимент в науке является средством исследования:

О вырванных из целостного контекста природы ее отдельных систем, явлений и процессов путем изучения их свойств и поведения с помощью контролируемого (и дозируемого) исследователем физического (материального) воздействия на эти системы;

О экспериментального (контролируемого) изучения искусственно созданных материальных систем (артефактов) — различного рода технических и инженерных устройств, систем, механизмов, технологических процессов;

0 экспериментального (контролируемого) исследования материальных моделей исследуемых процессов.

В основе любого эксперимента лежат два вида отношений:

а) отношение причина — следствие для установления причинных законов, которым подчиняется исследуемый объект; б) отношение вход — выход для установления законов функциональной связи между определенными свойствами исследуемой системы и степени количественной определенности этой связи. Классическим примером эксперимента последнего вида является эксперимент Г. Галилея по изучению скорости движения шарика по наклонной плоскости (рис. 2.1) для определения скорости (закона) свободного падения тел в пространстве (пустоте).

Рис. 2.1

На рис. 2.1 а — ускорение тела при движении по идеальной наклонной плоскости; t— время прохождения расстояния 5наклон- ной плоскости; g — ускорение свободного падения тела в пространстве. В результате эксперимента Галилей пришел к выводу, что я = 9,8 м/с2, но поскольку g = а, постольку g= 9,8 м/с2.

Известно, что главный философ античного естествознания Аристотель был категорически против эксперимента как средства изучения природы, ее свойств и законов; он считал, что в ходе эксперимента мы исследуем не саму по себе природу и ее объекты в их естественном состоянии, а лишь результаты нашего воздействия на природу. Результатом исследования является описание законов практической деятельности человека, но не самой по себе природы, существующей объективно и независимо от человека. Цель науки, по Аристотелю, заключается именно в нахождении и установлении объективной истины о самом познаваемом мире (природе, обществе, человеке). Путь к достижению такой истины может быть, утверждал Аристотель, только один — чувственное и мысленное созерцание природы, осторожное и внимательное «подглядывание» за естественным ходом событий. Согласно Аристотелю, научное познание не должно зависеть от текущих практических запросов и потребностей человека и общества. Оно должно быть направлено исключительно на изучение объективной, вневременной, всеобщей и абсолютной Истины.

В Новое время стало утверждаться радикально другое отношение к науке и ее предназначению. Главная цель науки теперь виделась в том, чтобы быть средством достижения господства человека над Природой, использования научного знания для умножения богатства и процветания человека и общества, удовлетворения их многообразных материальных и духовных потребностей для счастливой жизни на Земле. Непосредственным предметом науки является не сама по себе Природа, а создаваемая учеными экспериментальная реальность, точные законы которой можно впоследствии эффективно использовать в технических и технологических целях, для создания новых орудий и средств материального производства — главного источника богатства и могущества общества.

Научное наблюдение и эксперимент сами по себе являются средствами именно чувственного познания в науке, но еще не эмпирического уровня научного познания. Они лишь подготавливают почву для эмпирического познания как первой ступени рационального познания в науке. Смысл этой ступени заключается в том, что к содержанию чувственного знания применяется мышление и происходит ее рациональное моделирование и закрепление в определенном научном дискурсе (научном языке).

Противоположность чувственного и рационального является общей гносеологической оппозицией и относится к любому виду познания, а не только к научному. Противоположность эмпирическое—теоретическое это уже основное различение внутри научного познания, а именно: название различных этапов рационального познания в науке. Можно сказать и по-другому: эмпирическое и теоретическое — два разных вида рационального знания и познания. Это означает, в частности, следующее: сколь многочисленными ни были бы данные наблюдения и эксперимента, они еще не являются эмпирическим научным знанием. Для этого необходимо, чтобы они подверглись определенной мыслительной обработке и были представлены в некоторой языковой форме: либо в виде совокупности терминов и предложений эмпирического языка определенной науки, либо с помощью других способов символического представления чувственной научной информации — графиков, диаграмм, схем и т.п. Однако вне чувственного восприятия фиксация и идентификация терминов, предложений и символов как эмпирического, так и теоретического языка науки также невозможны, поскольку их знаковая форма материальна. Содержание, возможности и границы эмпирического познания в науке обусловлены не только содержанием чувственных данных, содержанием чувственной информации об объектах исследования, но и операциональными возможностями языка и мышления на стадии рассудка (на необходимость четкого различения рассудочного и разумного мышления обратили серьезное внимание уже И. Кант и Г. Гегель). Деятельность рассудочной формы мышления («рассудка») в науке довольно обширна. Она состоит в применении к данным наблюдения и эксперимента таких мыслительных операций, как научное абстрагирование, анализ, сравнение, обобщение, индукция, выдвижение гипотез эмпирических законов, дедуктивное выведение из них проверяемых на опыте следствий, обоснование эмпирических законов науки и т.д.[1]

