Глава 6. Методы и формы научного познания.

Методология.

Метод (гр. method) — это путь познания и преобразо-

вания какого-либо объекта, независимо от того, природное это тело, искусст-

венное устройство или же мысль. Метод всегда опирается на некоторую со-

вокупность ранее полученных общих знаний. Методология — это учение о

методах познания и исследования, проектирования и конструирования, пре-

образования объектов разного рода; это система принципов и способов орга-

низации и создания теорий, а также практической деятельности, включая

инженерную.

Методологию можно разделить на содержательную и формальную. Пер-

вая занимается проблемами структуры научного знания вообще и, особенно,

научных теорий. Она изучает вопросы возникновения научных теорий, их

функционирование в науке, а также их развитие. Для нее важно описать по-

нятийный базис науки и отдельных теорий, характер объяснения, структуру и

способы операций со знанием (методы). Она должна прояснить вопрос о том,

что же научно, а что ненаучно, какова роль практического и прикладного

знания в его связи с теоретическим, формы и виды деятельности, действий и

операций любого рода. Вторая занимается анализом языка науки, формаль-

ной стороной описания, объяснения и анализом формальных и формализо-

ванных методов, в том числе вопросов о том, как строить научную теорию,

при каких условиях она истинна, каковы типы систем знания в науке, какова

логика структуры научного знания.

Поскольку метод связан с предварительными знаниями, то методологию

обычно делят на две части: во-первых, учение об основных, исходных поня-

тиях и принципах познания и преобразования, и, во- вторых, учение о спо-

собах познания, исследования и преобразования объектов. Методологию

часто ___________отождествляют с логикой научного исследования. На самом деле со-

держание методологии шире. Она включает в себя и логические методы ис-

следования, и исходные принципы познания и преобразования, и методики,

способы подготовки и проведения наблюдений, измерений и экспериментов,

проектирования, планирования и конструирования, а также пути формирова-

ния общих научных понятий, законов, принципов, целых научных теорий и

дисциплин. Фактически, методология — специализированная часть теории

познания и преобразования мира. Она — предмет особых забот ученых, ин-

женеров, проектировщиков. Английский философ XVII века Ф.Бэкон срав-

нил роль методологии с фонарем, освещающим дорогу путника в темноте.

В чем же особенности научного познания, инженерной деятельности и

проектирования в настоящее время?

1. Значение знания, результатов и масштабов научных исследований,

проектов и инженерной деятельности настолько увеличились, что зачастую

являются государственными, а затраты на них сопоставимы с затратами

крупнейших отраслей экономики целых государств.

2. Объем научных и инженерных знаний так возрос, что появилась по-

требность в их систематизации. А для этого нужна методология научного по-

знания и практики.

3. Возрастает дифференциация науки и многообразие информации. Заме-

тим, что 90% ученых во всей истории человечества работали в ХХ веке, и

90% всей научной и научно-технической информации человечества добыто

тоже в XX веке, а ее рост идет по экспоненте. Это означает, что нужны новые

современные способы обработки, доступа, хранения и передачи информации.

В этой связи неоценимо значение банков данных и сетей связи типа Интер-

нета.

4. Экологические и вообще глобальные проблемы современности требу-

ют от ученых и практиков особого, системного и оптимизационного мышле-

ния и подхода, поскольку здесь всюду речь идет о поведении сложных сис-

тем разного рода. Решение этих проблем — одна из задач научной методоло-

гии.

5. В целом возрастает роль и значение синтеза научного знания, междис-

циплинарного взаимодействия, широты мышления ученых, инженеров, про-

ектировщиков и др. Важно также, чтобы науки не дублировали друг друга и

излагали бы свои основные положения и результаты в максимально сжатом

виде. Но это одна сторона дела. Другая заключается в том, что необходима

дальнейшая разработка способов приобретения и осмысления новых знаний

и эвристики, способов быстрого овладения ими. Синтез знаний возможен

лишь на основе каких-то общих представлений о мире и методах познания и

овладения миром. То есть, нужны более современная картина мира и новей-

шие методологии. Без этого синтез знаний неосуществим.

