Лекция 13. Методы научного исследования

Эмпирические методы

 

Основными эмпирическими методами научного исследования являются наблюдение, эксперимент, измерение. Рассмотрим особенности каждого из этих методов.

Наблюдение – исходный метод эмпирического познания. Это целенаправленное изучение предметов, опирающееся, в основном, на такие чувственные способности человека, как ощущение, восприятие, представление. В ходе наблюдения мы получаем знание о внешних сторонах, свойствах и признаках рассматриваемого объекта.

К структурным компонентам наблюдения относятся: - сам наблюдатель; - объект наблюдения; - условия наблюдения и средства наблюдения (измерительные инструменты, приборы, приборные установки и т.п.).

Данные наблюдения содержат первичную информацию, которую мы получаем непосредственно в процессе наблюдения за объектом. Эта информация дана в особой форме – в форме непосредственных чувственных данных субъекта наблюдения, которые затем фиксируются в форме протоколов наблюдения. Протоколы наблюдения выражают информацию, получаемую наблюдателем, в языковой форме.

Познавательным итогом наблюдения является описание – фиксация средствами естественного или искусственного языка исходных сведений об изучаемом объекте. Результаты наблюдения могут фиксироваться в схемах, графиках, диаграммах, цифровых данных и просто в рисунках.

Выделяют качественное и количественное описание явлений. При качественном описании применяют естественный язык с использованием определенной научной терминологии. В основе количественного описания лежит процедура измерения. Измерение – это процесс определения отношения одной измеряемой величины, характеризующей изучаемый объект, к другой однородной величине, принятой за единицу.

Переход науки к количественным наблюдениям и измерению лежит в основании зарождения точных наук, так как открывает путь к их математизации и позволяет сделать экспериментальную проверку теоретических гипотез более эффективной.

Однако данные наблюдения еще не являются достоверным знанием, и на них не может опираться теория. Данные наблюдения могут содержать погрешности, неточные показания, связанные, например, с неправильной настройкой приборов или неверным прочтением и интерпретацией наблюдаемой информации. Факт неправильно зафиксированных данных наблюдения может быть связан с самим субъектом познании, который мог быть болен или находиться в плохом настроении и т.п.

Поэтому от данных наблюдения необходимо перейти к эмпирическому факту, который, отличие от данных наблюдения, является достоверной, объективной информацией.

Переход от данных наблюдения к эмпирическому факту предполагает:

- рациональную обработку данных наблюдения и поиск в них устойчивого, инвариантного содержания;

- для установления эмпирического факта необходимо истолкование выявляемого в наблюдении инвариантного содержания. В процессе такого истолкования широко используются ранее полученные теоретические знания.

Подобная ситуация приводит к следующей проблеме: для установления эмпирического факта требуются теоретические знания, а научные теории сами должны обосновываться эмпирическими фактами. Действительно, в формировании факта участвуют полученные ранее теоретические законы и теории, а сами факты дают стимул для образования новых теоретических знаний. В свою очередь, теоретические знания, если они достоверны, могут снова участвовать в формировании новых фактов. Такая ситуация получила название «теоретической нагруженности фактов» или некоего логического круга наподобие герменевтических кругов, давно известных в литературоведении, герменевтике.

Необходимо отметить, что метод наблюдения используется во многих науках, в том числе и в социально-гуманитарных. Например, в социологии применяют метод включенного и невключенного наблюдения; в психологии, педагогике также активно используется данный метод. Применение данного метода используется с учетом специфики каждой конкретной науки.

Эксперимент(от лат. experimentum – проба, опыт). Эксперимент является базисным эмпирическим методом. Это активный целенаправленный метод изучения явлений в точно фиксированных условиях их протекания, которые могут воссоздаваться и контролироваться самим исследователем.

Эксперимент – это метод, имеющий перед наблюдением ряд преимуществ.

Во-первых, в ходе эксперимента изучаемое явление может не только наблюдаться, но и воспроизводиться по желанию исследователя. Например, социальный или физический эксперимент может проводиться неоднократно.

Во-вторых, в условиях эксперимента возможно обнаружение таких свойств явлений, которые нельзя наблюдать в естественных условиях.

