Позитивистские и постпозитивистские концепции в методологии науки

Постпозитивизм – историческая школа науки. Позитивисты: Карнап и Рассел, – ветка, занимающаяся исследованием природы научных понятий.

Особенности логического позитивизма:

1). Рационально исследоваться могут только процедуры обоснования знания, а процесс открытия внерационален.

2). Процесс обоснования связан с процессом выбора теории (лучше/хуже). Выбор теории осуществляется подтверждением (верификация) или опровержением (фальсификация). Сначала упор делается на верификацию, потом - на фальсификацию.

3). Научная теория рассматривается как гипотетико-дедуктивная система. Истина, как понятие не используется, а используется приемлемость знания.

4). Выводится тезис о несоизмеримости научных теорий. Например, при изучении света волна и частица - несоизмеримые теории.

Поппер критикует принцип верифицируемости и предлагает свою модель роста научного знания. В основании лежит единица знаний – теория, которая понимается как гипотеза. Развитие науки – смена опровергаемых теорий.

Первая теория существует до ее первого опровержения практикой → опровержение → вторая теория → подтверждение → опровержение опытом.

Выбор между подтверждаемыми теориями осуществляется по объяснительной силе и точности в предсказаниях.

Недостатком Попперовской теории является:

1). Если существенным для теории считать опровержение, то статус научности теория получает тогда, когда от нее надо отказаться.

2). В истории науки часто теории сосуществуют со своими опровержениями.

Эти недостатки пытался преодолеть Лакатос и создал свою модель. Единица научного знания у него: научно исследовательская программа - это система теорий с общим концептуальным каркасом, связанные отношением преемственности. Он предложил развести процедуры опровержения и отказа от теорий. Он вводит понятие жестокое ядро научно-исследовательской программы. Ядро неопровержимо. Существует также защитный пояс вспомогательных теорий. Требование: сохранять жесткое ядро за счет изменения защитного пояса.

Позитивная эвристика выдвигает гипотезы, переинтерпретирующие данные опытов, видоизменяет теоретическое содержание, а негативная эвристика избавляет от контрпримеров (опровержений).

Научно-исследовательская программа существует до тех пор, пока позитивная эвристика преобладает над негативной.

Модель Куна. Единица научного знания - парадигма. Парадигма – целостное образование в науке, опирающееся на фундаментальные научные достижения и являющаяся основой для научно исследовательской деятельности ученого. Нормальная наука – это период развития науки в рамках парадигмы. Смена парадигм – научная революция. Кун предлагает защитный механизм – не допускать появления контраргументов (иного знания).

Появление аномалии в рамках парадигмы, которые не могут быть ассимилированы парадигмой, приводят к образованию новой парадигмы с новым набором ценностей и способов достижения знаний. Судьба новой парадигмы зависит или от смерти старых ученых или от гештальт-переключения на нее действующих ученых.

Модель Фейерабенда.

1) В науке существует много теорий.

2) Критика - очень серьезный инструмент в принятии теории.

3) Требования для ученого: создавать всевозможные альтернативы – принцип пролиферации.

4) Принцип: в культуре – все возможно: сегодня ненаучные, в будущем - научные (синергетика, алхимия).

5) Принцип упорства: в своей теории стой до конца.

Позиция Фейерабенда – эпистемологический (познавательный) анархизм. Для того чтобы теория была признана, все средства хороши (пропаганда, интриги, честолюбие). В качестве принятия теории он предлагает ненаучные факторы.

Модель C. Тулмина. Единица знания: концептуальная популяция - сообщество сосуществующих понятий. В ее рамках есть основные понятия и теории, которые позволяют объяснять явления действительности (идеалы естественного порядка).

Новое понятие принимается, если способствует усилению идеалов естественного порядка и опровергается, если противоречит ему.

Смена идеалов происходит эволюционно.

 

7. Формы научного знания. Существуют формы знания, которые используются только в научном познании. Такими формами являются научный факт, научная проблема, идея, научная гипотеза и научная теория.