Значение научной методологии состоит еще и в том, что она позволяет:

— выяснить подлинно философскую основу научного познания и практики;

— произвести на этой основе систематизацию всего объема научного позна-

ния и знания;

— создать условия для разработки эффективных методов научных исследо-

ваний, методик, технологий проектирования и конструирования.

Существует проблема предмета научного исследования. Для научного

познания и методологии основными положениями являются: признание су-

ществования объекта исследования, наличия у него определенных аспектов,

интересующих нас в соответствии с нашими целями и задачами, и рассмот-

рение познания как отражения объекта субъектом познания посредством по-

нятий, суждений и умозаключений, включая специальные понятия науки,

модели, гипотезы, законы, принципы и теории разного рода.

Следует отметить и то, что во всех описываемых процессах исследова-

тель, проектировщик, практик имеют дело не столько с самими объектами,

сколько с их отражениями — своими восприятиями, показаниями приборов

или описаниями (информацией об объектах). В ходе логической обработки

фактов познания и конструируемых моделей исследователь, конструктор или

практик стремится понять и отобразить объективные связи между явлениями,

свойствами и характеристиками, в том числе те, которые недоступны непо-

средственному наблюдению. А это значит, что в ходе логической обработки

наблюдаемых фактов и моделей идеального порядка он должен конструиро-

вать понятия и логические структуры, соответствующие глубинным объек-

тивным сущностям и их связям. Такие понятия и структуры выражают внут-

реннюю сущность объектов, какими бы они ни были по природе. При этом

строятся схемы, чертежи, графики, натурные и теоретические модели, ис-

пользуется специальная символика, математические уравнения, компьютер-

ные отображения разного рода (“виртуальная реальность”) и др.

Рассмотрим в этой связи понятия субъекта и объекта познания. Субъект

— познающая и целенаправленно практически и теоретически действующая

сущность: человек, группа людей или общество в целом. Объект — та часть

материальной или идеальной действительности, которая почему-то интересу-

ет субъекта. В этой связи объектом может быть и отображение объекта ус-

ловным образом самим человеком, то есть слова, мысли, знаки, символы, их

системы разного рода.

Чтобы точнее выразить познаваемое или преобразуемое можно ввести

понятие «Предмета познания и преобразования». Предмет — это лишь опре-

деленный аспект объекта, на который направлено внимание и действие субъ-

екта. Им могут быть отдельные вещи и тела (например, атомы, химические

вещества, детали машин и разных устройств, процессы, технологии, они в

целом и их части, живые организмы и сообщества, а также их части, люди и

их сообщества и др., — вообще, — любые совокупности, включая идеальные

по природе, вроде слов, мыслей, образов и т.п.), либо отдельные свойства и

стороны (сопротивление, теплопроводность, реагентная способность, проч-

ность, совместимость и другие), наконец, их условное выражение в знании. В

этом смысле каждая наука имеет свой предмет исследования, как имеются и

предметы проектирования, моделирования и преобразования.

Чтобы все это могло происходить, необходимы средства познания и

преобразования. Надо четко понимать различие между предметом и средст-

вами подобной деятельности. Дело в том, что, приступая впервые к изучению

или преобразованию какого-либо объекта в определенном аспекте (то есть

предмета), мы вначале имеем или общие смутные представления о нем или

вовсе не имеем их. Пользуясь средствами научного познания и преобразова-

ния, мы получим в итоге более определенные количественное и качественное

представление о предмете.

