Методы естествознания. Методы научного познания
Методы естествознания
| Наименование параметра | Значение |
| Тема статьи: | Методы естествознания |
| Рубрика (тематическая категория) | Философия |
Методы естествознания могут быть подразделены на следующие группы˸
Общие методы, касающиеся любого предмета, любой науки. Это различные формы метода, дающего возможность связывать воедино все стороны процесса познания, все ᴇᴦο ступени, например, метод восхождения от абстрактного к конкретному, единства логического и исторического. Это, скорее, общефилософские методы познания.
Особенные методы касаются лишь одной стороны изучаемого предмета или же определенного приема исследования˸ анализ, синтез, индукция, дедукция. К числу особенных методов также относятся наблюдение, измерение, сравнение и эксперимент. В естествознании особенным методам науки придается чрезвычайно важное значение, поэтому в рамках нашего курса необходимо более подробно рассмотреть их сущность.
Наблюдение - это целенаправленный строгий процесс восприятия предметов действительности, которые не должны быть изменены. Исторически метод наблюдения развивается как составная часть трудовой операции, включающей в себя установление соответствия продукта труда ᴇᴦο запланированному образцу. Наблюдение как метод познания действительности применяется либо там, где невозможен или очень затруднен эксперимент (в астрономии, вулканологии, гидрологии), либо там, где стоит задача изучить именно естественное функционирование или поведение объекта (в этологии, социальной психологии и т.п.). Наблюдение как метод предполагает наличие программы исследования, формирующейся на базе прошлых убеждений, установленных фактов, принятых концепций. Частными случаями метода наблюдения являются измерение и сравнение.
Эксперимент - метод познания, при помощи которого явления действительности исследуются в контролируемых и управляемых условиях. Он отличается от наблюдения вмешательством в исследуемый объект, то есть активностью по отношению к нему. Проводя эксперимент, исследователь не ограничивается пассивным наблюдением явлений, а сознательно вмешивается в естественный ход их протекания путем непосредственного воздействия на изучаемый процесс или изменения условий, в которых проходит этот процесс. Специфика эксперимента состоит также в том, что в обычных условиях процессы в природе крайне сложны и запутанны, не поддаются полному контролю и управлению. Поэтому возникает задача организации такого исследования, при котором можно было бы проследить ход процесса в ʼʼчистомʼʼ виде. В этих целях в эксперименте отделяют существенные факторы от несущественных и тем самым значительно упрощают ситуацию. В итоге такое упрощение способствует более глубокому пониманию явлений и создает возможность контролировать немногие существенные для данного процесса факторы и величины. Развитие естествознания выдвигает проблему строгости наблюдения и эксперимента. Дело в том, что они нуждаются в специальных инструментах и приборах, которые последнее время становятся настолько сложными, что сами начинают оказывать влияние на объект наблюдения и эксперимента, чего по условиям быть не должно. Это прежде всего относится к исследованиям в сфере физики микромира (квантовой механике, квантовой электродинамике и т.д.).
Невозмутимый строй во всем,
Созвучье полное в природе...
Ф.И. Тютчев
В самом общем и широком смысле слова под системным исследованием предметов и явлений окружающего нас мира понимают такой метод, пр котором они рассматриваются как части и элементы определенного целостного образования. Эти части или элементы, взаимодействуя друг с другом определяют новые, целостные свойства системы, которые отсутствую у отдельных ее элементов. Главное, что определяет систему, - это взаимосвязь и взаимодействие частей в рамках целого. Для системного исследования характерно именно целостное рассмотрение, установление взаимодействия составных частей или элементов совокупности, несводимост свойств целого к свойствам частей.
Учение о системах возникло в середине XIX в., но приобрело особенно важное значение в XX в. Его иначе называют еще «системным подходом»В к изучаемым объектам, или «системным анализом».
Система - эта такая совокупность элементов или частей, в которой существует их взаимное влияние и взаимное качественное преобразование С этой точки зрения современное естествознание приблизилось к тому чтобы стать настоящей системой, потому что все его части ныне находятс во взаимодействии. В нем все пропитано физикой и химией и в то же врем нет уже ни одной естественной науки в рафинированном, чистом виде.
Под системой понимают совокупность компонентов и устойчивых, повторяющихся связей между ними. Процесс системного рассмотрени объектов широко применяется в самых различных областях общественных естественных и технических наук, в практике социального планировани и управления в обществе, при решении комплексных социальных проблем при подготовке и реализации разнообразных целевых программ.
Основными свойствами систем являются следующие:
- - всеобщий характер, поскольку в качестве системы могут рассматриваться все без исключения предметы и явления окружающего мира;
- - не вещественность;
- - внутренняя противоречивость (конкретность и абстрактность, целостность и дискретность, непрерывность и прерывность);
- - способность к взаимодействию;
- - упорядоченность и целостность;
- - устойчивость и взаимообусловленность.