1. Научный факт - исходная форма, в которой существует научное знание. Значение факта в научном познании так велико, что его называют «хлебом науки», «воздухом ученого». Познание – это, как правило, процесс открытия новых фактов.

Фактом называют в широком смысле всякое реальное явление или событие, или другими словами, суждение, в котором утверждается наличие (или отсутствие) у объекта какого-то свойства. В науке факт – это определенное эмпирическое знание об объекте, а точнее данное наблюдение, интерпретированное с точки зрения какой-либо теории (см. тезис о теоретической нагруженности фактов).

В процессе эмпирического познания ученый имеет дело с множеством данных, но не все из них становятся элементами научного знания, т.е. фактами. Факты имеют некоторое усредненное значение. Научный факт – это знание о каком-либо явлении, достоверность которого доказана; это определенные фиксированные результаты эмпирических исследований (научных наблюдений, измерений, экспериментов). Причем для фиксации этих результатов требуется использование языка науки.

Значение факта в научном познании таково, что факт – это:

1) исходный пункт научного исследования, так как именно с констатации факта начинается постановка научной проблемы;

2) факт – это цель научного познания, так как научная теория должна объяснять факты;

3) факт является средством доказательства гипотезы (или ее опровержения).

Научные факты отличаются определенными характерными чертами. К ним относятся: новизна, достоверность, точность, воспроизводимость и некоторые другие.

Новизна научного факта - это новое знание о том, чего мы не знали. Например, в 2005 г. был окончательно установлен факт существования в Солнечной системе десятой планеты, которая находится от Солнца на расстоянии в два раза большем, чем Плутон. Её диаметр составляет 3000 километров и состоит она из горных пород и льда. Открытие этого сенсационного факта потребовало выработки новой классификации планет Солнечной системы, что и было сделано на ассамблее Международного астрономического союза в августе 2006г.

Достоверность научного факта – это объективная истинность знания, зафиксированного в этом факте. Отсюда вытекает важное условие: научный факт не должен зависеть от того, кем и когда он был получен. В истории науки есть немало примеров, когда одни и те же факты устанавливали разные исследователи, причем независимо друг от друга.

Точность научного факта определяется совокупностью наиболее существенных признаков предметов, явлений, событий, их количественных и качественных характеристик. Известны примеры высочайшей точности, достигаемой при определении количественных характеристик некоторых физических констант. Например, выдающийся австрийский физик Людвиг Больцман установил одну из основных универсальных физических постоянных – газовую постоянную для одной молекулы. В то же время, фактические данные, на которые опираются, например, метеорологи не всегда достаточно точны, а отсюда – и невысокая точность многих метеорологических прогнозов.

Аномальный факт – факт, экспериментально зафиксированный, но не объясненный с точки зрения известных законов. М. Планк оценил значение этих фактов для науки так: «Первый повод к пересмотру или изменению какой-нибудь физической теории почти всегда вызывается установлением одного или нескольких фактов, которые не укладываются в рамки прежней теории. Факт является той архимедовой точкой опоры, при помощи которой сдвигаются с места даже самые солидные теории. Поэтому для настоящего теоретика ничто не может быть интереснее, чем такой факт, который находится в прямом противоречии с общепризнанной теорией: ведь здесь, собственно, начинается его работа». Когда возникает аномальный факт, возникает проблема.

2. Проблема - форма знания, содержанием которой является то, что еще не познано, это знание о своем незнании. Иначе говоря, это вопрос или комплекс вопросов, возникших в ходе познания и требующих ответа. Проблема представляет переход от старого знания к новому. Проблема – форма научного знания, сигнализирующая о том, что в науке появилось знание, не адаптированное в рамках теории. В ней выражена недостаточность старого знания, невозможность объяснить на основе имеющихся знаний новое. При этом создается проблемная ситуация.

