К методам эмпирического исследования относятся, прежде всего: наблюдение и описание, эксперимент и измерения.
Исходным методом эмпирического уровня познания является научное наблюдение, под которым понимается целенаправленное изучение предметов, опирающееся в основном на чувственные способности человека (ощущение, восприятие, представление).
Благодаря наблюдению исследователь получает знание о внешних сторонах, свойствах и признаках рассматриваемого объекта. С помощью наблюдения происходит чувственное отражение предметов и явлений внешнего мира, что приводит к накоплению некоторой первичной информации об объектах окружающей действительности.
В наблюдении отсутствует деятельность, направленная на преобразование, изменение объектов познания, что может обусловливаться рядом обстоятельств:
1. недоступностью объектов для практического воздействия (удаленные космические объекты),
2. нежелательностью вмешательства в наблюдаемый процесс (психологические, социальные процессы),
3. отсутствием технических, финансовых возможностей проведения экспериментальных исследований.
Наблюдение играет важнейшую роль в науках, где сбор эмпирического материала не может проводиться с помощью эксперимента, например, в астрономии, метеорологии. Однако, не следует считать, что наблюдение относится к пассивным, чисто созерцательным средствам познания. (Хотя, конечно, по отношению к эксперименту оно таковым и является.)
Активность наблюдения проявляется в целенаправленном характере наблюдения, прежде всего, в наличии исходной установки у исследователя: что наблюдать и на что обращать особое внимание. Отсюда вытекает избирательный характер наблюдения. При этом исследователь не должен игнорировать явления, не вписывающиеся в его исходные установки. Эти явления также должны фиксироваться, поскольку могут оказаться основанием для установления важных фактов.
Наблюдение всегда теоретически обусловлено, в чем тоже проявляется его активность. Известна фраза, достаточно ярко характеризующая теоретическую обусловленность наблюдения: «Ученый смотрит глазами, но видит головой». Именно поэтому дилетант и специалист, наблюдающие одни и те же вещи, фиксируют различные результаты. Научные наблюдения, хотя они опираются на работу органов чувств, требуют участия и теоретического мышления.
Существенным этапом наблюдения, от которого в значительной степени зависит его успех, является интерпретация результатов (например, расшифровка показаний приборов). Результаты наблюдения могут фиксироваться в схемах, графиках, диаграммах, цифровых данных, рисунках.
Познавательный итог наблюдения - это описание, то есть фиксация средствами языка исходных сведений об изучаемом объекте. Активность наблюдения проявляется так же в отборе исследователем средств описания. Опираясь на описания, исследователь создает эмпирические обобщения, проводит классификацию объектов по определенным свойствам, характеристикам, выясняет закономерности этапов их становления и развития. Описания результатов наблюдений составляют эмпирический базис науки.
Наблюдения могут быть непосредственными и опосредованными. При непосредственном наблюдении те или иные свойства и стороны объекта воспринимаются «напрямую» органами чувств человека.
Непосредственное наблюдение продолжает играть немаловажную роль в науке, однако, чаще всего наблюдение бывает опосредованным. В этом случае оно проводится с использованием определенных технических средств.
Например, до XVII века астрономы наблюдали за небесными телами невооруженным глазом. В 1608 году Галилео Галилей [23] создал оптический телескоп, что подняло астрономические наблюдения на новую ступень. По мере совершенствования научно-технического инструментария наблюдение становится все более сложным и опосредованным.
Наблюдения различаются установкой на качественное или количественное описание явлений. Если качественное наблюдение было известно человеку с древнейших времен, то количественное наблюдение появилось позже в процессе становления познавательной деятельности человека. Следует отметить, что формирование способности оперировать количественными характеристиками было важнейшим шагом в развитии первобытного человека.
Счет – первый вид теоретической деятельности, с которой началось становление абстрактной способности мышления.
Очевидно, что важнейшую роль в появлении количественных представлений сыграла практическая деятельность человека: раздел добычи, туш животных. Долгое время человек ориентировался в окружающей среде, фиксируя лишь качественные, а не количественные свойства предметов. До определенного момента качественных характеристик было вполне достаточно. Так, по свидетельствам этнографов, оленеводы Северной Азии, имея несколько сотен оленей, не могли их пересчитать, но знали индивидуальные характеристики каждого оленя. (В основе количественного типа наблюдений лежит измерение, которое подробнее будет рассмотрено ниже).
Осуществить активное целенаправленное вмешательство в протекание изучаемого процесса, произвести соответствующее изменение исследуемого объекта или воспроизвести его в специально созданных, контролируемых условиях позволяет эксперимент. Со становлением экспериментального метода исследователь превращается из наблюдателя природы в естествоиспытателя.
Эксперимент включает в себя элементы наблюдения, но существенно отличается от него. Эксперимент более активный метод в сравнении с наблюдением, он предполагает более активное отношение к объекту исследования, что дает возможность обнаружить свойства, которые не наблюдаются в естественных условиях.
