Научные методы эмпирического исследования

К эмпирическому уровню научного познания относят все те мето-

ды, приемы, способы познавательной деятельности, а также формули-

рования и закрепления знаний, которые являются содержанием практи-

ки или непосредственным результатом её. Как справедливо считает

Л. А. Микешина, гносеологически их можно разделить на две подгруп-

пы: методы вычленения и исследования эмпирического объекта; методы

обработки и систематизации полученного эмпирического знания, а так-

же на соответствующие им формы этого знания.

 

 

Таблица 1

Методы вычленения и исследования эмпирического объекта	Формы знания
Наблюдение
Измерение	Научный факт (фактуальное знание)
Эксперимент
Модельный эксперимент

 

При рассмотрении этих методов следует учитывать, что в таблице

они расположены по степени нарастания активности исследователя. Ра-

зумеется, наблюдение и измерение входят во все виды экспериментов,

но должны быть также рассмотрены как самостоятельные методы, ши-

роко представленные во всех науках.

Наблюдение является первичным и элементарным познаватель-

ным процессом на эмпирическом уровне научного познания. Как науч-

ное наблюдение оно состоит в целенаправленном, организованном, сис-

тематическом восприятии предметов и явлений внешнего мира. Осо-

бенности научного наблюдения:

· опирается на развитую теорию или отдельные теоретические

положения;

· служит решению определенной теоретической задачи, поста-

новке новых проблем, выдвижению новых или проверке существую-

щих гипотез;

· имеет обоснованный планомерный и организованный характер;

· является систематичным, исключающим ошибки случайного

происхождения;

· использует специальные средства наблюдения – микроскопы,

телескопы, фотоаппараты и т. п., существенно расширяя тем самым об-

ласть и возможности наблюдения.

Одно из важных условий научного наблюдения состоит в том, что

собранные данные не носят только личный, субъективный характер, но

при тех же условиях могут быть получены другим исследователем. Все

это говорит о необходимой точности и тщательности применения этого,

казалось бы, несложного метода, где роль конкретного ученого особен-

но значима. Это общеизвестно и само собой разумеется.

Однако в науке известны случаи, когда открытия совершались

благодаря неточностям и даже ошибкам в результатах наблюдения. Так,

многие годы датский астроном ХVI в. Тихо де Браге следил за передви-

жением планет, особенно за Марсом. На основе этих данных его ученик

И. Кеплер сформулировал важнейшие законы, в том числе – закон об

эллиптической форме планетных орбит. «Однако позднее выяснилось,

что наблюдения де Браге не точны настолько, что, знай Кеплер всю

правду, добытую последующей работой, все возмущения, по тем време-

нам от науки еще сокрытые, он не смог бы выявить путь Марса в его,

так сказать, «чистой» форме, т. е. вывести закон. <...> Неточности, до-

пущенные Т. де Браге (и обусловленные уровнем наблюдательной тех-

ники его времени), как бы провели те упрощения, которые следовало

провести И. Кеплеру, вообще любому, взявшемуся за этот предмет. Сии

упрощения и позволили за сложными и громоздкими формулами вы-

числения орбиты усмотреть истинный путь перемещения планеты, от-

казавшись от общепринятого тогда мнения, что планеты движутся по

окружностям, – мнения, искажающего их законный бег. Неточность

сыграла роль своего рода решета, которое, просеяв частности, спасло

общее, помогло пройти через подробности и поймать существо дела»

[88; с. 102].

Разумеется, за этим стоит не столько проблема точности наблю-

дения (все-таки точность остается одним из главных требований к ис-

следователю), сколько характер интерпретации данных наблюдения

и роль теории как базы интерпретации. Именно теория или принятая

гипотеза позволяет проводить целенаправленное наблюдение и обнару-

живать то, что без теоретических ориентиров остается незамеченным.

Однако следует помнить, что исследователь, «вооруженный» теорией

или гипотезой, будет достаточно тенденциозным, что, с одной стороны,

делает поиск более эффективным, но с другой – может отсеять все про-

тиворечивые явления, не укладывающиеся в данную гипотезу. В исто-

рии методологии данное обстоятельство породило эмпирический под-

ход, в котором исследователь стремился полностью освободиться от ка-

кой-либо гипотезы (теории), с тем чтобы гарантировать чистоту наблю-

дения и опыта.