Например, проблемная ситуация, сложившаяся в электродинамике ко второй половине XIX века, показала, что дальнейшее развитие экспериментальных и теоретических исследований в этой области науки упиралось в решение следующих вопросов: определить универсальные количественные характеристики, описывающие взаимодействия между электрическими и магнитными явлениями; теоретически объяснить сам процесс распространения электрических и магнитных явлений в пространстве и времени и т.д. На решении этих вопросов и сосредоточивались усилия тогдашних учёных. Дж. Максвелл явился одним из первых ученых, который осознал сложившуюся в тогдашней науке проблемную ситуацию и понял принципиальную важность создания всеохватывающей теории электромагнетизма. Теория Максвелла сыграла большую роль в последующем развитии электродинамики, в открытии новых сфер ее практического приложения.

В решении научной проблемы выделяют три этапа: 1) постановка проблемы; 2) определение конкретных путей, средств, методов научного исследования; 3) решение проблемы.

Однако не любая проблема может выполнять роль связующего звена между менее и более совершенным знанием. Существуют так называемые «мнимые» проблемы (или псевдопроблемы), постановка которых никак не способствует прогрессу научного познания. Например, ученые XVIII века были всерьез озабочены проблемой поиска «вещества горючести» – флогистона. Это продолжалось до тех пор, пока французский ученый Лавуазье не снял эту «мнимую» проблему. Он создал принципиально новую теорию горения, показавшую роль кислорода в этом процессе и опровергшую само существование флогистона.

Известны случаи, когда развитие науки обеспечивалось только постановкой проблем без предложений по их решению. Примером может служить математическая проблема Пуанкаре, сформулированная знаменитым французским математиком в 1904 г. Образно ее описывают так. Если натянуть резиновую ленту на сферическое тело, например, мячик, то медленно перемещая ленту по поверхности, можно сжать ее до точки. А вот с телом другой формы (например, с бубликом) такой фокус не пройдет. Требуется доказать, что таким свойством (его называют односвязностью) обладают только сферические предметы.

В течение последних ста лет ученые безуспешно пытались найти решение этой проблемы. И только в XXI веке решение проблемы Пуанкаре было найдено отечественным математиком из Санкт-Петербурга Г.Я. Перельманом, который был представлен в 2006 г. к получению престижной международной премии, учрежденной Институтом Клэя (Кембридж, США) за решение некоторых математических проблем. Учредители данной премии считают, что решение подобных проблем будет иметь важное прикладное значение.

3. Научная идея – общее предположение о том, как решить проблему, в самой общей форме, схваченная закономерность.

Систематизированная идея – гипотеза. Гипотеза возникает, когда известных фактов недостаточно для объяснения явлений, или когда факты сложны, и гипотеза – первый шаг к их разъяснению, или когда причины явления не доступны опыту.

4. Гипотеза – это форма знания, содержащая научно обоснованное предположение, получившее частичное эмпирическое подтверждение, и в общем смысле согласующееся с существующим в науке знанием. Гипотеза может являться этапом на пути к теории (тогда знание нуждается в развернутом доказательстве, проверке, обосновании). Одни гипотезы, будучи доказанными, становятся теорией, другие видоизменяются, уточняются, а третьи отбрасываются, превращаются в заблуждения. Проверка гипотезы осуществляется в основном через практику.

Принято считать, что высказанная гипотеза не должна противоречить известным в науке фактам. Но в процессе научного исследования для решения проблемы выдвигаются научные гипотезы, не согласующиеся с общепринятыми теориями. Такого рода проблемная ситуация возникла, например, в связи с открытием радиоактивности на рубеже XIX-XX вв. Вначале для объяснения этого явления была выдвинута гипотеза, основанная на теоретических представлениях классического естествознания XIX в. - гипотеза о так называемой индуцированной радиоактивности (радиоактивность является следствием возбуждения тел лучами, которые испускает радий). Однако само свойство возбуждать активность других тел требовало объяснения.