Наиболее простой предмет научного познания и преобразования — это

отдельные явления, отдельные сущности, а также их различные свойства,

стороны. Средства их познания формируются за счет наших восприятий в

виде простых суждений, описывающих результаты наблюдений: “теплота

никогда не передается от менее нагретого тела к более нагретому”, “повыше-

ние температуры проводника увеличивает его электрическое сопротивление”

и т.д. Более сложный вопрос, каковы связи и отношения между явлениями и

свойствами. Средствами выражения первых служат эмпирические научные

понятия и модели, элементарные логические формы и простые математиче-

ские отношения типа больше, меньше, равно, пропорционально и др. Связи и

отношения, особенно сложные, выражаются при помощи теоретических по-

нятий и более сложных моделей, логических форм и сложных математиче-

ских уравнений. При помощи простых конструктов выражают эмпирические

законы и правила. При помощи более сложных — общетеоретические законы

и принципы науки, а также гипотезы и целые теории.

Одной из основных проблем методологии научного познания является

проблема источника знания, которая связана с вопросом, что считается пред-

метом научного знания и познания. Вопрос об источнике познания вообще

— предмет давних философских споров между эмпиризмом (Бэкон, Гоббс,

Локк и др.) и рационализмом (Декарт, Спиноза, Лейбниц и др.). Как известно

из теории познания, первое направление считало источником знания только

опыт, чувства (сенсуализм), которые и создают по их мысли основу для опи-

сания, второе — разум. Для первого критерий истинности — в опыте, для

второго — в разуме, в логичности, что неизбежно вело к выводу о существо-

вании у человека доопытных, врожденных идей — к так называемому “ап-

риоризму” (у Декарта и Канта). Оба направления — крайности. Вообще, во-

прос усложняется, когда предметом познания становятся мысли, фигуры ло-

гики, теоретическое знание. Налицо — знание о знании и познание знания. А

такое и в самом деле характерно для всего теоретического, в том числе фило-

софского, знания и познания. В этой связи различают науки, в которых пред-

мет познания — данные опыта (эмпирические науки), и такие, где этот пред-

мет дан уже в теоретической форме, обобщен, а деятельность целиком теоре-

тическая (как в логике, математике, в теоретической физике, философии и

др.). В процессе развития науки крайности обоих учений постепенно преодо-

левались, в каждом из них было свое рациональное зерно, что указывает на

необходимость диалектического подхода к процессу познания. Отсюда есте-

ственно сделать вывод о наличии двух источников научного знания. Один из

них лежит в основе эмпирических средств и методов исследования и преоб-

разования, он связан с обыденным знанием и знанием теоретическим, пред-

варительно освоенным (предпосылочным); второй — в основе теоретических

средств и методов исследования, он связан с логикой, математикой и фило-

софией. Оба они через деятельность уходят в практику или обращены к но-

вым, возникающим теориям.

В ходе развития науки стало также ясно, что в построении научного зна-

ния данные опыта играют исходную роль. Опыт, однако, ведущая сила

“опытных” наук и практики. Заслуга эмпиризма и сенсуализма в том, что они

выдвинули опыт в качестве источника знания. Но эмпиризм абсолютизиро-

вал опыт в качестве источника знания, игнорировал теоретическое познание.

В итоге и роль философии в развитии научного познания эмпиризмом была

сведена до нуля, а значение чувственной ступени познания непомерно разду-

то. Рационализм обратил внимание на теоретический источник знания, но

повторил методологическую ошибку эмпириков. Заметим, что привержен-

ность эмпиризму или рационализму — это не вопрос истории: эти взгляды

вновь и вновь воспроизводятся и сегодня в научной и инженерной среде.

Современная методология не стремиться противопоставить их друг дру-

гу и не абсолютизировать каждый из них, так как на самом деле они взаимо-

связаны и взаимно дополнительны. Они образуют две ступени, два уровня

познания и деятельности — эмпирический и теоретический. Даже в случае

простейшего эмпирического исследования — наблюдения — необходимо

иметь сознательно поставленные цели и задачи после того, как осмыслено

наличие познавательной или практической проблемы, надо осмыслить также

результаты наблюдения и действий на основе теоретических понятий и пред-

ставлений. В истории науки ими часто были не только обыденные и практи-

ческие обобщения и выводы, но и философские идеи. В результате примене-

ния особых научных методов, полученные в опыте знания, формулируются

более точно и строго в научных понятиях и терминах в рамках определенной

концепции. Следовательно, даже при чисто эмпирическом исследовании

нельзя обойтись без определенных форм логического мышления и теорети-

ческих конструкт, что указывает на взаимосвязь опыта и теории.

