Методы научного познания

Методы научного познания можно подразделить на три  группы: специальные, общенаучные, универсальные (или всеобщие). Специальные методы применимы только в рамках отдельных наук. Объективной основой таких методов являются соответствующие специально-научные законы и теории. К этим методам относятся, например, различные методы качественного анализа в химии, метод спектрального анализа в физике и химии, метод Монте-Карло, метод статистического моделирования при изучении сложных систем и т.д. Общенаучные методы характеризуют ход познания во всех науках. Их объективной основой являются общеметодологические закономерности познания, которые включают в себя и гносеологические принципы. К ним относятся: методы эксперимента и наблюдения, метод моделирования, гипотети-ко-дедуктивный метод, метод восхождения от абстрактного к конкретному и т.д. Универсальные (всеобщие) методы характеризуют человеческое мышление в целом и применимы во всех сферах познавательной деятельности человека (с учетом их специфики). Их объективной основой выступают общефилософские закономерности понимания окружающего нас мира, самого человека, его мышления и процесса познания и преобразования мира человеком. К этим методам относятся философские методы и принципы мышления, в том числе принцип диалектической противоречивости, принцип историзма и др.

Анализ и синтез. Анализ — это прием мышления, связанный с разложением изучаемого объекта на составные части, стороны, тенденции развития и способы функционирования с целью их относительно самостоятельного изучения. Синтез — прямо противоположная операция, которая заключается в объединении ранее выделенных частей в целое и с целью получить знание о целом путем выявления тех существенных связей и отношений, которые объединяют ранее выделенные в анализе части в одно целое. Эти два взаимосвязанных приема исследования получают в каждой отрасли науки свою конкретизацию. Из общего приема они могут превращаться в специальный метод: так, существуют конкретные методы математического, химического и социального анализа. Аналитический метод получил свое развитие и в некоторых философских школах и направлениях. То же можно сказать и о синтезе.

Абстрагирование и  идеализация. Эти методы относятся к общенаучным приемам исследования. Абстрагирование есть процесс мысленного выделения, вычленения отдельных интересующих нас в контексте исследования признаков, свойств и отношений конкретного предмета или явления и одновременно отвлечение от других свойств, признаков, отношений, которые в данном контексте несущественны. Временное отвлечение от ряда признаков, свойств и отношений изучаемых предметов позволяет глубже понять явление. В зависимости от целей исследований выделяются различные виды абстрагирования. Если требуется образовать общее понятие о классе предметов, используется абстракция отождествления, в ходе которой мысленно отвлекаются от несходных признаков и свойств некоторого класса предметов и выделяют общие признаки, присущие всему этому классу. Существует также такой вид абстракции, как аналитическая, или изолирующая, абстракция.

Идеализация является относительно самостоятельным  приемом познания, хотя она и является разновидностью абстрагирования. Результатами идеализации являются такие понятия, как «точка», «прямая» в геометрии, «материальная точка» в механике, «абсолютно черное тело» или «идеальный газ» в физике«т. п. В процессе идеализации происходит предельное отвлечение от всех реальных свойств предмета с одновременным введением в содержание образуемых понятий признаков, нереализуемых в действительности. Образуется так называемый идеальный объект, которым может оперировать теоретическое мышление при познании реальных объектов. Например, понятие материальной точки в действительности не соответствует ни одному объекту. Но механик, оперируя этим идеальным объектом, способен теоретически объяснить и предсказать поведение реальных, материальных объектов, таких как снаряд, искусственный спутник, планета Солнечной системы и т.д.

Индукция, дедукция, аналогия. Характерным для опытных наук приемом исследования является индукция. При использовании этого приема мысль движется от знания частного, знания фактов к знанию общего, знанию законов. В основе индукции лежат индуктивные умозаключения. Они проблематичны и не дают достоверного знания. Такие умозаключения как бы «наводят» мысль на открытие общих закономерностей, обоснование которых позже дается иными способами. В буквальном смысле индукция и означает наведение.

Приемом, по гносеологической направленности противоположным индукции, является дедукция. В дедуктивном умозаключении  движение мысли идет от знания общего к знанию частного. В специальном смысле слова термин «дедукция» обозначает процесс логического вывода по правилам логики. В отличие от индукции дедуктивные умозаключения дают достоверное знание при условии, что такое знание содержалось в посылках. В научном исследовании индуктивные и дедуктивные приемы мышления органически связаны. Индукция наводит человеческую мысль на гипотезы о причинах и общих закономерностях явлений; дедукция позволяет выводить из общих гипотез эмпирически проверяемые следствия и таким способом экспериментально их обосновывать или опровергать.