В ходе дальнейших исследований эта гипотеза приобрела новый смысл. Всё большее число ученых стали склоняться к идее, что радиоактивность является особым внутренним свойством атомов радиоактивных элементов, благодаря чему они подвержены спонтанным видоизменениям – радиоактивному распаду и радиоактивным превращениям. Эта идея и легла в основу гипотезы, которую обосновывали, разрабатывали и использовали видные ученые того времени Мария Кюри-Склодовская, Резерфорд и Содди.

Данная гипотеза основывалась на следующих фактах: излучение происходит и при отсутствии света; радиоактивность не подвержена воздействию известных науке сил и явлений (давления, температура, электрических и магнитных сил, химических реакций и т.п.); соли урана самопроизвольно испускают невидимые излучения, обладающие большой проникающей силой (через металлическую фольгу и другие материалы) и т.д.

В гипотезе М.Кюри-Склодовской, Резерфорда и Содди были введены новые теоретические понятия - «радиоактивность» (понимаемая как «особое внутреннее свойство атома»), «радиоактивный распад», «радиоактивные превращения» и т.д.

Чаще всего гипотеза выдвигается в тех случаях, когда трудно или даже невозможно объяснить явление в силу его недоступности непосредственному наблюдению. Невозможно, скажем, непосредственно наблюдать появление жизни на Земле, процессы образования небесных тел, явления, происходящие на молекулярном или атомном уровне и т.д. Использование сложных беспилотных космических аппаратов не дало пока возможности подтвердить или опровергнуть гипотезу о существовании прежде и в настоящее время каких-то форм жизни на планете Марс.

Требования к научным гипотезам:

1) Принципиальная эмпирическая проверяемость, т.е. рано или поздно, должно быть доказано (или опровергнуто) реальное существование предполагаемого в гипотезе. Способом проверки гипотез является получение (вывод) из них таких следствий («частных случаев»), которые могут быть проверены опытным путем. Если результаты экспериментов совпадают с логически выведенным из общей гипотезы частным случаем, то это свидетельствует о достоверности данной гипотезы.

Не всякая гипотеза может быть проверена на том или ином этапе развития науки. Неосуществимость проверки гипотезы может быть обусловлена: а) неясностью конкретных путей такой проверки: б) математическими трудностями, препятствующими получению из гипотезы количественных следствий, допускающих однозначное сопоставление с опытом; в) недостаточным уровнем развития экспериментальной техники.

В связи с этим вводится понятие фактически непроверяемой гипотезы, которая, однако, по мере прогресса науки может со временем стать проверяемой. Примером такой гипотезы является в настоящее время гипотеза кварков. Согласно этой гипотезе, все известные элементарные частицы могут быть построены из нескольких гипотетических субэлементарных частиц – кварков. Последние должны иметь дробный электрический заряд и должны быть устойчивы, т.е. не должны распадаться на другие частицы. По современным представлениям, кварки связаны посредством особых виртуальных частиц – глюонов. Внутри сложных частиц кварки относительно независимы друг от друга, обладают значительными «степенями свободы». Но при их удалении друг от друга взаимосвязь кварков становится столь большой, что выбить кварк из частицы оказывается практически невозможным (во всяком случае, при нынешнем уровне техники ядерных исследований).

2)Информативность. От гипотезы требуется, чтобы она объясняла множество новых фактов.

3) Теоретическая обоснованность, непротиворечивость. Чем больше круг фактов, объясняемых данной гипотезой, тем более обоснованной она считается. Если же в имеющемся круге фактов появляется факт, необъяснимый с точки зрения выдвинутой гипотезы, то такая ситуация стимулирует либо поиск новой гипотезы, либо совершенствование существующей гипотезы, либо выявление ошибочности появившегося нового факта. Например, из истории формирования периодической системы химических элементов известно, что первоначально некоторые элементы «не вписывались» в эту систему. Тогда Д.И. Менделеев, будучи уверенным в правильности создаваемой им системы, предположил, что атомные веса этих элементов были определены неверно. Последующие экспериментальные исследования подтвердили его предположение.