В-третьих, эксперимент позволяет изолировать изучаемое явление от усложняющихся обстоятельств путем варьирования условий и изучать явление в «чистом виде».

В-четвертых, резко расширяется арсенал используемых приборов, инструментов и аппаратов.

Именно эксперимент связывает теоретический и эмпирический уровни научного знания. Он задумывается на основании соответствующих теоретических знаний и его целью зачастую является подтверждение или опровержение научной теории или гипотезы. Сами результаты эксперимента нуждаются в определенной теоретической интерпретации. Вместе с тем метод эксперимента по характеру используемых познавательных средств принадлежит к эмпирическому этапу познания. Итогом эксперимента, прежде всего, является достижение фактуального знания и установление эмпирических закономерностей.

Другой важной гносеологической особенностью эксперимента является одновременная его принадлежность и к познавательной, и к практической деятельности человека. Целью экспериментального исследования является приращение знания, и в этом отношении он относится к сфере познавательной деятельности. Но поскольку эксперимент включает в себя определенное преобразование материальных систем, он является одновременно одной из форм практики.

По существу, со времен Г. Галилея экспериментальный метод не претерпел существенных изменений с точки зрения его структуры и роли в познании. Принципиальная новизна в понимании эксперимента касается лишь необходимости учета взаимодействия исследуемого объекта с измерительными приборами, что во времена Галилея не представлялось актуальным. Это требование стало наиболее актуальным с возникновением квантовой физики, требующей учитывать взаимодействие объекта и субъекта познания со средствами и методами познавательной деятельности.

Существуют разные виды эксперимента. В зависимости от целей эксперимента выделяют исследовательский (поисковый) и проверочный (контрольный). В свою очередь, проверочный эксперимент может быть решающим, подтверждающим или опровергающим по отношению к теоретическим гипотезам. По объектам экспериментирования выделяют физический, биологический, химический, социальный и другие виды эксперимента. Существует качественный эксперимент, имеющий целью установить наличие или отсутствие предполагаемого теорией явления. Количественный эксперимент выявляет количественную определенность какого-либо свойства объекта. Вычислительный эксперимент основан на расчете посредством компьютера вариантов математических моделей процесса и выбора из них наиболее оптимального.

Особым видом эксперимента является мысленный эксперимент. Если в реальном эксперименте ученый для воспроизведения, изоляций или изучения свойств того или иного явления ставит его в различные реальные физические условия и варьирует их, то в мысленном эксперименте эти условия являются воображаемыми, но воображение при этом строго регулируется хорошо известными законами науки и правилами логики. Ученый оперирует чувственными образами или теоретическими моделями. Теоретические модели тесно связаны с их теоретической интерпретацией, поэтому мысленный эксперимент относится, скорее, к теоретическим, чем к эмпирическим методам исследования.

Мысленный эксперимент не может рассматриваться как форма практической деятельности человека. Экспериментом в собственном смысле его можно назвать лишь условно, поскольку способ рассуждения в нем аналогичен порядку операций в реальном эксперименте. Классическим примером является мысленный эксперимент А. Эйнштейна со свободно падающим лифтом. Результатом была формулировка принципа эквивалентности тяжелой и инертной массы, положенного в основание общей теории относительности.

Проведение экспериментального исследования включает в себя ряд этапов:

1. Планирование эксперимента, в ходе которого определяется его цель, осуществляется выбор типа эксперимента и продумываются его возможные результаты. Все это зависит от той исследовательской проблемы, которую ученый пытается решить. Выделяется набор тех величин, которые должны контролироваться и измеряться.

2. Выбор технических средств проведения и контроля эксперимента. Техника, используемая в эксперименте, в том числе и измерительные приборы, должна быть практически выверена и теоретически обоснована.

3. Интерпретация результатов эксперимента, которая включает в себя статистический и теоретический анализ, а также истолкование результатов эксперимента.

Таким образом, в эмпирических познавательных процедурах наука вступает в непосредственный контакт с отображаемой ею действительностью: именно в этом заключается огромное значение наблюдения, измерения и эксперимента для научного познания.