Так, в начале ХХ в. известные социологи Ф. Знанецкий и У. Томас

в работе «Польские крестьяне в Европе и Америке», принимаясь за изу-

чение положения польских крестьян-эмигрантов в СIIIА, явно сформу-

лировали принцип «нуль-гипотезы», но, по существу, исходили из но-

вых методологических идей в социологии, разрабатываемых Знанецким.

Уже в середине этого же века известный шведский экономист и социо-

лог Г. Мюрдаль в исследовании «Американская дилемма», посвящен-

ном положению афроамериканцев в США, не только уделяет особое

внимание концепции, лежащей в основе работы, но и в особом прило-

жении описывает роль ценностных предпосылок, в частности различ-

ных мнений и предрассудков, в социальных исследованиях. Он считал,

что не существует другого способа их «нейтрализации», как «повер-

нуться лицом к оценкам» и ввести их как явно установленные ценност-

ные предпосылки. Ученый предложил систему требований, обеспечи-

вающих выявление ценностных посылок, и реализация этих требований

приводит к тому, что «анализ социальных проблем в теоретических

терминах освобождается от произвольности и защищен от бессозна-

тельного эффекта предрассудков» и оценок.

В наблюдении активность субъекта еще не направлена на преоб-

разование предмета изучения. Объект остается недоступным целена-

правленному изменению и изучению или сознательно ограждается от

возможных воздействий с целью сохранения его – естественного со-

стояния, и это главное преимущество метода наблюдения. Наблюдение,

особенно с включением измерения, может натолкнуть исследователя на

предположение о необходимой и закономерной связи, однако само по

себе оно совершенно недостаточно для утверждения и доказательства

такой связи. Привлечение приборов и инструментов неограниченно

расширяет возможности наблюдения, но не преодолевает некоторых

других недостатков. В наблюдении сохраняется зависимость наблюда-

теля от изучаемого процесса или явления. Наблюдатель не может, оста-

ваясь в границах наблюдения, изменять объект, управлять им и осуще-

ствлять строгий контроль над ним, и в этом смысле его активность в на-

блюдении носит относительный характер. Вместе с тем следует напом-

нить, что в процессе подготовки наблюдения и в ходе его осуществле-

ния ученый, как правило, прибегает к организационным и практическим

операциям с объектом, что сближает наблюдение с экспериментом.

Очевидно и другое – наблюдение представляет собой необходимую со-

ставляющую всякого эксперимента, и тогда его задачи и функции опре-

деляются в этом контексте.

Активность наблюдения может быть существенно повышена при

помощи измерения объекта, его свойств и отношений. Измерение отно-

сится к количественным методам, онтологической основой которых яв-

ляются количественные отношения, выраженные числом и величиной, –

это установление числового соотношения между свойствами объектов.

Оно представляет собой деятельность, основанную на создании и ис-

пользовании измерительной техники, материальных орудий в качестве

средств измерения, включающую определенные физические процессы

и базирующуюся на тех или иных теоретических предпосылках. Следу-

ет отметить, что приборы и измерительная техника, в свою очередь,

созданы на основе тех или иных эмпирических и теоретических кон-

цепций. Это позволяет снять издержки и субъективные моменты, при-

сутствующие в обычном чувственном созерцании, существенно повы-

сить точность результатов.

Приемы получения количественной информации представлены,

как известно, двумя видами операций – счетом и измерением в соответ-

ствии с объективными различиями между дискретным и непрерывным.

Как метод получения точной количественной информации в операции

счета определяются числовые параметры, состоящие из дискретных

элементов, при этом устанавливается однозначное соответствие между

элементами множества, составляющего группу, и числовыми знаками,

с помощью которых ведется счет. Сами числа отражают объективно

существующие количественные отношения.