Способность процессов и явлений мира образовывать системы, наличие систем, системного строения материальной действительности и форм е познания получила название системности. Понятие системности отражае одну из характерных признаков действительности - способность вступат в такого рода взаимодействия, в результате которых образуются новы качества, не присущие исходным объектам взаимодействия.
Целостность, завершенность, тотальность, цельность и собственная закономерность вещи - на рубеже XIX и XX вв. стали употреблять эти понятия для того, чтобы рассматривать все вещи прежде всего в их первоначальн цельной взаимосвязи, в их структуре и, таким образом, отдать справедливость тому факту, что указание свойств составных частей никогда не сможет объяснить общего состояния или общего действия вещи; ибо отдельное «часть» может быть понята только вне целого, а целое, как учил Аристотель, больше суммы своих частей. Целое не «составлено» из частей - в не только различаются части, в каждой из которых действует целое, наприме организм - динамическая целостность.
Аддитивный (лат. - придаточный; букв. - получаемый путем сложения) и неаддитивный - понятия, отражающие типы соотношений между целым и составляющими его частями (часть и целое). Отношение аддитивности часто выражают в виде: «целое равно сумме частей»; отношение неаддитивности: «целое больше суммы частей» (супераддитивность) «целое меньше суммы частей» (субаддитивность). У всякого материального объекта имеются аддитивные свойства, в частности масса физической системы равна сумме масс частей системы. Однако многие свойств сложных объектов являются неаддитивными, т.е. не сводимыми к свойствам частей. В методологическом плане принцип аддитивности предполагает возможность исчерпывающего объяснения свойств целого из свойст частей (или, наоборот, свойств частей из свойств целого), тогда как принципы неаддитивности, исключая такую возможность, требуют применения иных оснований для объяснения свойств целого (соответственно -В свойств частей).
Термин «интегративность» часто используется как синоним целостности. Тем не менее при его употреблении обычно подчеркивают интерес не к внешним факторам проявления целостности, а к более глубоким причинам формирования этого свойства и, самое главное, к его сохранению Поэтому интегративными называют системообразующие, системосохраняющие факторы, наиболее важными среди которых являются неоднородность и противоречивость их элементов.
Закономерность, именуемая как коммуникативность, проявляется том, что любая система не изолирована и связана множеством коммуникаци со средой, которая не однородна, а представляет собой сложное образование, содержит надсистему или даже надсистемы, задающие требовани и ограничения исследуемой системы, подсистемы и системы одного уровн с рассматриваемой.
Система - это множество объектов вместе с отношениями между объектами, между их свойствами, которые взаимодействуют между собой таким образом, что обусловливают возникновение новых, целостных, системны свойств. Для лучшего понимания природы систем рассмотрим их строение структуру и классификацию.
Строение системы характеризуется теми компонентами, из которых она образована. Такими компонентами являются: подсистемы, части ил элементы системы. Подсистемы составляют наибольшие части системы которые обладают определенной автономностью, но в то же время он подчинены и управляются системой. Элементами называют наименьши единицы системы.
Структурой системы называют совокупность тех специфических взаимосвязей и взаимодействий, благодаря которым возникают новые целостные свойства, присущие только системе и отсутствующие у отдельных ее компонентов.
Классификация систем может производиться по самым разным основаниям деления. Прежде всего все системы можно разделить на материальные и идеальные. К материальным системам относится подавляющее большинство систем неорганического, органического и социального характера. Материальными системами называют их потому, что их содержани и свойства не зависят от познающего субъекта. Содержание и свойств идеальных систем зависят от субъекта. Наиболее простой классификацие систем является их деление на статические и динамические. Среди динамических систем обычно выделяют детерминистские и вероятностны системы. Такая классификация основывается на характере предсказани динамики поведения систем. По характеру взаимодействия с окружающе средой различают системы открытые и закрытые. Обычно выделяют т системы, с которыми данная система взаимодействует непосредственн и которые называют окружением или внешней средой системы. Все реальные системы в природе и обществе являются, как мы уже знаем, открытыми и, следовательно, взаимодействующими с окружением путем обмен веществом, энергией и информацией. Системы классифицируют такж на простые и сложные. Простыми системами называют системы с небольшим числом переменных, и взаимоотношения между которыми поддаютс математической обработке и выведению универсальных законов. Сложна система состоит из большого числа переменных и большого количеств связей между ними. Сложная система имеет свойства, которых нет у е частей и которые являются следствием эффекта целостности системы.
Среди всех сложных систем наибольший интерес представляют системы с так называемой обратной связью. Пример - падение камня и кошки Камень индифферентен по отношению к нам, а кошка нет. В систем «кошка - человек» имеется обратная связь - между воздействием и е реакцией, которой нет в системе камень - человек.
Если поведение системы усиливает внешнее воздействие - это называется положительной обратной связью , если же уменьшает - то отрицательной обратной связью. Особый случай представляют гомеостатические обратные связи , которые действуют, чтобы свести внешнее воздействие к нулю. Пример: температура тела человека, которая остается постоянной благодаря гомеостатическим обратным связям.