Таким образом, эксперимент предполагает активное, целенаправленное и строго контролируемое воздействие исследователя на изучаемый объект для его изучения. Экспериментатор может преобразовывать исследуемый объект, создавать искусственные условия его изучения и вмешиваться в естественное течение процессов.
В историю науки как основатель экспериментального метода вошел Галилео Галилей. Именно он стал активно использовать эксперимент в качестве метода научного познания. Галилей показал, что истина достижима благодаря использованию эксперимента и разума, применяющего математическое знание. Он построил фундамент методологии современного естествознания, что знаменовалось становлением научного способа мышления – соединение метода эксперимента и математического метода. (Кроме того, Галилей внес в науку метод идеального или мысленного эксперимента.) Единство теории и эксперимента знаменовало возникновение в Новое время науки современного типа.
В структуре научного исследования эксперименту принадлежит особое место. Он является связующим звеном между теоретическим и эмпирическим уровнями научного исследования. Действительно, по своему замыслу эксперимент всегда опосредован начальным теоретическим знанием, но вместе с тем по характеру используемых познавательных средств он принадлежит к эмпирическому уровню познания. Итог экспериментального исследования – достижение фактуального знания и установление эмпирических закономерностей.
Можно выделить различные виды эксперимента: исследовательский (поисковый) и проверочный (контрольный).
Исследовательский (поисковый) эксперимент имеет своей целью обнаружение новых, неизвестных науке явлений, свойств.
Однако, эксперимент, будучи методом познания, в то же время может выступать в качестве критерия истинности знания (разумеется, в ограниченных масштабах). Проверочный (контрольный) эксперимент проводится для определения: является ли истинной та или иная гипотеза. В этом случае эксперимент может быть подтверждающим (если он задумывается с целью подтвердить эмпирически проверяемые следствия из гипотезы) и опровергающим (если проводится с целью опровержения гипотезы). При этом эксперимент, задуманный как подтверждающий, может по своим результатам оказаться опровергающим, и наоборот. Решающим называют эксперимент, если он служит для опровержения одной и подтверждения другой из двух (или нескольких) соперничающих гипотез.
Исходя из методики проведения и получаемых результатов, эксперименты, как и наблюдения, делятся на: качественные и количественные. В реальной практике научного исследования качественные и количественные эксперименты реализуются, как правило, в виде взаимосвязанных последовательных этапов развития познания.
В основе количественных наблюдений и экспериментов лежат измерения. Под измерением понимается процесс определения отношения одной измеряемой величины, характеризующей объект изучения, к другой однородной величине, принятой за единицу.
Измерения играют важнейшую роль в научных исследованиях. Неслучайно известный английский физик Уильям Томсон (Кельвин [24]) считал, что «каждая вещь известна лишь в той степени, в какой ее можно измерить».
Благодаря измерению устанавливается числовое значение измеряемой величины в принятых единицах измерения. В результате определяются количественные значения тех или иных свойств, сторон изучаемого объекта. Результат измерения – это некоторое число единиц измерения.
Единица измерения – это эталон, с которым сравнивается измеряемая сторона изучаемого объекта. Этому эталону присваивается числовое значение «1». Существует множество различных единиц измерения, даже для одних и тех же явлений. (Например, для температуры: Кельвин, Цельсий, Фаренгейт.) Единицы измерения составляют системы единиц, в которых некоторые единицы приняты как базисные, а другие выводятся из них на основе математических соотношений.
Методика построения системы единиц как совокупности основных и производных впервые была предложена Карлом Фридрихом Гауссом [25] в 1832 году. Макс Планк [26] разработал «естественную систему единиц», в основу которой легли «мировые постоянные»: скорость света в вакууме, постоянная Больцмана, постоянная Планка, постоянная тяготения. Из них Планк получил производные единицы: длины, массы, времени и другие.
В настоящее время в естествознании действует преимущественно Международная система единиц (СИ), принятая в 1960 году на XI Генеральной конференцией по мерам и весам. Международная система единиц построена на базе основных (метр, килограмм, секунда, ампер, Кельвин, кандела[27], моль[28]) и двух дополнительных (радиан, стерадиан[29]) единиц. Эта система охватывает физические величины механики, термодинамики, электродинамики, оптики, которые связаны между собой физическими законами.
Исходя из характера зависимости измеряемой величины от времени, измерения можно разделить на: статические и динамические. В первом случае измеряемая величина остается постоянной во времени, во втором случае измеряемая величина меняется во времени.
По способу получения результатов различаются прямые и косвенные измерения. В прямых измерениях значение измеряемой величины исследователь получает с помощью непосредственного сравнения ее с эталоном или с помощью измерительного прибора. Косвенное измерение осуществляется на основании известной математической зависимости между измеряемой величиной и другими величинами, полученными при прямых измерениях. Косвенные измерения используются тогда, когда искомую величину невозможно или сложно измерить непосредственно.
Далее рассмотрим основные методы обработки и систематизации знаний эмпирического уровня.