Следует осознавать, как это показал известный отечественный ме-

тодолог В. А. Штофф, что числовые формы и знаки выполняют как

в научном, так и обыденном знании самые различные «функции, из ко-

торых не все связаны с измерением: 1) быть средствами наименования,

своеобразными ярлыками или удобными идентифицирующими метка-

ми; 2) быть орудием счета; 3) выступать в качестве знака для обозначе-

ния определенного места в упорядоченной системе степеней некоторого

свойства; 4) быть средством установления равенства интервалов или

разностей; 5) быть знаками, выражающими количественные отношения

между качествами, т. е. средствами выражения величин. <...> Рассмат-

ривая различные шкалы, основанные на использовании чисел, мы

должны различать эти функции, которые попеременно выполняются то

особой знаковой формой чисел, то числами, выступающими в качестве

смысловых значений соответствующих числовых форм. С этой точки

зрения очевидно, что «шкалы наименований», примерами которых яв-

ляется нумерация спортсменов в командах, автомобилей в Госавтоин-

спекции, автобусных и трамвайных маршрутов и т. п., не являются ни

измерением, ни даже инвентаризацией, поскольку здесь числовые фор-

мы выполняют функцию наименования, а не счета [105; с. 97–98].

Серьезной проблемой остается метод измерения в социальных

и гуманитарных науках. Это прежде всего трудности сбора количест-

венной информации о многих социальных, социально-психологических

явлениях, для которых во многих случаях отсутствуют объективные,

инструментальные средства измерения. Затруднительны также способы

выделения дискретных элементов и сам объективный анализ не только

в силу особенностей объекта, но и из-за вмешательства «вненаучных»

ценностных факторов – предрассудков обыденного сознания, религиоз-

ного мировоззрения, идеологических или корпоративных запретов и др..

Известно, что многие так называемые оценки, например знаний уча-

щихся, выступлений участников соревнований и конкурсов даже самого

высокого уровня, часто зависят от квалификации, честности, корпора-

тивности и иных субъективных качеств педагогов, судей, членов жюри.

По-видимому, такого рода оценивание не может быть названо измере-

нием в точном смысле слова, которое предполагает, как определяет

наука об измерениях – метрология, сравнение путем физической (тех-

нической) процедуры данной величины с тем или иным значением при-

нятого эталона – единицы измерения и получение точного количествен-

ного результата.

И наблюдение, и измерение включены в такой сложный базовый

метод науки, как эксперимент. В отличие от наблюдения эксперимент

характеризуется вмешательством исследователя в положение изучае-

мых объектов, активным воздействием на предмет исследования раз-

личных приборов и экспериментальных средств. Эксперимент пред-

ставляет собой одну из форм практики, где сочетается взаимодействие

объектов по естественным законам и искусственно организованное че-

ловеком действие. Как метод эмпирического исследования этот метод

предполагает и позволяет осуществлять в соответствии с решаемой

проблемой следующие операции:

· конструктивизацию объекта: вычленение объекта или предме-

та исследования, его изоляцию от влияния побочных и затемняющих

сущность явлений, изучение в относительно чистом виде;

· эмпирическую интерпретацию исходных теоретических поня-

тий и положений, выбор или создание экспериментальных средств;

· целенаправленное воздействие на объект: планомерное изме-

нение, варьирование, комбинирование 8 рразличных условий в целях по-

лучения искомого результата;

· многократное воспроизведение хода процесса, фиксацию дан-

ных в протоколах наблюдений, их обработку и перенос на другие объ-

екты класса, не подвергнутые исследованию.

Эксперимент проводится не стихийно, не наудачу, а для решения

определенных научных проблем и познавательных задач, продиктован-

ных состоянием теории. Он необходим как основное средство накопле-

ния в изучении фактов, составляющих эмпирический базис всякой тео-

рии, является, как и вся практика в целом, объективным критерием от-

носительной истинности теоретических положений и гипотез.

Предметная структура эксперимента позволяет вычленить сле-

дующие три элемента: познающий субъект (экспериментатор), средства

эксперимента, объект экспериментального исследования. На этой осно-

ве можно дать разветвленную классификацию экспериментов. В зави-

симости от качественного различия объектов исследования можно раз-

личать физический, технический, биологический, психологический, со-

циологический и др. Характер и разнообразие средств и условий экспе-

римента позволяют вычленить прямой (натуральный) и модельный, по-

левой и лабораторный эксперименты. Если принять во внимание цели

экспериментатора, то различаются поисковые, измерительные и прове-

рочные виды экспериментов. Наконец, в зависимости от характера стра-

тегии можно различать эксперименты, осуществляемые методом проб

и ошибок, эксперименты на основе замкнутого алгоритма (например,

исследование Галилеем падения тел), эксперимент с помощью метода

«черного ящика», «шаговой стратегии» и др. [105; с. 82–91].