Аналогия. При аналогии на основе сходства объектов по некоторым признакам, свойствам и отношениям выдвигают предположение об их сходстве в других отношениях. Вывод по аналогии так же проблематичен, как и в индукции, и требует своего дальнейшего обоснования и проверки.

Моделирование. Умозаключение по аналогии лежит в основании такого ныне очень широко распространенного в науке приема исследования, как моделирование. Вообще моделирование в силу своего сложного комплексного характера скорее может быть отнесено к классу методов исследования, чем приемов. Моделирование — это такой метод исследования, при котором интересующий исследователя объект замешается другим объектом, находящимся в отношении подобия к первому объекту. Первый объект называется оригиналом, а второй — моделью. В дальнейшем знания, полученные при изучении модели, переносятся на оригинал на основании аналогии и теории подобия. Моделирование применяется там, где изучение оригинала невозможно или затруднительно и связано с большими расходами и риском. Типичным приемом моделирования является изучение свойств новых конструкций самолетов на их уменьшенных моделях, помещаемых в аэродинамическую трубу. Моделирование может быть предметным, физическим, математическим, логическим, знаковым. Все зависит от выбора характера модели.

Модель — это объективированная в реальности или мысленно представляемая система, замещающая объект познания. В зависимости от выбора средств построения модели различаются и разные виды моделирования. С возникновением новых поколений ЭВМ в науке получило широкое распространение компьютерное моделирование на основании специально создаваемых для этих целей программ. Компьютерное моделирование включает в себя использование математического и логического моделирования.

Наблюдение является исходным методом  эмпирического познания. Наблюдение — 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.

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

К структурным компонентам наблюдения относятся: сам наблюдатель, объект исследования, условия наблюдения и  средства наблюдения — установки, приборы и измерительные инструменты.

С первого взгляда может показаться, что наблюдение относится к пассивным, чисто созерцательным средствам  познания и безусловно по отношению  к эксперименту оно таковым и  является. Но при внешней пассивности  в наблюдении в полной мере реализуется то, что именуется активным характером человеческого познания. Активность проявляется прежде всего в целенаправленном характере наблюдения, в наличии исходной установки у наблюдателя: что наблюдать и на какие явления обращать особое внимание. Это обусловливает и второй момент активности наблюдения, а именно его избирательный характер. Однако в процессе наблюдения ученый не игнорирует явления, не входящие в его установки. Они также фиксируются и в конечном счете могут оказаться основанием для установления главных фактов. Активность наблюдения проявляется также и в его теоретической обусловленности. Мы определяли наблюдение как метод, опирающийся на чувственные познавательные способности человека, но в наблюдении постоянно проявляется и рациональная способность в форме теоретических установок. В методологии широко известна фраза: «Ученый смотрит глазами, но видит головой». Так дилетант и геолог, глядя на один и тот же кусок породы, видят, наблюдают разные вещи. Аналогичным образом обыватель и этолог, наблюдая за поведением животных, зафиксируют различные результаты этого наблюдения. Не прав был Ф. Бэкон, который надеялся перед наблюдением очистить сознание от всех «идолов». Практически это означало бы стирание всего знания, которое ученый получил в процессе образования. Лучший пример тому деятельность Галилея, который для наблюдения небесных явлений создал телескоп, что обусловило значительный прогресс в сборе эмпирического материала в этой области. Активность наблюдения проявляется и в отборе исследователем средств описания.

Можно построить достаточно богатую классификацию видов наблюдения, чего мы здесь сделать не сможем. Отметим лишь два важных вида наблюдения, различающихся установкой на качественное и количественное описание явлений. Качественное наблюдение было известно человеку с древнейших времен. Наука нового времени начинается с широкого использования количественных наблюдений и соответственно описаний. В основе такого типа наблюдений лежит процедура измерения. Измерение — это процесс определения отношения одной измеряемой величины, характеризующей изучаемый объект, к другой однородной величине, принятой за единицу. Пример — процедура измерения роста или веса человека. Переход науки к количественным наблюдениям и измерению лежит в основании зарождения точных наук, т. к. открывает путь к их математизации и позволяет сделать экспериментальную проверку теоретических гипотез более эффективной.

Эксперимент является, как и наблюдение, базисным методом на эмпирическом этапе  познания. Он включает в себя элементы метода наблюдения, но не тождествен последнему. Он представляет собой более активный метод изучения объекта, чем наблюдение. Практическое вмешательство в ход исследований в нем связано, в основном, с поиском подходящих условий для наблюдения или использования соответствующих приборов, усиливающих органы чувств человека. Со становлением экспериментального метода ученый превращается из наблюдателя природы в естествоиспытателя. Говоря метафорически, с помощью этого метода ученый обретает возможность «задавать вопросы природе».