 

Теоретические методы

Основными теоретическими методами научного познания являются идеализация, формализация, аксиоматизации, гипотетико-дедуктивный метод и ряд других методов.

Идеализация.

Идеализация является одним из самых важных теоретических методов. «Идеализация объекта есть мысленное доведение его свойств до «предела», до «абсолюта», например, до нуля или до бесконечности. Идеализация является особым способом отражения реального мира, которое связано с упрощением. Вместе с тем специфика идеализации состоит в возможности определить более глубокую, непосредственно невоспринимаемую сущность объекта в «чистом виде»[81].

Значение идеализации для науки, прежде всего, связано с тем, что она выделяет существенные для данной задачи свойства в «чистом виде» и позволяет исключить из рассмотрения несущественные для этой задачи свойства и отношения изучаемого объекта, учет которых существенно затруднил бы выявление законов, действующих в области исследуемых явлений.

Суть метода идеализации – в выделении главного, существенного, основного; в рассмотрении основной структурной схемы процесса. Это подчеркивает Ф. Энгельс, говоря о конструировании С. Карно идеальной паровой машины: «Он изучил паровую машину, проанализировал ее, нашел, что в ней основной процесс не выступает в чистом виде, а заслонен всякого рода побочными процессами. Устранил эти безразличные для главного процесса побочные обстоятельства и сконструировал идеальную паровую машину, которую, правда, так же нельзя осуществить, как нельзя, например, осуществить, геометрическую линию или геометрическую плоскость, но которая оказывает, по-своему, такие же услуги, как эти математические абстракции: она представляет рассматриваемый процесс в чистом, независимом, неискаженном виде»[82].

Приведем примеры идеализированных объектов: «материальная точка», «идеальный газ», «идеальное движение», «идеальная популяция» и др. Сам процесс идеализации представляют в виде совокупности последовательно сменяющихся этапов. «Прежде всего, происходит выбор исходной области изучаемых объектов, процессов или ситуации, потом они группируются, классифицируются, в результате чего выделяются наиболее типичные по своим свойствам и отношениям явления. Исследование наиболее типичных форм затем позволяет осуществить предельный переход. Этот переход заключается в преодолении некоторых объективно существующих пределов или ограничивающих характеристик, выделяемых в этих объектах, процессах или ситуациях. Последний этап процедуры идеализации характеризуется введением принципиально неосуществимого уровня»[83].

Одним из первых стал применять метод идеализации Г. Галилей в XVII в. Исходные понятия классической картины мира были созданы Г. Галилеем с помощью идеализации. Это концепция мгновенной скорости, мысль о движении предоставленного себе тела, мысль о падении тела в отсутствие среды.

Идеализация используется также в социально-гуманитарных науках. Однако применение идеализации имеет здесь свою специфику. Дело в том, что науки об обществе имеют дело со значительно более сложными явлениями, в которых играют огромную роль не только объективные процессы, но и субъективная деятельность людей, которую нельзя урегулировать математическими формулами и теориями.

Активно использовал данный метод К. Маркс в «Капитале». Он установил отношения между такими факторами, как абстрактный и конкретный труд, меновая и потребительная стоимость и выработал определенный идеализированный объект товарного капиталистического производства, который выступил теоретической основой всего анализа капиталистического способа производства. Идеально-типическую методологию для изучения социальных явлений и общества предложил выдающийся немецкий социолог, политолог, экономист М. Вебер. Идеальный тип капитализма, предложенный М. Вебером, отличается от идеального капитализма К. Маркса[84].

Таким образом, любая научная теория создает идеализированные объекты, которые выделяют наиболее существенные признаки изучаемых объектов и доводят их «до абсолюта». Если бы в науках выделяли второстепенные характеристики предметов, свойств и отношений, то вряд ли были бы открыты законы функционирования и развития этих объектов (например, законы Галилея, Ньютона, Эйнштейна).

Формализация и аксиоматизация.

Метод формализации наиболее часто употребляют в математике, формальной логике и естественных науках. Под формализацией понимают «отображение содержательного знания … в формализованном языке»[85]. Такие языки создаются для точного выражения мыслей с целью исключить возможность неоднозначного понимания. Формализация позволяет строить научные языки с точно установленной структурой и заданными правилами преобразования одних выражений в другие.