Напротив, в теоретическом познании существует правило избегать не-

наблюдаемое, опираться на факты наблюдения, измерений и эксперимента.

Но все же в методологии науки и сегодня нет единого понимания того, какие

научные знания относить к эмпирическим, а какие — к теоретическим знани-

ям. Так, многие исследователи, связывая понятие эмпирического только с

чувственным содержанием опыта, слишком сужают его содержание, расши-

ряя тем самым непомерно область теоретического и его смысл. При этом до-

пускаются две ошибки: не учитывают, что термины “эмпирический” и “тео-

ретический” относятся к знаниям, а любые знания всегда выражаются в ло-

гико-теоретических формах. Или же не принимается во внимание, что сами

знания по происхождению могут быть двух видов — эмпирические и теоре-

тические.

Чтобы правильно понять особенности эмпирического и теоретического

знания, надо учесть, что первое есть знание о явлении, а второе — о сущно-

сти явления. Однако и это не решает вопрос до конца, так как некоторые яв-

ления могут познаваться и теоретически, а некоторые сущности — эмпири-

чески.

Эмпирический и теоретический уровни исследования можно понять как

две противоположности, присущие научному познанию. Одна из них исходит

из наиболее общего частного и конкретного научного знания — базисного

эмпирического знания. Другая же — из наиболее общего теоретического

знания, связанного с обобщающей научной картиной мира. При этом, чтобы

их рассматривать как противоположности, следует отвлечься от способов

получения базовых знаний. Тогда эмпирическое исследование состоит в пе-

реходе от частного к общему, а теоретическое — от общего к частному, то

есть в конкретизации общего научного знания.

В процессе научного познания и преобразования обе противоположно-

сти находятся в противоречии, ведущем в конечном счете к новым знаниям и

объектам разного рода. Так, данные опыта, возникая в известном смысле не-

зависимо от теории и, тем самым, как бы противопоставляя себя ей, рано или

поздно охватываются теорией и становятся знаниями, выводимыми из нее.

Научные теории, возникая на своей особой теоретической основе, строятся

относительно самостоятельно, вне жесткой и однозначной зависимости от

эмпирических знаний, но подчиняются им и контролируются ими.

Важнейшей проблемой познания является проблема истинности науки.

Критерием истинности здесь является практика, опыт. Они могут рассматри-

ваться в трех аспектах:

— проверка истинности теоретических положений в наблюдениях, измере-

ниях и эксперименте;

— внедрение научных и инженерных открытий и изобретений;

— проверка на практике любых положений науки, технического знания и

технологии (в том числе и наиболее общих).

Непосредственно в научном познании наиболее часто применяется пер-

вый из этих критериев. Однако относительно окончательным критерием ис-

тины является последний, практический. При этом сама практика исторична.

Подтверждение в эксперименте — еще не абсолютный критерий истины.

Сам эксперимент нуждается в проверке при помощи первого и третьего кри-

териев, так что почти всегда прибегают, если это возможно, к перепроверке

эксперимента новыми экспериментами.

В XX веке методология и логика науки складывалась в целом в само-

стоятельную научную дисциплину. Помимо общенаучных методов, о кото-

рых мы и будем дальше в основном говорить, существуют и частонаучные

методы и методики. О них идет речь при изучении частных научных дисцип-

лин. При этом методология практической деятельности оформилась в особую

ветвь — праксеологию (от греческого “праксис” — практика).

Эмпирические методы.

К методам эмпирического исследования в нау-

ке и технике относятся, наряду с некоторыми другими, наблюдение, сравне-

ние, измерение и эксперимент.

Под наблюдением понимается систематическое и целенаправленное вос-

приятие интересующего нас почему-то объекта: вещи, явления, свойства, со-

стояния, аспектов целого — как материальной, так и идеальной природы. Это

наиболее простой метод, выступающий, как правило, в составе других эмпи-

рических методов, хотя в ряде наук он выступает самостоятельно или в роли

главного (как в наблюдении погоды, в наблюдательной астрономии и др.).

Изобретение ___________телескопа позволило человеку распространить наблюдение на

ранее недоступную область мегамира, создание микроскопа ознаменовало

вторжение в микромир. Рентгеновский аппарат, радиолокатор, генератор

ультразвука и много других технических средств наблюдения привели к не-

виданному росту научной и практической ценности этого метода исследова-

ния. Существуют также способы и методики самонаблюдения и самоконтро-

ля (в психологии, медицине, физкультуре и спорте и др.).

Само понятие наблюдения в теории познания обобщенно выступает в

форме понятия “созерцания”, оно связано с категориями деятельности и ак-

тивности субъекта.

Чтобы быть плодотворным и продуктивным, наблюдение должно удов-

летворять следующим требованиям:

— быть преднамеренным, то есть вестись для решения вполне определенных

задач в рамках общей цели (целей) научной деятельности и практики;

— планомерным, то есть состоять из наблюдений, идущих по определенному

плану, схеме, вытекающих из характера объекта, а также целей и задач ис-

следования;

— целенаправленным, то есть фиксировать внимание наблюдателя лишь на

интересующих его объектах и не останавливаться на тех, которые выпадают

из задач наблюдения. Наблюдение, направленное на восприятие отдельных

деталей, сторон, аспектов, частей объекта называют фиксирующим, а охваты-

вающее целое при условии повторного наблюдения (возвратного) — флук-

туирующим. Соединение этих видов наблюдения в итоге и дает целостную

картину объекта;

— быть активным, то есть таким, когда наблюдатель целенаправленно ищет

нужные для его задач объекты среди некоторого их множества, рассматрива-

ет отдельные интересующие его стороны свойства, аспекты этих объектов,

опираясь при этом на запас собственных знаний, опыта и навыков;

— систематическим, то есть таким, когда наблюдатель ведет свое наблюде-

ние непрерывно, а не случайно и спорадически (как при простом созерца-

нии), по определенной, продуманной ___________заранее схеме, в разнообразных или же

строго оговоренных условиях.

Наблюдение как метод научного познания и практики дает нам факты в

форме совокупности эмпирических утверждений об объектах. Эти факты об-

разуют первичную информацию об объектах познания и изучения. Заметим,

что в самой действительности никаких фактов нет: она просто существует.

Факты — в головах людей. Описание научных фактов происходит на основе

определенного научного языка, идей, картин мира, теорий, гипотез и моде-

лей. Именно они и определяют первичную схематизацию представления о

данном объекте. Собственно, именно при таких условиях и возникает “объ-

ект науки” (который не надо путать с объектом самой действительности, так

как второй есть теоретическое описание первого!).

Многие ученые специально развивали у себя способность к наблюде-

нию, то есть наблюдательность. Ч.Дарвин говорил, что он обязан своими ус-

пехами тому, что усиленно развивал в себе это качество.

Сравнение — это один из наиболее распространенных и универсальных

методов познания. Известный афоризм: “Все познается в сравнении” — луч-

шее тому доказательство. Сравнением называют установление сходства (то-

ждества) и различия предметов и явлений разного рода, их сторон и др., во-

обще — объектов исследования. В результате сравнения устанавливается то

общее, что присуще двум и более объектам — в данный момент или в их ис-

тории. В науках исторического характера сравнение было развито до уровня

основного метода исследования, который получил название сравнительно-

исторического. Выявление общего, повторяющегося в явлениях, как извест-

но, — ступень на пути к познанию закономерного.

Для того, чтобы сравнение было плодотворным, оно должно удовлетво-

рять двум основным требованиям: сравниваться должны лишь такие стороны

и аспекты, объекты в целом, между которыми существует объективная общ-

ность; сравнение должно идти по наиболее важным, существенным в данной

исследовательской или другой задаче признакам. Сравнение по несущест-

венным признакам может привести лишь к заблуждениям и ошибкам. В этой

связи надо осторожно относиться к умозаключениям “по аналогии”. Францу-

зы даже говорят, что “сравнение — не доказательство!”.

Интересующие исследователя, инженера, конструктора объекты могут

сравниваться или непосредственно или опосредованно — через третий объ-

ект. В первом случае получают качественные оценки типа: больше — мень-

ше, светлее — темнее, выше — ниже, ближе — дальше и др. Правда, и здесь

можно получить простейшие количественные характеристики: “выше в два

раза”, “тяжелее в два раза” и др. Когда же имеется еще и третий объект в ро-

ли эталона, мерки, масштаба, то получают особо ценные и более точные ко-

личественные характеристики. Такое сравнение через посредствующий объ-

ект называю измерением. Сравнение подготавливает основу и для ряда тео-

ретических методов. Само оно опирается часто на умозаключения по анало-

гии, о которых мы будем говорить дальше.

Измерение исторически развивалось из наблюдений и сравнения. Одна-

ко в отличие от простого сравнения оно более результативно и точно. Совре-

менное естествознание, начало которому было положено Леонардо да Винчи,

Галилеем и Ньтоном. Своим расцветом обязано применению измерений.

Именно Галилей провозгласил принцип количественного подхода к явлени-

ям, согласно которому описание физических явлений должно опираться на

величины, имеющие количественную меру — число. Он говорил, что книга

природы написана на языке математики. Инженерия, проектирование и кон-

струирование в своих методах продолжают эту же линию. Мы будем здесь

рассматривать измерение в отличие от других авторов, объединяющих изме-

рение с экспериментом, как самостоятельный метод.

Измерение — это процедура определения численного значения некото-

рой характеристики объекта посредством сравнения ее с единицей измере-

ния, принятой как стандарт данным исследователем или всеми учеными и

практиками. Как известно, существуют международные и национальные

единицы измерения основных характеристик различных классов объектов,

такие как час, метр, грамм, вольт, бит и др.; день, пуд, фунт, верста, миля и

др. Измерение предполагает наличие следующих основных элементов: объ-

екта измерения, единицы измерения, то есть масштаба, мерки, эталона; изме-

рительного устройства; метода измерения; наблюдателя.

Измерения бывают прямые и косвенные. При прямом измерении резуль-

тат получается непосредственно из самого процесса измерения (например,

используя меры длины, времени, веса и т.д.). При косвенном измерении ис-

комая величина определяется математическим путем на основе других вели-

чин, полученных ранее прямым измерением. Так получают, например,

удельный вес, площадь и объем тел правильной формы, скорость и ускорение

тела, мощность и др.

Измерение позволяет находить и формулировать эмпирические законы и

фундаментальные мировые константы. В связи с этим оно может служить ис-

точником формирования даже целых научных теорий. Так, многолетние из-

мерения движения планет Тихо де Браге позволили потом Кеплеру создать

обобщения в виде известных трех эмпирических законов движения планет.

Измерение атомных весов в химии явилось одной из основ формулирования

Менделеевым своего знаменитого периодического закона в химии и т.п. Из-

мерение дает не только точные количественные сведения о действительно-

сти, но и позволяет вносить новые качественные соображения в теорию. Так

произошло в итоге с измерением скорости света Майкельсоном в ходе разви-

тия Эйнштейновской теории относительности. Примеры можно продолжить.

Важнейшим показателем ценности измерения является его точность.

Благодаря ей могут быть открыты факты, которые не согласуются с ныне

существующими теориями. В свое время, например___________, отклонения в величине

перигелия Меркурия от расчетного (то есть согласного с законами Кеплера и

Ньютона) на 13 секунд в столетие смогли объяснить, только создав новую,

релятивистскую концепцию мира в общей теории относительности.