Механизм обратной связи призван сделать систему более устойчивой, надежной и эффективной. В техническом, функциональном смысле понятие обратной связи означает, что часть выходной энергии аппарата ил машины возвращается на вход. Механизм обратной связи делает систем принципиально иной, повышая степень ее внутренней организованност и давая возможность ее самоорганизации в данной системе.
Наличие механизма обратной связи позволяет сделать заключение о том, что система преследует какие-то цели, т.е. что ее поведение целесообразно. Всякое целенаправленное поведение требует отрицательно обратной связи. Научное понимание целесообразности строилось на обнаружении в изучаемых предметах объективных механизмов целеполагания.
Возникновение и применение системного метода в науке знаменует значительно возросшую зрелость современного этапа его развития.
Преимуществами и перспективами системного метода исследования являются следующие:
- 1. Системный метод дает возможность раскрыть более глубокие закономерности, присущие широкому классу взаимосвязанных явлений. Предмет этой теории составляет установление и вывод тех принципов, которы справедливы для систем в целом.
- 2. Фундаментальная роль системного метода заключается в том, чт с его помощью достигается наиболее полное выражение единства научног знания. Это единство проявляется, с одной стороны, во взаимосвязи различных научных дисциплин, которая выражается в возникновении новы дисциплин на «стыке» старых (физическая химия, химическая физика биофизика, биохимия, биогеохимия и др.), а с другой стороны - в появлении междисциплинарных направлений исследования (кибернетика, синергетика, экология и т.п.).
- 3. Единство, которое выявляется при системном подходе к науке, заключается прежде всего в установлении связей и отношений между самым различными по сложности организации, уровню познания и целостности охвата системами, с помощью которых отображаются рост и развитие нашего знания о природе. Чем обширнее система, чем сложнее он по уровню познания и структурной организации, тем больший круг явлений она в состоянии объяснить. Таким образом, единство знания находитс в прямой зависимости от его системности.
- 4. С позиций системности, единства и целостности научного знани становится возможным правильно подойти к решению таких проблем, ка редукция, или сведение одних теорий естествознания к другим, синтез, ил объединение кажущихся далекими друг от друга теорий, их подтверждени и опровержение данными наблюдений и экспериментов.
- 5. Системный подход в корне подрывает прежние представления о естественно-научной картине мира, когда природа рассматривалась как проста совокупность различных процессов и явлений, а не тесно взаимосвязанны и взаимодействующих систем, различных как по уровню своей организации, так и по сложности.
Системный подход исходит из того, что система как целое возникает не каким-то мистическим и иррациональным путем, а в результате конкретного, специфического взаимодействия вполне определенных реальных частей. Вследствие такого взаимодействия частей и образуются новы интегральные свойства системы.
Итак, процесс познания природных и социальных систем может быть успешным только тогда, когда в них части и целое будут изучаться не в противопоставлении, а во взаимодействии друг с другом, анализ сопровождаться синтезом.
Вместе с тем представляются ошибочными взгляды сторонников философского учения холизма (греч . «Ьокхз» - целое), которые считают, что целое всегда предшествует частям и всегда важнее частей. В применени к социальным системам такие принципы обосновывают подавление личности обществом, игнорирование его стремления к свободе и самостоятельности. На первый взгляд может показаться, что концепция холизма о приоритете целого над частью согласуется с принципами системного метода который также подчеркивает большое значение идей целостности, интеграции и единства в познании явлений и процессов природы и общества Но при более внимательном знакомстве оказывается, что холизм чрезмерно преувеличивает роль целого в сравнении с частью, значение синтез по отношению к анализу. Поэтому он является такой же односторонне концепцией, как атомизм и редукционизм. Системный метод избегает эти крайностей в познании мира. Именно вследствие взаимодействия часте образуются новые интегральные свойства системы. Но вновь возникша целостность, в свою очередь, начинает оказывать воздействие на части, подчиняя их функционирование задачам и целям единой целостной системы.
Методология естествознания
Если понять связи между процессами естествознания, то можно построить картину современного естествознания. Естествознание прошло несколько стадий: сбор естественнонаучной информации, затем её анализ. Стадия анализа уже некоторая составляющая методологии. Наука с ее развитием все более усложняется в методах.- Общеметодологические проблемы естествознания:
- Раскрытие всеобщей связи явлений природы (живой и неживой), установление сущности жизни, ее происхождение, физико-химические основы наследственности.
- Раскрытие сущности явлений как в глубь материи (область элементарных частиц), так и в сторону макро (околоземных) и мега (далее) объектов.