Результатом эмпирического познания является эмпирическое научное знание. Кратко оно может быть определено следующим образом: эмпирическое знание — это множество высказываний об абстрактных (или эмпирических) объектах. Эмпирический объект не тождествен чувственному объекту, а является лишь его определенной стороной, аспектом, частью, но которые мышление наделяет столь же самостоятельным существованием, как и их исходные прообразы — целостные чувственные объекты. Эмпирические объекты называют абстрактными также потому, что они являются результатом абстрагирующей деятельности мышления по отношению к чувственным объектам. Примерами абстрактных объектов науки являются такие свойства чувственных объектов, как их геометрическая форма, размеры и т.д., их цвет, запах, масса, скорость, временная длительность и т.п. Поэтому эмпирическое знание является знанием об объективной действительности (множестве вещей в себе) лишь опосредованно, через ее чувственное восприятие и последующее моделирование в мышлении поступившей от объектов чувственной информации через длинную цепь допущений, различений и отождествлений. Целью эмпирического познания является формирование рационального или мыслительного знания об объектах. При этом эмпирическое научное знание по своей структуре весьма неоднородно, будучи множеством высказываний различных по логической структуре, степени общности и обоснованности.

Основными единицами эмпирического знания являются следующие:

  • 1) научные протоколы — первичные или непосредственные описания результатов наблюдений и экспериментов, например высказывание следующего вида: «Сила тока в проводнике х, измеренная такого-то числа в такое-то время и в таком-то месте (в такой-то лаборатории), была равна 5 ампер». Как известно, множество протоколов тщательных наблюдений за положением небесных тел, сделанных с помощью телескопа, оставил великий датский астроном Тихо Браге. Это научное наследство впоследствии эффективно использовал его ученик И. Кеплер при открытии и обосновании законов небесной механики;
  • 2) научные факты — это обобщения протоколов. Часто эти обобщения носят статистический характер, поэтому большинство научных фактов имеет статистическую природу [6]. Примерами известных эмпирических фактов являются следующие высказывания: «Все лебеди белы», «Соотношение рождения мальчиков и девочек в обычных условиях равно 5|/49», «Все тела отражают некоторую часть падающей на них световой энергии» и т.д. Таким образом, научные факты это всегда констатация мыслью устойчивых, а значит, существенных связей между некоторыми свойствами изучаемых объектов;
  • 3) эмпирические законы — один из особых видов научных фактов. Главным отличительным свойством эмпирических законов от других видов фактов является констатация особого вида связей между изучаемыми явлениями или их свойствами: отношение причинно-следственной зависимости, отношение регулярного следования одного за другим, отношение постоянного совместного присутствия некоторых свойств и наличие стабильной степени меры их взаимосвязи и взаимодействия. Приведем примеры эмпирических законов: «Причиной закипания воды является ее нагрев до 100 °С при нормальном атмосферном давлении», «Действие равно противодействию», «Угол падения света для однородной и гладкой поверхности равен углу его отражения», «На тело, погруженное в жидкость, всегда действует выталкивающая его сила, равная весу самого тела» и т.д.;
  • 4) системы эмпирических законов (феноменологические теории) — самая сложная и развитая форма эмпирического знания. Феноменологические теории представляют собой систему эмпирических законов и эмпирических фактов, относящихся к определенной предметной области науки. Примерами феноменологических теорий являются ранняя классическая термодинамика с законами взаимосвязи давления, температуры и объема для нормальных газов, геоцентрическая теория Птолемея, химическая теория Лавуазье, теории эволюции биологических видов Ламарка и Дарвина; Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева, небесная механика Кеплера и др. Последняя представляет собой систему трех законов: 1) каждая планета движется по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце; 2) каждая планета движется в плоскости, проходящей через центр Солнца, причем площадь сектора, описанного радиусом-вектором планеты, изменяется пропорционально времени; 3) квадраты времени обращения планеты вокруг Солнца относятся как кубы их средних расстояний от Солнца. Из законов феноменологических теорий должны логически (дедуктивно) выводиться все известные факты, относящиеся к данной предметной области.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

  • 1. Вознесенский В.А. Статистические методы планирования эксперимента в технико-экономических исследованиях. М., 1981.
  • 2. Готтсданкер Р. Основы психологического эксперимента. М., 1982.
  • 3. Девятко И.Ф. Методы социологического исследования. Екатеринбург, 1998.
  • 4. Капица П.Л. Эксперимент. Теория. Практика. М., 1981.
  • 5. Лебедев С.А. Философия науки. Краткая энциклопедия. М., 2008.
  • 6. Ракитов А.И. Анатомия научного знания. М., 1969.
  • 7. Ушаков Е.В. Введение в философию и методологию науки. М., 2008.
  • 8. Физика. Наблюдение, эксперимент, моделирование / А.В. Сорокин, Н.Г. Торгашина, Е.А. Ходос, А.Г. Чиганов. М., 2006.
  • 9. Хакинг Я. Представление и вмешательство. Введение в философию естественных наук. М., 1998.

  • [1] См.: Швырев В.С. Теоретическое и эмпирическое в научном познании. М.,1978.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >