Структура эмпирического исследования.

На эмпирическом уровне научного познания выделяют три основные формы научного знания:

- данные наблюдения;

- эмпирические факты;

- эмпирические законы.

Данные наблюдения отражают само наличие исследуемых объектов, их свойства, типы отношений с другими объектами в соответствии с характером общей направленности научного исследования, его целей, проблем и задач (результат наблюдений и экспериментов).

Информация о данных наблюдения фиксируется в форме протоколов наблюдения в языковой форме. В протоколах наблюдения всегда содержатся указания на то, кто осуществляет наблюдение, а если наблюдение строится в процессе эксперимента с помощью каких-либо приборов, то обязательно даются основные характеристики прибора (например, «тот-то наблюдал в телескоп на участке неба таком-то яркое световое пятнышко»).

В данных наблюдения наряду с объективной информацией об изучаемых явлениях содержится значительный пласт субъективной информации, зависящий от состояния наблюдателя и приборов (ошибки наблюдателя, наслоения внешних возбуждающих воздействий, систематические и случайные ошибки приборов). В силу этого данные наблюдений не могут служить эмпирическим основанием для теоретических построений.

Таким основанием выступают эмпирические факты. Они строятся на базе данных наблюдений.

Эмпирический факт – это форма научного знания, предусматривающая констатацию достоверной, объективной информации. Эмпирические факты образуют эмпирический базис науки, на который опираются научные теории. Факты фиксируются в языке науки в высказываниях типа: «сила тока в цепи зависит от сопротивления проводника»; «более половины опрошенных в городе недовольны экологическим состоянием городской среды» и т.д.

Переход от данных наблюдения к эмпирическому факту предполагает следующие операции:

- Нахождение в данных наблюдения устойчивого, повторяющегося содержания. Для формирования факта необходимо сравнить между собой множество данных наблюдений, выделить в них повторяющиеся признаки и устранить случайные погрешности, связанные с ошибками наблюдателя.

- Необходимость истолкования (интерпретации) выявляемого в наблюдениях устойчивого содержания. В процессе такого истолкования широко используются ранее полученные теоретические знания.

Характерной в этом отношении является история открытия такого необычного астрономического объекта, как пульсар (космический источник радио-, оптического, рентгеновского и/или гамма-излучений, приходящих на Землю в виде периодических всплесков (импульсов). Летом 1967 года аспирантка известного английского радиоастронома Э. Хьюиша Джоселин Белл случайно обнаружила на небе радиоисточник, который излучал короткие радиоимпульсы. Многократные систематические наблюдения позволили установить, что эти импульсы повторяются строго периодически, через 1,33 с. Первоначальная интерпретация этого повторяющегося содержания наблюдений была связана с гипотезой об искусственном происхождении этого сигнала, который посылает сверхцивилизация. Вследствие этого наблюдения засекретили, и почти полгода о них никому не сообщалось. Затем была выдвинута другая гипотеза – о естественном происхождении источника, подкрепленная новыми данными наблюдений (были обнаружены новые источники излучения подобного типа). Эта гипотеза предполагала, что излучение исходит от маленького быстро вращающегося тела. Применение законов механики позволило вычислить размеры данного тела – оказалось, что оно намного меньше Земли. Кроме того, было установлено, что источник пульсации находится именно в том месте, где более тысячи лет назад произошел взрыв сверхновой звезды. В конечном итоге был установлен факт, что существуют особые небесные тела – пульсары, являющиеся остаточным результатом взрыва сверхновой.

В социальных науках примером может выступать факт урбанизации в белорусском обществе со времени после Второй мировой войны. Статистика фиксирует численность населения Беларуси согласно периодически проводимым переписям. Ее анализ указывает на устойчивый рост количества городского и снижение количества сельского населения. Опираясь на теоретические знания, устанавливается факт урбанизации, который сопровождается значительными изменениями в социальной структуре, образе жизни и мировоззрении общества.

На основании эмпирических фактов формируются эмпирические законы. Эмпирический закон – это форма научного знания, выражающая отношения между объектами, их элементами и свойствами, установленные в результате серии наблюдений и экспериментов. Эмпирические законы имеют ограниченный характер, поскольку объясняют явления лишь в некоторых, а не во всех случаях исследуемого класса объектов.

Примером может служить закон Бойля-Мариотта, согласно которому для любого газа произведение его объема на давление есть величина постоянная. Данный закон был установлен путем статистической обработки табличных данных, которыми экспериментально зафиксирована зависимость между давлением и объемом некоторых газов, получен соответствующий факт, а затем он распространен на все газы. Однако, при этом он не учитывает действие газов при высоких давлениях.

Проблема роли теоретических знаний в формировании эмпирических знаний. В понимании природы эмпирических знаний необходимо учитывать тот факт, что теоретические знания играют значительную роль в их формировании на всех этапах: выбор объекта исследования, выбор инструментария, интерпретация данных наблюдений и экспериментов.