- Раскрытие реальных противоречий объектов природы, таких как корпускулярно-волновой дуализм (кто бы нам, юристам, сказал, что это такое?), частица и античастица, взаимоотношение динамических и статистических закономерностей (динамические законы отражают жесткую детерминированную связь между объектами, эта связь однозначна и предсказуема, если мы приложили силу к определенной точке, то мы знаем в какой момент и в каком месте она будет находиться); статистические закономерности (иногда их называют вероятностными законами, используют для описания анализа в системах, где очень много компонентов, где невозможно все точно предсказать), случайности и необходимости.
- Выявление сущности качественного преобразования в природе (в естествознании важен не сам переход, а важны условия перехода в реальности и природа скачка, т.е. механизм), выявление соотношения между материей и сознанием. На современном этапе необходимы совершенно новые подходы.
Метод - это совокупность приемов и операций практического и теоретического освоения действительности. Метод вооружает исследователя системой принципов, требований, правил, руководствуясь которыми он может достичь намеченной цели. Владением методом означает знание того, каким образом, в какой последовательности совершать те или иные действия. Методология это область знания, занимающаяся изучением методов, оценкой их эффективности, сущности и применимости, методы научного познания принято подразделять по степени их общности, т.е. широте применимости в процессе научного исследования:
- Первая группа это всеобщие методы: диалектический и метафизический, еще их называют общефилософскими методами.
- Вторую группу методов составляют общенаучные методы, которые используются в самых различных областях наук, т.е. имеют широкий спектр междисциплинарного применения.
- Третья группа методов: частнонаучные, которые используются только в рамках исследования какой-то конкретной науки или даже конкретного явления.
Существует два уровня познания, это эмпирический и теоретический. На эмпирическом уровне используют наблюдение, эксперимент, измерение. На теоретическом уровне используют идеализацию и формализацию. А метод моделирования можно использовать на обоих уровнях. В модели надо учесть множество факторов и оптимизировать их. Моделирование чаще используется на теоретическом уровне, когда имеется уже много фактов, их надо обобщить, квалифицировать прогнозировать. Математические методы моделирования проникли во все науки.
- Элементы структуры научного знания:
- Фактический материал или твердо установленный факт.
- Это результаты обобщения фактического материала выраженные в понятиях.
- Научные предположения (гипотезы).
- Нормы научного знания - это совокупность определенных, концептуальных и методологических установок, свойственных науке на каждом конкретно историческом этапе ее развития. Основной функцией является организация и регулирование процесса исследования. Выявление наиболее эффективных способов и путей решения проблемы. Смена этапов в науке приводит к изменению норм научного познания.
- Законы, принципы, теории.
- Стиль мышления, характеризуется двумя подходами (в основном) к рассмотрению объектов. Первое, это представление о простых динамических системах (это первый исторический тип мышления) и второе, это представление о сложных процессах, о самоорганизующихся системах.
Проблема управляемого развития :
С переходом на современном этапе естествознания к изучению больших и сложноорганизованных объектов (систем) прежние методы классического естествознания оказались не эффективными. Иначе, мир объектов предстал значительно более многообразным и сложным, чем ожидалось и те методы, которые позволяли изучить часть объектов и могли дать картину в статике, на современном этапе уже не могут быть применены. Сейчас мир понимается, как динамическая система, где компоненты взаимодействуют и приобретают новые качества.
Для изучения такой системы выработан системный подход (системное исследование объектов). Основатель теории систем Берталанфи развил первую систему, это австрийский биолог теоретик, и системный подход стал впервые применяться в биологии. Основная задача общей теории систем состоит в том, чтобы найти совокупность законов, объясняющих поведение функционирование и развитие всего класса объектов как целого. Это направлено на построение целостной теоретической модели классов объектов. В классической науке бралась система, в ней были какие-то компоненты (здесь аналогия механики, все сводилось к движению внутри системы, все системы рассматривались как закрытые системы). Сегодня можно поставить такой вопрос, существуют ли изолированные системы в принципе, ответ отрицательный. Естественными системами в природе являются открытые термодинамические системы, которые обмениваются с окружающей средой энергией, веществом и информацией. Особенности системного подхода:
- При исследовании объекта как системы, компоненты этой системы рассматриваются не сами по себе отдельно, а с учетом их места в структуре целого.
- Даже если компоненты системы одного класса, то при системном анализе они рассматриваются как наделенные разными свойствами, параметрами и функциями, но которые объединены общей программой управления.
- При исследовании систем обязательно предполагается учет внешних условий их существования. Для высокоорганизованных систем (органических) оказывается недостаточным причинное описание их поведения. Это означает, что причинно-следственная связь является очень жесткой (в смысле однозначной), согласно таким представлениям считалось, что можно спрогнозировать весь процесс событий, это по классической школе. И случайность, и нелогичность рассматривались как некие недоразумения. Случайностям не уделялось достаточно внимания. Вместе с тем, когда ученые стали рассматривать поведение сложных высокоорганизованных систем (биологические, социальные, технические), то выявилось, что строгой предопределенности (однозначности прогнозирования) нет. Кризиса в науке в связи с этим не случилось, т.к. открытия в области естественных наук выявили общие закономерности конкретных систем, то эти закономерности стало возможным применить и к самой науке.
