На теоретическом уровне исследования используются идеализация, формализация, принятие гипотезы и создание теорий.
Идеализация – мысленное создание объектов и условий, которые не существуют в действительности и не могут быть созданы практически, она дает возможность лишить реальные объекты некоторых присущих им свойств, или наделить их гипотетическими свойствами (абсолютно чёрное тело, бесконечное тело, идеальный газ и т.п.), что позволяет получить решение задачи в конечном виде. Естественно, любая идеализация правомерна лишь в определенных пределах.
Формализация – метод изучения объектов, при котором основные закономерности явлений отображаются в знаковой форме – с помощью формул или специальных символов. Она обеспечивает обобщенность подходов к решению различных задач, позволяет устанавливать закономерности между изучаемыми фактами. Символика не допускает двусмысленных толкований.
Гипотеза – научно обоснованная система умозаключений, посредством которой на основе ряда фактов делается вывод о существовании объекта, связи или причины явления. Гипотезa является формой перехода от фактов к законам. Ввиду своего вероятностного характера она требует проверки, после которой она или видоизменяется, или отвергается, или становятся научной теорией (гипотезой являлся, например, известный в теплопроводности закон Фурье).
В своем развитии гипотеза проходит три основных стадии: накопление фактического материала и высказывание на его основе некоторых предположений; развертывание предположений в гипотезу; проверка и уточнение гипотезы. Основные правила выдвижения и проверки гипотезы:
1) гипотеза должна находиться в согласии или быть совместимой со всеми фактами, которых она касается;
2) из многочисленных противостоящих одна другой гипотез, выдвинутых для объяснения серии фактов, предпочтительнее та, которая
единообразно объясняет большее их число;
3) для объяснения связанной серии фактов нужно выдвигать возможно меньше разных гипотез;
4) при выдвижении гипотезы необходимо сознавать вероятностный
характер ее выводов;
5) гипотезы, противоречащие одна другой, не могут быть вместе
истинными, за исключением того случая, когда они объясняют различные стороны исвязи одного и тогo же объекта.
Теория – наиболее высокая форма обобщения и систематизация знаний, Она описывает, объясняет и предсказывает совокупность явлений в некоторой области действительности и сводит открытые в этой области законы к единому объединяющему началу. Теория в отличие от гипотезы имеет объективное (проверенное практикой) обоснование.
К новым теориям предъявляются следующие требования:
1) научная теория должна быть адекватной описываемому явлению или объекту;
2) она должна соответствовать эмпирическим данным;
3) в ней должны существовать связи между различными положениями, обеспечивающие переход от одних утверждений к другим;
4) она должна удовлетворять требованию полноты описания некоторой области действительности и объяснять взаимосвязи между различными компонентами системы;
5) теория должна обладать эвристичностью, конструктивностью и простотой.
Эвристичность теории отражает ее предсказательные и объяснительные возможности. Конструктивность теории состоит в простой, совершаемой по определенным правилам, проверяемости основных ее положений. Простота теории достигается введением обобщенных законов,сокращением иуплотнением информации.
Законом называется теория, обладающая большой надежностью и подтвержденная многочисленными экспериментами. Он существует независимо от сознания людей.
Методы теоретического и эмпирического уровней
Исследования
Сравнение – акт мышления, посредством которого классифицируется, упорядочивается и оценивается содержание бытия в познания. Акт сравнения состоит в попарном сопоставлении объектов с целью выявления их отношений. Сравнение имеет смысл только в совокупности «однородных» предметов, образующих класс. Сравнимость предметов в классе осуществляется по признакам, существенным для данного рассмотрения.
Анализ – (разложение, расчленение) – процедура мысленного, а часто также и реального расчленения предмета (явления, процесса), свойства предмета или отношения между предметами на части (признаки, свойства, отношения). Процедуры анализа входят органической составной частью во всякое научное исследование и обычно образуют его первую стадию.
Синтез – (соединение, сочетание) – соединение различных элементов сторон объекта в единое целое (систему), которое осуществляется как впрактической деятельности, так и в процессе познания. Синтез и анализ дополняют друг друга. Синтез как познавательная операция имеет множество различных форм.
Эмпирические данные исследования того или иного объекта синтезируются при теоретическом сообщении. Диалектический метод восхождения от абстрактного к конкретному как способ построения теоретического знания о сложных, развивающихся объектах также представляет собой одну из форм синтеза.
Обобщение – форма приращения знания путем мысленного перехода от частного к общему, которой обычно соответствует к переход на более высокую ступень абстракции. Обобщение позволяет извлекать общие принципы (законы) из хаоса затемняющих их явлений, отождествлять множество различных вещей и явлений.
Абстракция (отвлечение) – метод научного исследования, основанный ан том, что при изучении некоторого явления (процесса) не учитываются его несущественные стороны и признаки. Это позволяет упрощать картину изучаемого явления и рассматривать его как бы в «чистом виде». Абстракция связана о представлением об относительной независимости явлений и их сторон и с отделением существенных сторон от несущественных. Предписываемые абстракцией процедуры сводятся, как правило, к перестройке предмета исследования, к эквивалентному, с точки зрения данной ситуации, замещению первоначального предмета другим.
Индукция (наведение) – вид обобщений, связанных с предвосхищением результатов наблюдений и экспериментов на основе данных прошлого опыта. Начинается индукция с анализа и сравнения данных наблюдения или эксперимента. При этом по мере расширения множества этих данных может выявиться регулярная повторяемость какого-либо свойства или отношения.
Наблюдаемая в опыте многократность повторения при отсутствии исключений внушает уверенность в ее универсальности и естественности, что приводит к индуктивному обобщению - предположению, что именно так будет обстоять дело во всех сходных случаях. Для практики характерны обобщения на основе исследования не всех, а только некоторых случаев. Такое обобщение называется неполной индукцией. Познавательный смысл индукции - абстрагирующая работа мысли помогает идти вперед при недостатке практических знаний. Неполная индукция обычно рассматривается как источник предположительных суждений – гипотез.
Дедукция (выведение) – переход от общего к частному. В более специфическом смысле термин «дедукция» обозначает процесс логического вывода, т.е. перехода по тем или иным правилам логики от некоторых данных предположений - посылок к их следствиям (заключениям).
Ф. Энгельс писал, что «индукция и дедукция связаны между собой столь же необходимым образом, как синтез и анализ. Р. Декарт противопоставлял дедукцию интуиции, посредством которой, по его мнению, человеческий разум «непосредственно усматривает» истину, в то время как дедукция доставляет разуму лишь опосредствованное (полученное путем рассуждения) знание.
Интуиция – способность постижения истины путем прямого ее усмотрения без обоснования с помощью доказательства. Роль интуиции особенно велика там, где необходим выход за пределы существующих приемов познания для проникновения в неведомое. Интуиция не составляет особого пути познания, идущего в обход ощущений, представлений и мышления. Она - своеобразный тип мышления, когда отдельные звенья процесса мышления проносятся в сознании более или менее бессознательно, а предельно ясно осознается именно итог мысли - истина, интуиции бывает достаточно для усмотрения истины, но ее недостаточно, чтобы убедить в этой истине других и даже самого себя. Для этого необходимо доказательство.
Доказательство – процесс установления истины, обоснование истинности суждения как при помощи некоторых логических рассуждений, так и посредством чувственного восприятия некоторых физических предметов и явлений, а также ссылок на такие восприятия.
Доказательства в узком смысле слова, характерные для дедуктивных наук (логики, математика и др.), представляют собой цепочки умозаключений (правильных), ведущих от истинных посылок (оснований) к доказываемым тезисам. Причем, истинность посылок не должна обосновываться в самом доказательстве, а должна каким-либо образом устанавливаться заранее.
Аналогия – метод научного исследования, когда знания о неизвестных объектах и явлениях достигаются на основе сравнения с общими признаками объектов иявлений, которые исследователю известны. Вывод по аналогии носит вероятностный характер.
Моделирование – метод научного познания, заключающийся в замене при исследовании изучаемого объекта специальной моделью, воспроизводящей главные особенности оригинала, и ее последующем исследовании. Результаты такого исследования с помощью специальных методов распространяют на оригинал.
Модели могут быть физическими и математическими. При физическом моделировании модель и оригинал имеют одинаковую физическую природу, при математическом – одинаковую или различную физическую природу. И в том, и в другом случае модель представляется системой уравнений.