Рассмотрим область микроявлений, где совокупность эмпирических данных дают различные приборы. Эти данные представляют собой, например, определенные траектории на фотобумаге, которые показывают нам, как взаимодействуют частицы и т.д. Но совокупность эмпирических данных является определенным знанием о действительности лишь тогда, когда эти данные истолковываются с позиций определенных теоретических представлений. Так, например, на фотографии, сделанной в магнитном поле, мы видим определенные спиральные линии. Зная, что в магнитном поле заряженные частицы движутся по спирали, прячем электроны в одну сторону, а позитроны в другую, мы считаем, что на фотографии изображено движение электрона или позитрона. Если мы не имеем определенных теоретических представлений, то, конечно, щелчки счетчика Гейгера или траектории в камерах Вильсона нам ничего не говорят о микромире.

Таким образом, эмпирический уровень научных знаний обязательно включает в себя то или иное теоретическое истолкование действительности.

С другой стороны в научном познании эмпирические факты являются фундаментом для формирования теоретического познания:

1) совокупность фактов образует эмпирическую основу для выдвижения гипотез и построения теорий;

2) факты имеют важнейшее значение при подтверждении или опровержении теорий.

В результате возникает сложная проблема, дискутирующаяся в методологии науки: получается, что для установления факта нужны теории, а они, в свою очередь, должны проверяться фактами. Эта проблема решается только в том случае, если взаимодействие теории и факта рассматривается исторически. Безусловно, в формировании нового факта участвуют теоретические знания, которые были ранее проверены независимо от него. Что же касается новых фактов, то они могут служить основой новых теоретических идей и представлений. В свою очередь новые теории, превратившиеся в достоверное знание, могут использоваться в процедурах интерпретации при эмпирическом исследовании других областей действительности и формировании новых фактов.

 

Структура теоретического исследования.

В структуре теоретического исследования следует выделить три формы научного знания:

1) проблема;

2) гипотеза;

3) теория.

 

Проблема – форма теоретического знания, содержанием которой является противоречивая ситуация в сфере научного познания, требующая решения.

Проблема возникает как результат:

- противоречий в рамках отдельной теории;

- столкновения двух взаимно противоречащих теорий;

- противоречия теории с данными наблюдений и фактами.

Структура проблемы включает в себя:

- неизвестное (искомое);

- известное (условие и предпосылки проблемы).

Неизвестное тесно связано с известным. Последнее, во-первых, указывает на те признаки, которыми должно обладать неизвестное, и, стало быть, в определенной мере раскрывает содержание неизвестного, а во-вторых, фиксирует область неизвестного – класс предметов, среди которых находится неизвестное, т.е. сообщает нечто о его объеме. Таким образом, неизвестное в задаче или проблеме не является абсолютно неизвестным. Оно представляет собой нечто такое, о чем мы кое-что знаем, и эти знания выступают ориентиром и средством дельнейшего поиска.

При постановке и решении проблем необходимы следующие компоненты:

- определенная система понятий, с помощью которой исследователь будет фиксировать те или иные феномены;

- система методов, избираемая с учетом целей исследования и характера решаемых проблем;

- опора на научные традиции.

На постановку и решение проблемы влияют:

- характер мышления эпохи, в которую формулируется проблема;

- уровень знания об объектах, которых касается проблема.

Условиями успешного решения проблемы являются:

- ясное и четкое ее формулирование;

- критическое исследование различных ее решений.

Научные проблемы следует отличать от ненаучных (певдопроблем), например, проблемы создания «вечного двигателя».

Решение какой-либо конкретной проблемы – существенный момент развития знания, в ходе которого возникают новые проблемы, а также выдвигаются гипотезы.

 

Гипотеза – это форма научного знания, содержащая научное предположение о существенных характеристиках и глубинных необходимых связях изучаемых явлений и процессов.

Гипотеза носит вероятностный, а не достоверный характер и требует проверки и обоснования.

Основаниями гипотезы являются предшествующее знание и новые факты. Основания, на которые опирается гипотеза, являются положениями необходимыми, но не достаточными для ее принятия. Это то, что называется известным в проблеме, ее предпосылками.

Следует отметить условия, необходимые для выдвижения и обоснования гипотезы:

- должна соответствовать установленным научным законам;

- не должна противоречить правилам формальной логики;

- должна быть согласована с фактическим материалом, на базе которого и для объяснения которого она выдвигается;

- должна быть простой и не содержать лишнего, субъективных, произвольных допущений;

- должна быть приложима к наиболее широкому классу объектов, а не только к тем, для объяснения которых она специально выдвинута;

- должна допускать возможность подтверждения или опровержения.

Этапы развертывания гипотезы в своем применении:

1) выдвижение предположения о сущности изучаемого явления, его свойствах, связях и отношениях, о его возникновении и развитии (обычно выдвигается несколько предположений относительно одного и того же явления);

2) обоснование выдвинутого предположения, оценка его основательности на основе указанных выше условий;

3) развертывание выдвинутого предположения в целостную систему знания и дедуктивное выведение из него следствий с целью дальнейшей эмпирической проверки;

4) эмпирическая проверка выведенных из гипотезы следствий.

Выделяют следующие виды гипотез:

1) общие гипотезы – обоснованные предположения о сущности определенного класса явлений;

2) частные гипотезы – обоснованные предположения о происхождении и свойствах единичных фактов, явлений и процессов;

3) рабочие гипотезы – предположения, выдвигаемые, как правило, на первых этапах исследования и служащие его направляющим ориентиром, отправным пунктом дальнейшего движения исследовательской мысли.

Следует иметь в виду, что эмпирическое подтверждение следствий из гипотезы не гарантирует в полной мере ее истинности, а опровержение одного из следствий не свидетельствует однозначно о ее ложности в целом. В случае многократной позитивной проверки гипотеза либо переходит в ранг научной теории, либо опровергается, либо уточняется и конкретизируется.

По вопросу о научности гипотез в методологии науки сложились две основные концепции:

1) Верификация (сложилась в рамках концепции неопозитивизма в первой половине 20 в.) – принцип, в соответствии с которым научный смысл имеют те предположения, которые прямо или косвенно допускают их сведение к эмпирической проверке.

Например, нам нужно верифицировать утверждение «Температура в комнате равна 20°С». Его нельзя верифицировать непосредственно, так как нет в реальности объектов, которым соответствуют термины «температура» и «20°С». Из данного утверждения можно вывести следствие, говорящее о том, что если в комнату внести термометр, то столбик ртути остановится у отметки «20». Мы приносим термометр и непосредственным наблюдением верифицируем утверждение «Столбик ртути находится у отметки «20″». Это служит косвенной верификацией первоначального утверждения.

В случае, если невозможно указать, как следует проверить предположение, то оно лишено научного смысла. Например, предположение «Душа человека бессмертна» лишено всякого научного смысла, так как его эмпирическая проверка в принципе невозможна.

2) Фальсификация (сложилась в рамках постпозитивистской концепции К. Поппера в середине 20 в.) – принцип, в соответствии с которым научный смысл имеют те предположения, которые в принципе делают возможной эмпирическую проверку, возможность подтверждения или опровержения (даже в том случае, если в данный момент реальная эмпирическая проверка невозможна).

Так, например, теория гравитации А. Эйнштейна в момент ее выдвижения не допускала возможности опытной проверки. Однако, уже тогда существовала принципиальная возможность ее опровержения или подтверждения, что делало ее научно осмысленной.

 

Важнейшей формой теоретического познания выступает теория.

Теория – это форма научного знания, дающая целостное отображение закономерностей и сущностных связей некоторой сферы действительности.

Положения теории отображают существенные связи некоторой области действительности в обобщенном виде. Каждое положение теории является истиной для множества обстоятельств, в которых проявляется эта связь.

Методологические требования к научной теории:

- объяснение сущности изучаемого объекта;

- логическая непротиворечивость;

- опытная проверяемость;

- полнота содержания (возможность представить любой фрагмент той области действительности, на описание и объяснение которого она претендует).

Структура научной теории включает в себя следдующие компоненты:

- исходные основания (фундаментальные понятия, принципы, законы, аксиомы и т.д.);

- теоретические (идеальные) объекты;

- теоретические (идеальные) модели;

- теоретические законы.

Понятие теоретического объекта рассмотрено выше.

Теоретическая модель состоит из нескольких теоретических объектов, которые находятся в строго определенных связях и отношениях друг с другом. Теоретическая модель выступает как выражение сущности реальных процессов. Полученный в ее результате закон можно применить ко всем подобным ситуациям.

Например, для теоретического обоснования эмпирического закона Бойля-Мариотта было допущено, что, во-первых, газ представляет собой набор идеально упругих и бесконечно малых соударяющихся частиц; во-вторых, что сосуд переменного объема, в который заключены эти частицы, также является идеальным. Таким образом, теоретические объекты (идеальный газ и идеальный сосуд) образуют здесь теоретическую модель.

Другой пример – ньютоновская механика: теоретические объекты, такие, как материальная точка, сила, инерциальная пространственно-временная система отсчета составляют теоретическую модель механического движения, изображающую механические процессы как перемещение материальной точки по континууму точек пространства инерциальной системы отсчета и как изменение состояния движения материальной точки под действием силы.

Теоретическая модель содержит в себе определенную программу исследования, которая реализуется в выявлении теоретических законов. Соответственно, эти законы могут быть применены для описания реальных ситуаций опыта лишь в том случае, если модель обоснована в качестве выражения сущностных связей действительности, проявляющихся в таких ситуациях. В развитых в теоретическом отношении дисциплинах (таких, как физика) законы теории формулируются на языке математики. Таким образом, законы, сформулированные в рамках теории, относятся не к эмпирической реальности, а к реальности такой, какой она представлена идеальной моделью.

Теоретический закон – это форма научного знания, в которой отражена связь между явлениями и процессами действительности, которая является:

- объективной (присуща реальному миру, выражает реальные отношения вещей);

- существенной и всеобщей (присуща всем без исключения процессам данного класса, определенного типа и действует всегда и везде, где развертываются соответствующие процессы и условия);

- необходимой (всегда с необходимостью осуществляется в определенных условиях);

- внутренней (отражает самые глубинные отношения некоторой сферы действительности);

- устойчивой (выражает некоторое постоянство определенного процесса, регулярность его протекания, одинаковость действия в сходных условиях).

Необходимо иметь в виду также то, что своего утверждения теория должна:

- Быть согласована с эмпирическим материалом, на базе которого она построена. Для этого проводится операциональная интерпретация теории, характеризующая связи языковых терминов теории и экспериментальных процедур, которые осуществлялись на эмпирическом уровне познания (например, «планеты Солнечной системы – это материальные точки», «луч света – это евклидова прямая»). Теория принимает участие в формировании фактов; в свою очередь, факты требуют построения новых теоретических моделей, которые сначала строятся как гипотезы, а потом обосновываются и превращаются в теории. Бывает и так, сразу строится развитая теория, которая дает объяснение известным, но не нашедшим ранее объяснения фактам, либо заставляет по-новому интерпретировать факты.

- Быть согласована с господствующей научной картиной мира (онтологическая интерпретация теории). Известны случаи, когда теории или отдельные их положения отклонялись не в связи с противоречиями практическому материалу, а по причинам мировоззренческого характера.

Функции научных теорий:

- синтетическая (объединение достоверных знаний в единую систему);

- объяснительная (выявление причинных зависимостей, связей изучаемого явления, его сущностных характеристик, законов развития);

- методологическая (формулировка на базе теории методов, способов и приемов познавательной деятельности);

- предсказательная (на базе теоретических представлений о текущем состоянии известных явлений делаются выводы о существовании неизвестных ранее фактов, объектов и их свойств, связей между явлениями);

- практическая (использование теории на практике).

Виды научных теорий:

Теории классифицируются по различным основаниям.

По степени общности выделяются:

- частные теории, относящиеся к достаточно ограниченной области явлений (закон колебания маятника, закон движения тел по наклонной плоскости в физике);

- развитые теории, охватывающие все частные случаи определенной сферы реальности (ньютоновская механика, электродинамика в физике, классическая и кейнсианская теории в экономической науке).

Исходя из особенностей предметных областей, выделяют математические, физические, биологические, социальные и прочие теории.

С логической точки зрения можно выделить:

- дедуктивные теории, основанные на понятии логического следования: Говорят, что из высказывания А логически следует высказывание В тогда и только тогда, когда истинность А гарантирует истинность В, и не бывает так, что А истинно, а В ложно. Для построения фундамента дедуктивной теории важно отобрать положения соответствующей ветви знания (аксиомы), которые бы, во-первых, не противоречили одно другому; во-вторых, из множества аксиом должно следовать максимальное количество истинных положений данной ветви знания; в-третьих, аксиомы должны быть независимы друг от друга, т.е. не должны находиться между собой в отношении логического следования. Дедуктивный способ построения теории используется прежде всего в математике, логике, математическом естествознании;

- недедуктивные теории, основанные на вероятностных формах логических выводов – аналогия, индукция и др. Недедуктивные теории используются в большинстве естественных и социально-гуманитарных наук; они опираются на изучение действительности, используя наблюдения, эксперименты, реконструируя ход событий по отображению в памятниках культуры.

Можно выделить также теории завершенные и незавершенные. Завершенная теория представляет собой окончательную модель некоторого целостного фрагмента реальности с точно установленными границами. Положения завершенной теории – это научные законы как достоверные высказывания о сущности познаваемых процессов. Примерами завершенных теорий могут служить геометрия Евклида (точно известна сфера ее применения – трехмерное пространство), механика Ньютона (известна область ее применения – множество макротел).

Незавершенная теория является вариационной, во многом гипотетической знаковой моделью. Границы развития такой теории пока что неизвестны, они носят открытый характер в том смысле, что отсутствуют точные представления о предметах, к которым она применима. О ее положениях нельзя утверждать как о достоверно установленных законах. Так, например, квантовая теория, возникшая в физике 20 в., на сегодняшний день не является завершенной, о чем свидетельствуют ее различные интерпретации, которые конкурируют между собой в рамках ее развития.