Движение развития науки, поднятие на новый качественный уровень связывали с НТР. Если мы говорим о развитии сложных систем, то всегда имеется точка бифуркации (к этому моменту подходит любая сложная система на своём развитии). От этой точки развитие может пойти вниз, а может вверх. Применительно к сложным системам в точке бифуркации необходимо применить немного сил, чтобы развитие пошло вверх.
РАЗВИТИЕ
/ \
Хаос Порядок
Если раньше полагали, что развитие это только движение, и хаос воспринимали как жуткую бездну и не понимали, что есть взаимосвязь между хаосом и порядком. В результате скачка система приобретает новые свойства за счет внутренней упорядоченности (организации). Если говорить о твердых телах - это упорядоченность в структуре (кристаллическая решетка), таким образом, в природе мы тоже видим упорядоченность. Развитие порядка происходит через хаос. Выбор определяется и условиями внешнего воздействия на систему. Из точки бифуркации возможно два пути: переход к более высокой организации или разрушение системы (считай деградация). В науках есть критические точки развития, но есть нюанс, что в точке есть несколько путей выбора. Главный принцип в том, что если мы понимаем как развивается сложная система, не надо ей мешать, а при необходимости лишь слегка направить систему в нужном направлении. Положения из синергетического подхода:
- Сложно организованным системам нельзя навязывать пути их развития. Наоборот следует понять, каким образом способствовать их собственным тенденциям развития. Следовательно, необходимо попытаться вывести на их собственные более эффективные пути развития.
- Этот подход позволяет понять роль хаоса в качестве новой организации систем.
- Позволяет понять и использовать моменты неустойчивости системы. Точка бифуркации как раз момент неустойчивости, где малое усилие порождает большие последствия. В моменты неустойчивости могут происходить изменения на более высоких уровнях организации материи.
- Синергетика свидетельствует о том, что для сложных систем существует несколько альтернативных путей развития. Это положение позволяет сделать вывод, что в принципе существуют такие пути развития человека и природы, которые могли бы устроит человека и не наносить вреда природе. Для нахождения таких путей мы должны понять закономерности развития сложных систем.
- Синергетика дает знания о том, как оперировать сложными системами.
- Синергетика позволяет раскрыть закономерности протекания быстрых, нелинейных процессов, которые лежат в основе качественных преобразований системы.
- Детерминизм - учение о причинной материальной обусловленности природных, социальных и психических явлений.
- Индетерминизм - учение, отрицающее какую-либо объективную причинную обусловленность явлений.
Динамические законы. Первая и такая теория, которая соотносилась с детерминизмом - динамическая. Динамический закон - это физический закон, отображающий объективную закономерность в форме однозначной связи неких физических величин выраженных количественно. Исторически первой и простой явилась динамическая механика Ньютона. Лапласу принадлежит абсолютизация динамических закономерностей. Согласно его принципу все явления в мире детерминированы, т.е. предопределены необходимостью. А случайным явлениям и событиям, как объективной категории, не отводится никакого места. На определенной стадии развития таких законов возник вопрос о том, что динамические законы не единственные законы, что они не являются универсальными. Исторически это связано с изучением более сложных систем, а также со стремлением ученых проникнуть в глубь материи.
Статистические законы. Наряду с динамическими законами действуют законы иного рода, предсказания которых являются не определенными, а вероятностными. Но детерминизм не уходит из науки, а вышеназванный подход называется вероятностным детерминизмом - вероятностное прогнозирование объективных закономерностей на основе вероятностных законов. Такие законы получили название статистических. Это значит, что предсказать событие можно не однозначно, а с определенной степенью вероятности. Здесь оперируют срединными величинами и усредненными значениями. Вероятностными эти законы называются потому, что заключения, основанные на них, не следуют логически из имеющейся информации, а потому не являются однозначными. Т.к. сама информация носит статистический характер, эти законы называют статистическими. Логика выявления этих законов принадлежит Максвеллу. Вероятность имеет объективный характер, это означает, что на фоне множества событий обнаруживается определенная закономерность, выражаемая определённым числом.
На свете есть вещи поважнее самых
прекрасных открытий - это знание
методов, которыми они были сделаны.
Г. В Лейбниц
Что такое метод? Чем различаются анализ и синтез, индукция и дедукция?
Урок-лекция
Что такое метод . Методом в науке называют способ построения знания, форму практического и теоретического освоения действительности. Фрэнсис Бэкон сравнивал метод со светильником, освещающим путнику дорогу в темноте: «Даже хромой, идущий по дороге, опережает того, кто идет без дороги». Правильно выбранный метод должен быть ясным, логичным, вести к определенной цели, давать результат. Учение о системе методов называют методологией.