4) Предсказательная сила. Гипотеза должна обладать достаточной широтой, логической стройностью и прогнозирующими возможностями. Это означает способность гипотезы к охвату и объяснению более или менее широкого круга явлений, отсутствие в ней противоречий установленным научным фактам, а также ее способность предсказывать новые явления. Вышеупомянутая гипотеза кварков, например, сумела объяснить то, что оставалось загадочным для других гипотез. Она позволила, в частности, понять закономерности, связанные с магнитными моментами элементарных частиц (расчеты в этой области очень мало отличаются от экспериментальных данных), а также предсказать существование в природе некоторых (пока еще неоткрытых) частиц.

5) Простота. Под простотой гипотезы понимается такое ее логическое построение, которое не вызывает необходимости при объяснении определенного круга явлений прибегать к каким-либо произвольным допущениям, ко всякого рода дополнительным, искусственным построениям и т.д.

В том случае, если гипотеза согласует между собой факты, свяжет их в единую картину и даже предвосхитит обнаружение еще неизвестных фактов, то она превратится в теорию.

5.Теория – развитая научная гипотеза. Теория - наиболее развитая форма научного знания, это система научного знания, содержащая как элементы гипотезы, законы, понятия. Она описывает и объясняет целый фрагмент, область действительности.

Две точки зрения на сущность теорий:

1) Теория отражает действительность. Но теория – идеализированное отражение действительности, т.е. понятия, которые используются теорией – это абстрактные понятия, которые не непосредственно, а идеализированно отражают действительность. Понятия и утверждения теории в строгом смысле слова описывают не свойства и отношения реальных явлений, а особенности поведения концептуальной модели (например, инерционная система). Взаимосвязь между основными объектами выражается с помощью фундаментальных законов и принципов теории. Например, классическая механика в качестве основных понятий имеет: пространство, время, масса, сила, скорость, ускорение. Основные законы механики выражают их связи.

Более точное определение:

Теория – концептуальная система, которая отражает определенные закономерности функционирования и развития реальных систем с помощью идеализированных моделей. В этом смысле она, конечно, огрубляет, схематизирует действительность, но именно это позволяет исследовать выделенную закономерность глубже, детальнее.

2) Теория служит для упорядочения и систематизации данных наблюдения. С развитием науки в нее стали вводить все более абстрактные понятия, они стали все менее и менее связываться с непосредственным опытом. Отсюда реакция – теория представляет собой интеллектуальное средство, инструмент работы с опытными данными. Например, А. Оссиандр в предисловии к книге Коперника писал, что это не истина, а удобное математическое средство для астрономических вычислений. Галилей же настаивал на том, что это истинное представление о мире.

Функции теории:

- систематизация научного знания;

- углубление и уточнение научных фактов;

- обоснование и предсказание явлений;

- повышение надежности научного знания;

- получение объективной истины.

 

Типы теорий:

· Эмпирические теории – содержательные теории опытных наук (вирусология, павловская теория условных рефлексов). Основное внимание сосредотачивают на обработке наблюдения и эксперимента, широко используют индуктивные обобщения, выводы по аналогии, выделяют наиболее существенные и необходимые свойства и связи в виде определенных законов.

· Гипотетико-дедуктивные (теория видообразования Дарвина) основываются на гипотетико-дедуктивном методе, которыйпредполагает выполнение четырехзвенного алгоритма. Сначала обнаруживаются определенные факты, относящиеся к какой-то области действительности. Затем выдвигается первоначальная гипотеза (рабочая гипотеза), которая дает наиболее простое объяснение найденных фактов. Далее устанавливаются факты, которые «не вписываются» в это объяснение. С учетом этих выпадающих из объяснения фактов создается новая научная гипотеза, которая согласует все имеющиеся эмпирические данные, а иногда позволяет предсказать и получение новых. Иначе говоря, из нее можно вывести (дедуцировать) все известные факты, а также указать на еще не открытые.

· Формализованные теории логики и математики (неклассическая геометрия).

· Аксиоматические теории (геометрия, теоремы).