Поясним некоторые моменты в различии классического и совре-

менного экспериментов. Классический эксперимент строился на таких

методологических предпосылках, которые в той или иной степени от-

ражали представления Лапласа о детерминизме как однозначной при-

чинно-следственной связи. Предполагалось, что, зная начальное состоя-

ние системы в некоторых постоянных условиях, можно предвидеть по-

ведение этой системы в будущем; можно четко выделить изучаемое яв-

ление, реализовать его в желаемом направлении, строго упорядочить

все мешающие факторы либо отвлечься от них как несущественных

(например, исключить субъект из результатов познания). Возрастающее

значение вероятностно-статистических представлений и принципов

в реальной практике современной науки, а также признание не только

объективной определенности, но и объективной неопределенности

и понимание в связи с этим детерминации как относительной неопреде-

ленности (или как ограничения неопределенности) привело к новому

представлению о структуре и принципах эксперимента. Выработка но-

вой стратегии эксперимента непосредственно вызвана переходом от

изучения хорошо организованных систем, в которых можно было выде-

лить явления, зависящие от небольшого числа переменных, к изучению

так называемых диффузных или «плохо организованных» систем.

В этих системах нельзя четко выделить отдельные явления и разграни-

чить действие переменных различной физической природы. Это и по-

требовало более широко применять методы статистики, по сути дела,

внесло «концепцию случая» в эксперимент. Программу эксперимента

стали создавать так, чтобы предельно разнообразить многочисленные

факторы и учесть их статистически.

Таким образом, эксперимент из однофакторного, жестко детерми-

нированного, воспроизводящего однозначные связи и отношения, пре-

вратился в метод, учитывающий многие факторы сложной (диффузной)

системы и воспроизводящий одно- и многозначные отношения, т. е.

эксперимент приобрел вероятностно-детерминированный характер.

Кроме того, как уже указывалось, сама стратегия эксперимента также

часто не является жестко детерминированной и может меняться в зави-

симости от результатов на каждом этапе.

В тех случаях, когда прямое экспериментальное исследование само-

го объекта невозможно или затруднено, экономически нецелесообразно

или почему-либо нежелательно, прибегают к так называемому модельно-

му эксперименту, в котором исследованию подвергается уже не сам объ-

ект, а замещающая его модель. Под моделью имеют в виду некоторую ре-

ально существующую или мысленно представляемую систему, которая,

замещая в познавательных процессах другую систему – оригинал, нахо-

дится с ней в отношении сходства (подобия), благодаря чему изучение

модели позволяет получить информацию об оригинале, о его существен-

ных свойствах и отношениях. Модели могут быть материальными и мыс-

ленными, в зависимости от того, создаются ли они из материальных

средств и функционируют по объективным законам природы или же они

конструируются мысленно в сознании исследователя, который совершает

с ними все операции в уме, пользуясь, конечно, определенными правила-

ми и законами. Важнейшей особенностью любой модели является ее

сходство с оригиналом в одном или нескольких из строго зафиксирован-

ных и обоснованных отношений.

Материальные модели отражают соответствующие объекты в

трех формах сходства: физического подобия, аналогии и изоморфизма

как взаимно однозначного соответствия структур. Модельный экспери-

мент имеет дело с материальной моделью, которая одновременно явля-

ется как объектом изучения, так и экспериментальным средством.

С введением модели структура эксперимента существенно усложняется.

Теперь исследователь и прибор взаимодействуют не с самим объектом,

а лишь с замещающей его моделью, вследствие чего существенно ус-

ложняется операционная структура эксперимента. Усиливается роль

теоретической стороны исследования, поскольку необходимо обосно-

вать отношение подобия между моделью и объектом и возможность

экстраполировать на этот объект полученные данные. Рассмотрим, в

чем состоят суть метода экстраполяции и его особенности в моделиро-

вании.