Методы познания, которые используют в научной деятельности, - это эмпирические (практические, экспериментальные) - наблюдение, эксперимент и теоретические (логические, рациональные) - анализ, синтез, сравнение, классификация, систематизация, абстрагирование, обобщение, моделирование, индукция, дедукция. В реальном научном познании эти методы используют всегда в единстве. Например, при разработке эксперимента требуется предварительное теоретическое осмысление проблемы, формулирование гипотезы исследования, а после проведения эксперимента необходима обработка результатов с использованием математических методов. Рассмотрим особенности некоторых теоретических методов познания.
Например, всех учеников старших классов школы можно разделить на подклассы - «девушки» и «юноши». Можно выбрать и другой признак, например рост. В этом случае классификацию возможно проводить по-разному: например, выделить границу роста 160 см и классифицировать учеников на подклассы «низкие» и «высокие» или разбить шкалу роста на отрезки в 10 см, тогда классификация будет более детальная. Если сравнить результаты такой классификации по нескольким годам, это позволит эмпирическим путем установить тенденции в физическом развитии учеников.
КЛАССИФИКАЦИЯ И СИСТЕМАТИЗАЦИЯ . Классификация позволяет упорядочить исследуемый материал, группируя множество (класс) исследуемых объектов на подмножества (подклассы) в соответствии с выбранным признаком.
Классификация как метод может быть использована для получения новых знаний и даже служить основой для построения новых научных теорий. В науке обычно используют классификации одних и тех же объектов по разным признакам в зависимости от целей. Однако признак (основание для классификации) выбирается всегда один. Например, химики подразделяют класс «кислоты» на подклассы и по степени диссоциации (сильные и слабые), и по наличию кислорода (кислородсодержащие и бескислородные), и по физическим свойствам (летучие - нелетучие; растворимые - нерастворимые), и по другим признакам.
Классификация может изменяться в процессе развития науки. В середине XX в. исследование различных ядерных реакций привело к открытию элементарных (неделящихся) частиц. Первоначально их стали классифицировать по массе; так появились лептоны (мелкие), мезоны (промежуточные), барионы (крупные) и гипероны (сверхкрупные). Дальнейшее развитие физики показало, что классификация по массе имеет мало физического смысла, однако термины сохранились, в результате чего появились лептоны, значительно более массивные, чем барионы.
Классификацию удобно отражать в виде таблиц или схем (графов). Например, классификация планет Солнечной системы, представленная граф-схемой, может выглядеть так:
Обратите внимание на то, что планета Плутон в этой классификации представляет отдельный подкласс, не принадлежит ни к планетам земной группы, ни к планетам-гигантам. Это карликовая планета. Ученые отмечают, что Плутон по свойствам похож на астероид, каких может быть много на периферии Солнечной системы.
При изучении сложных систем природы классификация служит фактически первым шагом к построению естественно-научной теории. Следующим, более высоким уровнем является систематизация (систематика). Систематизация осуществляется на основе классификации достаточно большого объема материала. При этом выделяют наиболее существенные признаки, позволяющие представить накопленный материал как систему, в которой отражены все различные взаимосвязи между объектами. Она необходима в тех случаях, когда имеется многообразие объектов и сами объекты являются сложными системами. Результатом систематизации научных данных является систематика , или, иначе, таксономия. Систематика, как область науки, развивалась в таких областях знания, как биология, геология, языкознание, этнография.
Единицу систематики называют таксоном. В биологии таксоны - это, например, тип, класс, семейство, род, отряд и др. Они объединены в единую систему таксонов различного ранга по иерархическому принципу. Такая система включает описание всех существующих и вымерших организмов, выясняет пути их эволюции. Если ученые находят новый вид, то они должны подтвердить его место в общей системе. Могут быть внесены изменения и в саму систему, которая остается развивающейся, динамичной. Систематика позволяет легко ориентироваться во всем многообразии организмов - только животных известно около 1,5 млн видов, а растений - более 500 тыс. видов, не считая другие группы организмов. Современная биологическая систематика отражает закон Сент-Илера: «Все многообразие форм жизни формирует естественную таксономическую систему, состоящую из иерархических групп таксонов различного ранга».
ИНДУКЦИЯ И ДЕДУКЦИЯ . Путь познания, при котором на основе систематизации накопленной информации - от частного к общему - делают вывод о существующей закономерности, называют индукцией . Этот метод как метод изучения природы был разработан английским философом Фрэнсисом Бэконом. Он писал: «Надо брать как можно больше случаев - как таких, где исследуемое явление есть налицо, так и таких, где оно отсутствует, но где его можно было бы ожидать встретить; затем надо расположить их методически... и дать наиболее вероятное объяснение; наконец, постараться проверить это объяснение дальнейшим сравнением с фактами».
Индукция не единственный путь получения научного знания о мире. Если экспериментальная физика, химия и биология строились как науки в основном за счет индукции, то теоретическая физика, современная математика в своей основе имели систему аксиом - непротиворечивых, умозрительных, достоверных с точки зрения здравого смысла и уровня исторического развития науки утверждений. Тогда знание можно построить на этих аксиомах путем выведения умозаключений от общего к частному, перехода от предпосылки к следствиям. Этот метод называют дедукцией . Его развивал Рене Декарт - французский философ и ученый.