Формализованные и аксиоматические являются по типу дедуктивными теориями, использующими дедуктивный метод. Прежде всего, выделяются высказывания, принимаемые без доказательств. Это первичные высказывания, или аксиомы (постулаты). Как правило, они формулируются с помощью исходных терминов, но в принципе в них могут входить и производные термины. В определенном плане аксиомы могут рассматриваться как скрытые определения исходных терминов.

Все остальные высказывания должны быть получены из исходных по некоторым логическим правилам. Эта совокупность высказываний образует класс выводимых (доказуемых) предложений или теорем.

Теория имеет сложную структуру. Во всякой развитой теории можно выделять:

1) эмпирические предпосылки теории: факты и результаты простейшей логико-математической обработки;

2) исходный теоретический базис: главные допущения, идеализации, постулаты, аксиомы, фундаментальные законы, принципы;

3) логический аппарат теории: правила определения производных понятий с помощью основных, логические правила вывода или доказательства;

4) все потенциально возможные следствия, выводы теории;

5) философско-методологические установки и ценностные факторы.

В теориях различного типа эти составные элементы представлены не одинаково отчетливо. В математизированных теориях правила определения понятий и правила вывода предполагаются ясными и известными.

 

При переходе от старых теорий к новым, как правило, наблюдается преемственность в развитии теоретического знания. Новая теория не отбрасывает целиком старую, а сохраняет её положительное содержание. Причем новая теория, не отрицая полностью старую, указывает границы её применимости. Так, специальная теория относительности А.Эйнштейна, предложившая следующую формулу для массы движущегося тела (m_v):

 

m₀

m_v=----------------

(где m_о – масса покоя, V – скорость движения тела, с – скорость света), не отбросила в то же время механику Ньютона. Она указала, что выводы классической механики справедливы лишь для случаев медленных движений, т.е. когда V много меньше С (или устремляя V к нулю), получается, что m_v= m_о. А это есть известное утверждение классической механики о независимости массы тел от их движения. Так старое знание своеобразно включается в новое.

 

Методы научного знания.

Метод – система регулятивных принципов экспериментальной и теоретической деятельности человека. «Хромой, идущий по дороге, всегда обгоняет сильного и здорового, бегущего по бездорожью» - Бекон. Надо учить людей не тому, что думать, а тому, как надо думать.

Метод определяется:

- характером исследуемого объекта. Метод спектрального анализа обусловлен спецификой излучающих тел.

- от имеющихся в научной практике средств познания (это материальные системы, замещающие объект исследования или познающего исследователя, например, модели, микроскоп, усилитель, луч лазера). Например, метод радиолокации уже предполагает наличие некоторых средств познания.

- целями исследования и уровнем, на котором они применяются: эмпирический и теоретический.

Методы эмпирического познания:

1)Наблюдение – систематическое целенаправленное восприятие объекта.

Требования к наблюдению:

- преднамеренность, Н. ведется для решения четко означенной задачи;

- планомерность, план, исходя из задач исследования;

- целенаправленность, фиксируются лишь интересующие явления;

- систематичность;

- активность наблюдения, не воспринимается все то, что попало, а ищутся нужные объекты и их черты.

Наблюдение дает первичную информацию о мире, но цель его - получить соответствующие наблюдения обобщения, формирование законов, теорий, гипотез.

По способу проведения наблюдения делят на:

- непосредственные, когда свойства объекта отражаются, воспринимаются органами чувств человека. Так, наблюдения положения планет и звезд на небе, проводившиеся в течение более двадцати лет Тихо Браге с непревзойденной для невооруженного глаза точностью, явились эмпирической основой для открытия Кеплером его знаменитых законов. Визуальные наблюдения с борта пилотируемой орбитальной станции – наиболее простой и весьма эффективный метод исследования параметров атмосферы, поверхности суши и океана из космоса в видимом диапазоне;

- опосредованные проводятся с использованием тех или иных технических средств. Появление в наши дни рентгеновских телескопов и вывод их в космическое пространство на борту орбитальной станции (рентгеновские телескопы могут работать только за пределами земной атмосферы) позволило проводить наблюдения за такими объектами Вселенной (пульсары, квазары), которые никаким другим путем изучать было бы невозможно.