При формализации рассуждения об объектах переносятся в плоскость оперирования со знаками (формулами). Отношения между знаками заменяют собой высказывания о свойствах и отношениях объектов. Таким образом, создается обобщенная знаковая модель некоторой предметной области, позволяющая обнаружить структуру различных явлений и процессов при отвлечении от качественных характеристик последних.

Существуют границы использования метода формализации. На эти границы указали американский логик А. Черч (1903-1995), немецкий математик
Д. Гильберт (1862-1943), польский логик А. Тарский (1902-1983). Однако наиболее известной стала теорема австрийского логика и математика К. Геделя (1906-1978) о принципиальной неполноте формализованных систем (например, арифметики натуральных чисел).

Теорема К. Геделя сводится к следующему тезису: «Невозможно построить такую формальную систему, множество выводимых формул которой охватило бы множество всех содержательно истинных утверждений теории, для формализации которой строится эта формальная система».

Иными словами, К. Гедель показал, что в формализованных системах имеются истинные предложения, которые в их рамках недоказуемы и неопровержимы. Теорема Геделя о неполноте формализованных систем означала утверждение принципиальной невозможности полной формализации научного знания. Таким образом, исследования Геделя показали ограниченность неопозитивистской программы анализа науки, исходящей из примата формы над содержанием и сводящей все проблемы философии науки к анализу структуры научного языка.

Формализация используется вместе с аксиоматизацией или аксиоматическим методом. Благодаря аксиоматическому методу удается получить все утверждения теории из небольшого числа принимаемых без доказательства утверждений, или аксиом.

Аксиоматический метод – «способ дедуктивного построения научных теорий, при котором в основание теории кладутся некоторые не доказываемые в этой теории исходные предложения (аксиомы). Все остальные предложения этой теории (теоремы) выводятся из аксиом по принятым (в этой теории) логическим правилам или законам»[86].

Аксиоматический метод является формой дедуктивного метода. В современной науке аксиоматический метод является основным способом построения формализованных теорий.

Впервые данный метод был применен в математике при построении геометрии Евклида (III в. до н.э.), а затем стал использоваться и в эмпирических науках. Однако здесь аксиоматический метод выступает в особой форме гипотетико-дедуктивного метода построения теории. Об этом методе речь пойдет в следующем параграфе данной главы.

Аксиоматический метод развивался по мере развития науки. «Начала» Евклида были первой стадией (этапом) его применения, которая получила название содержательной аксиоматики. Аксиомы в геометрии Евклида вводились на основе уже имеющегося опыта и выбирались как интуитивно очевидные положения. Правила вывода в этой системе также рассматривались как интуитивно очевидные и специально не фиксировались.

Эти ограничения содержательно-аксиоматического метода были преодолены последующим развитием данного метода, когда был совершен переход от содержательной аксиоматики к формализованной аксиоматике.

При формальном построении аксиоматической системы уже не ставится требование выбирать только интуитивно очевидные аксиомы, для которых заранее задана область характеризуемых ими объектов. Аксиомы вводятся формально, как описание некоторой системы отношений; термины, фигурирующие в аксиомах, первоначально определяются только через их отношение друг к другу. Тем самым аксиомы в формальных системах рассматриваются как своеобразные определения исходных понятий (терминов). Другого, независимого, определения указанные понятия первоначально не имеют.

Дальнейшее развитие аксиоматического метода привело к третьей стадии – построению формализованных аксиоматических систем.

Существуют определенные ограничения при использовании аксиоматического метода:

- аксиоматизация и формализация предполагают наличие содержательного знания, к которому они применяются;

- поскольку аксиоматический метод имеет дело с готовыми, фиксированными знаниями, стабильными понятиями, он в значительной мере абстрагируется от процесса развития познания;

- даже в математике содержательное мышление не может быть полностью формализовано;

- не всякую научную теорию можно изобразить в виде формализованной аксиоматической системы. Особенно это относится к социально-гуманитарным наукам.

- аксиоматический метод при использовании его в эмпирических науках (биология, психология, лингвистика и др.) выступает в виде гипотетико-дедуктивного метода.