Ярким примером получения знания об одном предмете разными путями является открытие законов движения небесных тел. И. Кеплер на основе большого количества данных наблюдений за движением планеты Марс в начале XVII в. открыл методом индукции эмпирические законы движения планет в Солнечной системе. В конце этого же века Ньютон вывел дедуктивным путем обобщенные законы движения небесных тел на основе закона всемирного тяготения.
Портреты Ф. Бэкона и В. Ливанова в образе Ш. Холмса Почему портреты ученого и литературного героя расположены рядом?
В реальной исследовательской деятельности методы научных исследований взаимосвязаны.
- Пользуясь справочной литературой, найдите и выпишите определения следующих теоретических методов исследования: анализ, синтез, сравнение, абстрагирование, обобщение.
- Проведите классификацию и составьте схему известных вам эмпирических и теоретических методов научного познания.
- Согласны ли вы с точкой зрения французского писателя Вовнарта: «Ум не заменяет знания»? Ответ обоснуйте.
Методы естествознания могут быть подразделены на следующие группы:
Общие методы, касающиеся любого предмета, любой науки. Это различные формы метода, дающего возможность связывать воедино все стороны процесса познания, все его ступени, например, метод восхождения от абстрактного к конкретному, единства логического и исторического. Это, скорее, общефилософские методы познания.
Особенные методы касаются лишь одной стороны изучаемого предмета или же определенного приема исследования: анализ, синтез, индукция, дедукция. К числу особенных методов также относятся наблюдение, измерение, сравнение и эксперимент. В естествознании особенным методам науки придается чрезвычайно важное значение, поэтому в рамках нашего курса необходимо более подробно рассмотреть их сущность.
Наблюдение - это целенаправленный строгий процесс восприятия предметов действительности, которые не должны быть изменены. Исторически метод наблюдения развивается как составная часть трудовой операции, включающей в себя установление соответствия продукта труда его запланированному образцу. Наблюдение как метод познания действительности применяется либо там, где невозможен или очень затруднен эксперимент (в астрономии, вулканологии, гидрологии), либо там, где стоит задача изучить именно естественное функционирование или поведение объекта (в этологии, социальной психологии и т.п.). Наблюдение как метод предполагает наличие программы исследования, формирующейся на базе прошлых убеждений, установленных фактов, принятых концепций. Частными случаями метода наблюдения являются измерение и сравнение.
Эксперимент - метод познания, при помощи которого явления действительности исследуются в контролируемых и управляемых условиях. Он отличается от наблюдения вмешательством в исследуемый объект, то есть активностью по отношению к нему. Проводя эксперимент, исследователь не ограничивается пассивным наблюдением явлений, а сознательно вмешивается в естественный ход их протекания путем непосредственного воздействия на изучаемый процесс или изменения условий, в которых проходит этот процесс. Специфика эксперимента состоит также в том, что в обычных условиях процессы в природе крайне сложны и запутанны, не поддаются полному контролю и управлению. Поэтому возникает задача организации такого исследования, при котором можно было бы проследить ход процесса в «чистом» виде. В этих целях в эксперименте отделяют существенные факторы от несущественных и тем самым значительно упрощают ситуацию. В итоге такое упрощение способствует более глубокому пониманию явлений и создает возможность контролировать немногие существенные для данного процесса факторы и величины. Развитие естествознания выдвигает проблему строгости наблюдения и эксперимента. Дело в том, что они нуждаются в специальных инструментах и приборах, которые последнее время становятся настолько сложными, что сами начинают оказывать влияние на объект наблюдения и эксперимента, чего по условиям быть не должно. Это прежде всего относится к исследованиям в области физики микромира (квантовой механике, квантовой электродинамике и т.д.).
Аналогия - метод познания, при котором происходит перенос знания, полученного в ходе рассмотрения какого-либо одного объекта, на другой, менее изученный и в данный момент изучаемый. Метод аналогии основывается на сходстве предметов по ряду каких-либо признаков, что позволяет получить вполне достоверные знания об изучаемом предмете. Применение метода аналогии в научном познании требует определенной осторожности. Здесь чрезвычайно важно четко выявить условия, при которых он работает наиболее эффективно. Однако в тех случаях, когда можно разработать систему четко сформулированных правил переноса знаний с модели на прототип, результаты и выводы по методу аналогии приобретают доказательную силу.