Точность измерений зависит от имеющихся приборов, их возможностей

и качества, от применяемых методов и самой подготовки исследователя. На

измерения часто тратятся большие средства, нередко их готовят длительное

время, в них участвует множество людей, а результат может оказаться или

нулевым или неубедительным. Нередко, к полученным результатам исследо-

ватели бывают не готовы, потому что разделяют определенную концепцию,

теорию, а она не может включить этот результат. Так, в начале XX века уче-

ный Ландольт очень точно проверил закон сохранения веса веществ в химии

и убедился в его справедливости. Если бы его методика была бы усовершен-

ствована (и точность увеличена на 2 - 3 порядка), то можно было бы вывести

известное соотношение Эйнштейна между массой и энергией: E = mc2. Но

было ли бы это убедительным для научного мира того времени? Вряд ли!

Наука еще не была готова к этому. В XX веке, когда, определяя массы радио-

активных изотопов по отклонению ионного пучка, английский физик Ф. Ас-

тон подтвердил теоретический вывод Эйнштейна, это было воспринято в

науке как естественный результат.

Следует иметь в виду, что существуют определенные требования к

уровню точности. Он должен находиться в соответствии с природой объек-

тов и с требованиями познавательной, проектировочной, конструкторской

или инженерной задачи. Так, в технике и строительстве постоянно имеют де-

ло с измерением массы (то есть веса), длиной (размером) и др. Но в боль-

шинстве случаев прецизионная точность здесь не требуется, более того, она

выглядела бы вообще смешно, если бы, скажем, вес опорной колонны для

здания проверялся до тысячных или ещё меньших долей грамма! Существует

и проблема измерения массовидного материала, связанного со случайными

отклонениями, как это бывает в больших совокупностях. Подобные явления

характерны для объектов микромира, для биологических, социальных, эко-

номических и других подобных объектов. Здесь применимы поиски стати-

стического среднего и методы, специально ориентированные на обработку

случайного и его распределений в виде вероятностных методов и др.

Для исключения случайных и систематических ошибок измерения, вы-

явления ошибок и погрешностей, связанных с природой приборов и самого

наблюдателя (человека), развита специальная математическая теория оши-

бок.

Особое значение в XX веке приобрели в связи с развитием техники ме-

тоды измерения в условиях быстрого протекания процессов, в агрессивных

средах, где исключается присутствие наблюдателя, и т.п. На помощь здесь

пришли методы авто- и электрометрии, а также компьютерной обработки

информации и управления процессами измерения. В их разработке выдаю-

щуюся роль сыграли разработки ученых Новосибирского института автома-

тики и электрометрии СО РАН, а также НГТУ (НЭТИ). Это были результаты

мирового класса.

Измерение, наряду с наблюдением и сравнением, широко используется

на эмпирическом уровне познания и деятельности человека вообще, оно вхо-

дит в состав наиболее развитого, сложного и значимого метода — экспери-

ментального.

Под экспериментом понимается такой метод изучения и преобразования

объектов, когда исследователь активно воздействует на них путем создания

искусственных условий, необходимых для выявления каких-либо интере-

сующих его свойств, характеристик, аспектов, сознательно изменяя течение

естественных процессов, ведя при этом регулирование, измерения и наблю-

дения. Основным средством создания таких условий являются разнообраз-

ные приборы и искусственные устройства, о которых мы еще поговорим ни-

же. Эксперимент представляет собой наиболее сложный, комплексный и эф-

фективный метод эмпирического познания и преобразования объектов разно-

го рода. Но сущность его не в сложности, а в целенаправленности, преднаме-

ренности и вмешательстве путем регулирования и управления в течение изу-

чаемых и преобразуемых процессов и состояний объектов.

Основателем экспериментальной науки и экспериментального метода

считается Галилей. Опыт как главный путь для естествознания обозначил

впервые в конце XVI, начале XVII века английский философ Френсис Бэкон.

Опыт — главный путь и для инженерии, технологий.