- косвенные наблюдения. Например, объекты и явления, изучаемые ядерной физикой, не могут прямо наблюдаться ни с помощью органов чувств человека, ни с помощью самых совершенных приборов. То, что ученые наблюдают в процессе эмпирических исследований в атомной физике, – это не сами микрообъекты, а только результаты их воздействия на технические средства исследования. Например, при изучении свойств заряженных частиц с помощью камеры Вильсона эти частицы воспринимаются исследователем косвенно – по таким видимым их проявлениям, как образование треков, состоящих из множества капелек жидкости.

2)Эксперимент – активное воздействие на объект и создание искусственных условий, необходимых для выявления соответствующих свойств. В результате сознательно изменяется течение естественных процессов.

В эксперименте очень важна активность исследователя, когда он вмешивается в ситуацию, заставляя объект проявлять нужные свойства.

Преимущества эксперимента:

- эксперимент более информативен, изучение явления в «чистом» виде устраняет всякие побочные факторы;

- более высокая скорость получения знания, чем у наблюдения;

- возможность исследования объекта в экстремальных условиях позволяет обнаружить неожиданные сущностные свойства предметов (сверхпроводимость, сверхтекучесть);

- воспроизводимость эксперимента кем бы то ни было.

 

Типы экспериментов:

- исследовательский, когда пытаются обнаружить ранее неизвестные свойства. Примером могут служить эксперименты, поставленные в лаборатории Э.Резерфорда, в ходе которых обнаружилось странное поведение альфа-частиц при бомбардировке ими золотой фольги: большинство частиц проходило сквозь фольгу, небольшое количество частиц отклонялось и рассеивалось, а некоторые частицы не просто отклонялись, а отскакивали обратно, как мяч от сетки. Такая экспериментальная картина, согласно расчетам, получалась в силу того, что вся масса атома сосредоточена в ядре, занимающем ничтожную часть его объема (отскакивали обратно альфа-частицы, соударявшиеся с ядром). Так исследовательский эксперимент, проведенный Резерфордом и его сотрудниками, привел к обнаружению ядра атома, а тем самым и к рождению ядерной физики.

- проверочный, определяющий истинность некоторых теоретических положений. Так, существование целого ряда элементарных частиц (позитрона, нейтрино и др.) было вначале предсказано теоретически, и лишь позднее они были обнаружены экспериментальным путем.

- иллюстративный, для демонстрации какого-либо явления.

Эксперименты могут быть натурными (при доступности объекта) или модельными (если оперирование с предметом затруднено). Модельные делятся на: материальные (все медицинские эксперименты) и мысленные (эксперимент при открытии физического принципа инерции).

3) Сравнение - установление сходства и различия предметов и явлений действительности с целью выявления общего, повторяющегося в явлениях.

Требования к сравнению:

- сравнивать явления, между которыми может существовать определенная объективная общность;

- сравнение должно осуществляться по важным, существенным признакам.

Сравнение может быть непосредственным (получается первичная информация) или опосредованным (через третий объект, который выступает как эталон). Количественные характеристики приобретают особую ценность, т.к. объекты описываются безотносительно друг к другу.

Сравнение иногда можно рассматривать как методологический принцип, например, сравнительная анатомия, сравнительная морфология, эмбриология, историческое языкознание.

4) Аналогия. Если у двух объектов в результате сравнения обнаружено несколько одинаковых признаков, но у одного из них найден дополнительно еще какой-то признак, то предполагается, что этот признак должен быть присущ также и другому объекту.

Истинность метода повышается, если:

- число сходных признаков велико;

- если сходны существенные признаки;

- если сходные признаки взаимосвязаны.

Использование аналогий сейчас особенно актуально в связи с «теориями уровней». Мир многоуровневен, каждый уровень имеет свою специфику, отсюда эффективны аналогии. Например, планетарная модель атома Резерфорда (1911).