Экстраполяция как процедура переноса знаний с одной предмет-

ной области на другую – ненаблюдаемую и неизученную – на основа-

нии некоторого выявленного отношения между ними относится к числу

операций, обладающих функцией оптимизации процесса познания.

В научном исследовании, как показал Д. П. Горский, используют-

ся индуктивные экстраполяции, в которых закономерность, установлен-

ная для одного вида объектов, переносится с определенными уточне-

ниями на другие объекты. Так, установив, например, для какого-то газа

свойство сжатия и выразив его в виде количественного закона, можно

экстраполировать это на другие, неисследованные газы с учетом их ко-

эффициента сжатия. В точном естествознании также применяется экст-

раполяция, например при распространении уравнения, описывающего

некоторый закон, на неизученную область (математическая гипотеза),

при этом предполагается возможное изменение формы этого уравнения.

В целом «в опытных науках под экстраполяцией понимается распро-

странение: а) качественных характеристик с одной предметной области

на другую, с прошлого и настоящего на будущее; б) количественных

характеристик одной области предметов на другую, одного агрегата на

другой на основе специально разрабатываемых для этой цели методов;

в) некоторого уравнения на иные предметные области в пределах одной

науки или даже на иные области знания, что связано с их некоторой мо-

дификацией и (или) с переистолкованием смысла входящих в них компо-

нентов...» [27; с. 138–139].

Процедура переноса знаний, будучи лишь относительно само-

стоятельной, органически входит в такие методы, как индукция, анало-

гия, моделирование, математическая гипотеза, статистические методы

и многие другие. В случае моделирования экстраполяция входит в опе-

рационную структуру этого вида эксперимента, состоящего из следую-

щих операций и процедур:

· теоретическое обоснование будущей модели, ее сходства с

объектом, т. е. операции, обеспечивающей переход от объекта к модели;

· построение модели на основе критериев подобия и цели иссле-

дования;

· экспериментальное исследование модели;

· операция перехода от модели к объекту, т. е. экстраполяция ре-

зультатов, полученных при исследовании модели, на объект.

Как правило, в научном моделировании используется выясненная

аналогия, конкретными случаями которой являются, например, физиче-

ское подобие и физическая аналогия. Следует отметить, что условия

правомерности аналогии были разработаны не столько в логике и мето-

дологии, сколько в специальной инженерно-математической теории по-

добия, лежащей в основе современного научного моделирования.

Теория подобия формулирует условия, при которых обеспечива-

ется правомерность перехода от высказываний о модели к высказыва-

ниям об объекте как в том случае, когда модель и объект принадлежат

к одной и той же форме движения (физическое подобие), так и в том

случае, когда они принадлежат к различным формам движения материи

(физическая аналогия). Такими условиями являются выясненные и со-

блюдаемые при моделировании критерии подобия. Так, например, при

гидравлическом моделировании, в основе которого лежат механические

законы подобия, обязательно соблюдаются геометрическое, кинемати-

ческое и динамическое подобия. Геометрическое подобие предполагает

постоянное соотношение между соответствующими линейными разме-

рами объекта и модели, их площадями и объемами; кинематическое по-

добие основано на постоянном соотношении скоростей, ускорений

и промежутков времени, в течение которых сходные частицы описыва-

ют геометрически подобные траектории; наконец, модель и объект бу-

дут динамически подобны, если отношения масс и сил будут постоян-

ны. Можно предположить, что соблюдение указанных соотношений

обусловливает получение достоверных знаний при экстраполяции дан-

ных модели на объект [105; с. 122–134].

Рассмотренные эмпирические методы познания дают фактуальное

знание о мире или факты, в которых фиксируются конкретные, непосред-

ственные проявления действительности. Термин «факт» неоднозначен. Он

может употребляться как в значении некоторого события, фрагмента дей-

ствительности, так и в значении особого рода эмпирических высказыва-

ний – фактофиксирующих предложений, содержанием которых он являет-

ся. В отличие от фактов действительности, которые существуют незави-

симо от того, что о них думают люди, и поэтому не являются ни истинны-

ми, ни ложными, факты в форме предложений допускают истинностную

оценку. Они должны быть эмпирически истинными, т. е. их истинность

устанавливается опытным, практическим путем.