Отличительными признаками эксперимента считают возможность изу-

чения и преобразования того или иного объекта в относительно чистом виде,

когда все побочные факторы, затемняющие суть дела, устраняются почти це-

ликом. Это даёт возможность исследования объектов действительности в

экстремальных условиях, то есть при сверхнизких и сверхвысоких темпера-

турах, давлениях и энергиях, величинах скорости процессов, напряженности

электрических и магнитных полей, энергиях взаимодействия и др. В этих ус-

ловиях можно получить неожиданные и удивительные свойства у обычных

объектов и, тем самым, глубже проникнуть в их сущность и механизмы пре-

образований (экстремальный эксперимент и анализ).

Примерами явлений, открытых в экстремальных условиях, являются

сверхтекучесть и сверхпроводимость при низких температурах. Важнейшим

достоинством эксперимента является его повторяемость, когда наблюдения,

измерения, испытания свойств объектов проводятся многократно при варьи-

ровании условий, чтобы повысить точность, достоверность и практическую

значимость ранее полученных результатов, убедиться вообще в существова-

нии нового явления.

К эксперименту обращаются в следующих ситуациях:

— когда пытаются обнаружить у объекта ранее неизвестные свойства и ха-

рактеристики — это исследовательский эксперимент;

— когда проверяют правильность тех или иных теоретических положений,

выводов и гипотез — проверочный к теории эксперимент;

— когда проверяют правильность ранее произведенных экспериментов —

проверочный (к экспериментам) эксперимент;

— учебно-демонстрационный эксперимент.

Любой из этих видов эксперимента может быть проведен как непосред-

ственно с обследуемым объектом, так и с его заместителем — моделями раз-

ного рода. Эксперименты первого типа называют натурными, второго — мо-

дельными (моделирование). Примерами экспериментов второго типа являют-

ся исследования гипотетической первичной атмосферы Земли на моделях из

смеси газов и паров воды. Опыты Миллера и Абельсона подтвердили воз-

можность образования при электрических разрядах в модели первичной ат-

мосферы органических образований, соединений, а это, в свою очередь, ста-

ло проверкой теории Опарина и Холдейна о происхождении жизни. Другим

примером являются модельные эксперименты на компьютерах, получающие

все большее распространение во всех науках. В этой связи физики сегодня

говорят о возникновении “вычислительной физики” (работа компьютера ба-

зируется на математических программах и вычислительных операциях).

Достоинством эксперимента является возможность изучения объектов в

более широком диапазоне условий, чем это допускает оригинал, что особен-

но заметно в медицине, где нельзя вести опыты, нарушающие здоровье чело-

века. Тогда прибегают к помощи живых и неживых моделей, повторяющих

или имитирующих особенности человека и его органов. Эксперименты мож-

но вести как над вещественно-полевыми и информационными объектами, так

и с их идеальными копиями; в последнем случае перед нами мысленный экс-

перимент, в том числе вычислительный как идеальная форма реального экс-

перимента (компьютерное моделирование эксперимента).

В настоящее время усиливается внимание к социологическим экспери-

ментам. Но здесь существуют особенности, ограничивающие возможности

подобных экспериментов согласно законам и принципам гуманности, кото-

рые находят отражение в концепциях и соглашениях ООН и международного

права. Так, никто, кроме преступников, не станет планировать эксперимен-

тальные войны, эпидемии и т.п., чтобы изучить их последствия. В этой связи

сценарии ракетно-ядерной войны и следствия из нее в виде “ядерной зимы”

проигрывались на компьютерах у нас и в США. Вывод из этого эксперимен-

та: ядерная война принесет неизбежно гибель всего человечества и всего жи-

вого на Земле. Велико значение экономических экспериментов, но и здесь

безответственность и политическая ангажированность политиков может при-

вести и приводит к катастрофическим результатам.

Наблюдения, измерения и эксперименты в основном базируются на раз-

личных приборах. Что же такое прибор с точки зрения его роли для исследо-

вания? В широком смысле слова под приборами понимают искусственные,

технические средства и разного рода устройства, которые позволяют вести

исследование какого-либо интересующего