5) Измерение – процедура определения численного значения некоторой величины посредством сравнения с эталоном, или единицы измерения. Огромное значение измерений для науки отмечали многие видные ученые. Например, Д.И. Менделеев подчеркивал, что «наука начинается с тех пор, как начинают измерять». А известный английский физик В. Томсон (Кельвин) указывал на то, что «каждая вещь известна лишь в той степени, в какой ее можно измерить».

Измерения часто приводят к открытию эмпирических закономерностей (система Менделеева, измерения Майкельсоном скорости света).

 

Измерение включает в себя 5 элементов:

· объект измерения;

· единица измерения, эталонный объект, с которым сравнивается измеряемая сторона объекта или явления (эталону присваивается числовое значение «1»). Существует множество единиц измерения, соответствующее множеству объектов, явлений, их свойств, сторон, связей, которые приходится измерять в процессе научного познания. При этом единицы измерения подразделяются на основные, выбираемые в качестве базисных при построении системы единиц, и производные, выводимые из других единиц с помощью каких–то математических соотношений.

· измерительные приборы;

· метод измерения;

· наблюдатель.

Наличие субъекта (исследователя), производящего измерения, не всегда является обязательным. Он может и не принимать непосредственного участия в процессе измерения, если измерительная процедура включена в работу автоматической информационно-измерительной системы (человек-исследователь находится «рядом» с этой системой, налаживает и контролирует ее).

Требования к измерению:

1) Точность измерения.

2) Адекватность единиц измерения.

Точность измерения, конечно, необходима, но это не главное для открытия закономерностей. Например. В начале ХХ века Ландольт с большой точностью проверил закон сохранения вещества Ломоносова – Лавуазье и подтвердил его. Но, если бы точность была повышена в 2-3 раза, он бы обнаружил, что прореагировавшие вещества изменили массу, что подтверждало Е=mc², но вряд ли бы убедило физиков.

Вопрос об обеспечении единообразия в измерении величин, отражающих те или иные явления материального мира, всегда был очень важным. Отсутствие такого единообразия порождало существенные трудности для научного познания. Например, до 80-х годов XIX в. не существовало никакого единства в измерении электрических величин: использовалось 15 различных единиц электрического сопротивления, 8 единиц электродвижущей силы, 5 единиц электрического тока и т.д. Сложившееся положение сильно затрудняло сопоставление результатов измерений и расчетов, выполненных различными исследователями. Остро ощущалось необходимость введения единой системы электрических единиц. Такая система была принята первым международным конгрессом по электричеству, состоявшемся в 1881 году.

Методика построения системы единиц как совокупности основных и производных была впервые предложена в 1832 году К. Гауссом. Он построил систему единиц, в которой за основу были приняты три произвольные, независимые друг от друга основные единицы: длины (миллиметр), массы (миллиграмм) и времени (секунда). Все остальные (производные) единицы можно было определить с помощью этих трех. В дальнейшем, с развитием науки и техники появились и другие системы единиц физических величин, построенные по принципу, предложенному Гауссом. Они базировались на метрической системе мер, но отличались друг от друга основными единицами.

В настоящее время в естествознании действует преимущественно Международная система единиц (СИ), принятая в 1960 году XI Генеральной конференцией по мерам и весам. Международная система единиц построена на базе семи основных (метр, килограмм, секунда, ампер, кельвин, кандела, моль) и двух дополнительных (радиан, стерадиан) единиц. С помощью специальной таблицы множителей и приставок можно образовывать кратные и дольные единицы (например, с помощью множителя 10^-3 и приставки «милли» к наименованию любой из названных выше единиц измерения можно образовывать дольную единицу размером в одну тысячную от исходной).

Международная система единиц физических величин является наиболее совершенной и универсальной из всех существовавших до настоящего времени. Она охватывает физические величины механики, термодинамики, электродинамики и оптики, которые связаны между собой физическими законами.