Не всякое эмпирическое высказывание получает статус научного

факта, а точнее, предложения, фиксирующего научный факт. Если выска-

зывания описывают лишь единичные наблюдения, случайную эмпириче-

скую ситуацию, то они образуют некоторый набор данных, которые не

обладают необходимой степенью общности. В естественных науках и в

ряде социальных, например: экономике, демографии, социологии, как

правило, имеет место статистическая обработка некоторого множества

данных, позволяющая снять содержащиеся в них случайные элементы и

вместо множества высказываний о данных получить высказывание-

резюме об этих данных, которое и приобретает статус научного факта.

Как знание научные факты отличаются высокой степенью (веро-

ятностью) истинности, поскольку в них фиксируется «непосредственно

данное», описывается (а не объясняется или интерпретируется) непо-

средственно сам фрагмент действительности. Факт дискретен, а следо-

вательно, до известной степени локализован во времени и пространстве,

что придает ему определенную точность, и тем более потому, что он –

«очищенное» от случайностей статистическое резюме эмпирических

данных или знание, отражающее типичное, существенное в объекте. Но

научный факт одновременно и относительно истинное знание, он не аб-

солютен, но релятивен, т. е. способен к дальнейшему уточнению, изме-

нению, поскольку «непосредственно данное» включает элементы субъ-

ективного; описание никогда не может быть исчерпывающим; изменя-

ются и сам объект, описываемый __________в факте-знании, и язык, на котором

осуществляется описание. Будучи дискретным, научный факт вместе

с тем включен в изменяющуюся систему знания, исторически изменяет-

ся и само представление о том, что есть научный факт.

Поскольку в структуру научного факта входит не только та ин-

формация, которая зависит от чувственного познания, но и ее рацио-

нальные основания, то встает вопрос о роли и формах этих рациональ-

ных компонент. Среди них логические структуры, понятийный аппарат,

в том числе математический, а также философско-методологические

и теоретические принципы и предпосылки. Особо важную роль играют

теоретические предпосылки получения, описания и объяснения (интер-

претации) факта. Без таких предпосылок часто нельзя даже обнаружить

те или иные факты, а тем более понять их. Наиболее известные из исто-

рии науки примеры – это обнаружение астрономом И. Галле планеты

Нептун по предварительным расчетам и предсказаниям У. Леверье; от-

крытие химических элементов, предсказанных Д. И. Менделеевым

в связи с созданием им периодической системы; обнаружение позитро-

на, теоретически рассчитанного П. Дираком, нейтрино, предсказанного

В. Паули.

В естествознании факты, как правило, предстают уже в «теорети-

ческих одеждах», так как исследователи пользуются приборами, в кото-

рых, по сути дела, опредмечены теоретические схемы; соответственно,

эмпирические результаты подвергаются теоретическому истолкованию.

Однако при всей важности этих моментов они не должны быть абсолю-

тизированы. Как показывают исследования, на любом этапе развития

той или иной естественной науки можно обнаружить обширный слой

фундаментальных эмпирических фактов и закономерностей, которые

еще не осмыслены в рамках обоснованных теорий.

Так, один из наиболее фундаментальных астрофизических фактов

расширения Метагалактики был установлен в качестве «статистическо-

го резюме» многочисленных наблюдений явления «красного смещения»

в спектрах удаленных галактик, проводившихся с 1914 г., а также ин-

терпретации этих наблюдений как обусловленных эффектом Доплера.

Определенные теоретические знания из физики для этого, разумеется,

были привлечены, но «включение этого факта в систему знания о Все-

ленной произошло независимо от разработки теории, в рамках которой

он был понят и объяснен, т. е. теории расширяющейся Вселенной, тем

более что она появилась много лет спустя после первых публикаций об

открытии красного смещения в спектрах спиральных туманностей. Тео-

рия А. А. Фридмана помогла правильно оценить этот факт, который во-

шел в эмпирические знания о Вселенной до и независимо от нее» [40; с. 98].

Это говорит об относительной самостоятельности и ценности эмпириче-

ского базиса научно-познавательной деятельности, «на равных» взаимо-

действующего с теоретическим уровнем познания.

Методы построения