Эксперимент — это активный целенаправленный метод изучения явлений в точно фиксированных условиях их протекания, которые могут воссоздаваться и контролироваться самим исследователем. Эксперимент имеет перед наблюдением ряд преимуществ: в ходе эксперимента изучаемое явление может не только наблюдаться, но и воспроизводиться по желанию исследователя; в условиях эксперимента возможно обнаружение таких свойств явлений, которые нельзя наблюдать в естественных условиях; эксперимент позволяет изолировать изучаемое явление от усложняющих обстоятельств путем варьирования условий и изучать явление в «чистом виде»; в условиях эксперимента резко расширяется арсенал используемых приборов, инструментов и аппаратов.

В общей структуре научного исследования эксперимент занимает особое место. С одной стороны, именно эксперимент является связующим звеном между теоретическим и эмпирическим этапами и уровнями научного исследования. По своему замыслу эксперимент всегда опосредован предварительным теоретическим знанием: 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 экспериментального исследования 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 одной из форм практики. Эксперимент, будучи формой и методом познания, в то же время выступает в качестве основы и критерия истинности знания, хотя и в ограниченных масштабах. Граница между экспериментом и другими формами практической деятельности относительна, и в некоторых случаях, когда речь идет о крупномасштабном производственном или социальном эксперименте, последний оказывается полноценной формой практической деятельности.

Экспериментальный метод, возникнув  в недрах физики, нашел затем широкое  распространение в химии, биологии, физиологии и других естественных науках. В настоящее время эксперимент  все больше распространяется в социологии, выступая и как метод познания, и как средство оптимизации социальных систем. По существу, со времен Галилея экспериментальный метод не претерпел существенных изменений с точки зрения его структуры и роли в познании. Существенные изменения произошли в технической оснащенности эксперимента, возникли новые виды эксперимента, связанные с использованием ЭВМ, расширилась сфера применения экспериментального метода. Принципиальная новизна в понимании эксперимента, пожалуй, касается лишь необходимости учета взаимодействия исследуемого объекта с измерительными приборами, что во времена Галилея не представлялось актуальным.

Выделяются следующие  виды эксперимента: I) исследовательский, или поисковый, эксперимент; 2) проверочный или контрольный эксперимент; 3) воспроизводящий; 4) изолирующий; 5) качественный или количественный; 6) физический, химический, социальный, биологический эксперимент. Исследовательский, или поисковый, эксперимент направлен на обнаружение новых, неизвестных науке явлений или их новых, неожиданных свойств. Например, серия экспериментов с проводниками при различных температурах в свое время закончилась открытием явления низкотемпературной сверхпроводимости. А эксперименты с проводниками сложного физико-химического состава привели недавно к открытию высокотемпературной сверхпроводимости. Эксперименты с катодными лучами имели своим результатом открытие Рентгеном нового вида проникающего излучения, названного его именем, а опыты с рентгеновскими лучами повлекли за собой открытие А. Беккерелем радиоактивности. В развитых науках большую роль играет проверочный, или контрольный, эксперимент. Объектом проверки является то или иное теоретическое предсказание либо та или иная гипотеза. По отношению к теоретическим гипотезам эксперимент может быть подтверждающим, опровергающим и решающим. Эксперимент является подтверждающим, если он задумывается с целью подтвердить эмпирически проверяемые следствия из гипотезы; соответственно, он будет опровергающим, если ставится с целью опровержения. Его называют решающим, если целью служит опровержение одной и подтверждение другой из двух (или нескольких) соперничающих теоретических гипотез. Это различие относительно. Эксперимент, задуманный как подтверждающий, может по результатам оказаться опровергающим, и наоборот. Что касается решающего эксперимента, то в силу сложного и неоднозначного характера связи теории с опытом многие исследователи отрицают его существование, хотя на определенном этапе соперничества гипотез он может создавать условия для временного предпочтения одной из них. В качестве примера проверочного эксперимента выступает один из экспериментов по проверке волновой теории света. В начале прошлого века С. Пуассон, анализируя математическую часть волновой теории света Френеля, пришел к неожиданному выводу: если эта теория верна, то в центре тени, образуемой непроницаемым экраном на пути точечного источника света должно образоваться белое пятно. Этот вывод был не чем иным, как эмпирически проверяемым следствием из теории Френеля, которое казалось крайне маловероятным как для сторонников корпускулярной, так и для сторонников волновой теории света. По замыслу Пуассона, позже был поставлен опыт с целью опровергнуть теории Френеля, но вместо этого его результаты блестяще подтвердили теорию Френеля. Белое пятно в центре тени было обнаружено и названо пятном Пуассона.