Моделирование - метод научного познания, основанный на изучении каких- либо объектов посредством их моделей. Появление этого метода вызвано тем, что иногда изучаемый объект или явление оказываются недоступными для прямого вмешательства познающего субъекта или такое вмешательство по ряду причин является нецелесообразным. Моделирование предполагает перенос исследовательской деятельности на другой объект, выступающий в роли заместителя интересующего нас объекта или явления. Объект-заместитель называют моделью, а объект исследования - оригиналом, или прототипом. При этом модель выступает как такой заместитель прототипа, который позволяет получить о последнем определенное знание. Таким образом, сущность моделирования как метода познания заключается в замещении объекта исследования моделью, причем в качестве модели могут быть использованы объекты как естественного, так и искусственного происхождения. Возможность моделирования основана на том, что модель в определенном отношении отображает какие-либо стороны прототипа. При моделировании очень важно наличие соответствующей теории или гипотезы, которые строго указывают пределы и границы допустимых упрощений.
Современной науке известно несколько типов моделирования :
1) предметное моделирование, при котором исследование ведется на модели, воспроизводящей определенные геометрические, физические, динамические или функциональные характеристики объекта-оригинала;
2) знаковое моделирование, при котором в качестве моделей выступают схемы, чертежи, формулы. Важнейшим видом такого моделирования является математическое моделирование, производимое средствами математики и логики;
3) мысленное моделирование, при котором вместо знаковых моделей используются мысленно-наглядные представления этих знаков и операций с ними. В последнее время широкое распространение получил модельный эксперимент с использованием компьютеров, которые являются одновременно и средством, и объектом экспериментального исследования, заменяющими оригинал. В таком случае в качестве модели выступает алгоритм (программа) функционирования объекта.
Анализ - метод научного познания, в основу которого положена процедура мысленного или реального расчленения предмета на составляющие его части. Расчленение имеет целью переход от изучения целого к изучению его частей и осуществляется путем абстрагирования от связи частей друг с другом. Анализ - органичная составная часть всякого научного исследования, являющаяся обычно его первой стадией, когда исследователь переходит от нерасчлененного описания изучаемого объекта к выявлению его строения, состава, а также его свойств и признаков.
Синтез - это метод научного познания, в основу которого положена процедура соединения различных элементов предмета в единое целое, систему, без чего невозможно действительно научное познание этого предмета. Синтез выступает не как метод конструирования целого, а как метод представления целого в форме единства знаний, полученных с помощью анализа. В синтезе происходит не просто объединение, а обобщение аналитически выделенных и изученных особенностей объекта. Положения, получаемые в результате синтеза, включаются в теорию объекта, которая, обогащаясь и уточняясь, определяет пути нового научного поиска.
Индукция - метод научного познания, представляющий собой формулирование логического умозаключения путем обобщения данных наблюдения и эксперимента. Непосредственной основой индуктивного умозаключения является повторяемость признаков в ряду предметов определенного класса. Заключение по индукции представляет собой вывод об общих свойствах всех предметов, относящихся к данному классу, на основании наблюдения достаточно широкого множества единичных фактов. Обычно индуктивные обобщения рассматриваются как опытные истины, или эмпирические законы. Различают полную и неполную индукцию. Полная индукция строит общий вывод на основании изучения всех предметов или явлений данного класса. В результате полной индукции полученное умозаключение имеет характер достоверного вывода. Суть неполной индукции состоит в том, что она строит общий вывод на основании наблюдения ограниченного числа фактов, если среди последних не встретились такие, которые противоречат индуктивному умозаключению. Поэтому естественно, что добытая таким путем истина неполна, здесь мы получаем вероятностное знание, требующее дополнительного подтверждения.
Дедукция - метод научного познания, который заключается в переходе от некоторых общих посылок к частным результатам-следствиям. Умозаключение по дедукции строится по следующей схеме; все предметы класса «А» обладают свойством «В»; предмет «а» относится к классу «А»; значит «а» обладает свойством «В». В целом дедукция как метод познания исходит из уже познанных законов и принципов. Поэтому метод дедукции не позволяет получить содержательно нового знания. Дедукция представляет собой лишь способ логического развертывания системы положений на базе исходного знания, способ выявления конкретного содержания общепринятых посылок. Решение любой научной проблемы включает выдвижение различных догадок, предположений, а чаще всего более или менее обоснованных гипотез, с помощью которых исследователь пытается объяснить факты, не укладывающиеся в старые теории. Гипотезы возникают в неопределенных ситуациях, объяснение которых становится актуальным для науки. Кроме того, на уровне эмпирических знаний (а также на уровне их объяснения) нередко имеются противоречивые суждения. Для разрешения этих проблем требуется выдвижение гипотез. Гипотеза представляет собой всякое предположение, догадку или предсказание, выдвигаемое для устранения ситуации неопределенности в научном исследовании. Поэтому гипотеза есть не достоверное знание, а вероятное, истинность или ложность которого еще не установлены. Любая гипотеза должна быть обязательно обоснована либо достигнутым знанием данной науки, либо новыми фактами (неопределенное знание для обоснования гипотезы не используется). Она должна обладать свойством объяснения всех фактов, которые относятся к данной области знания, систематизации их, а также фактов за пределами данной области, предсказывать появление новых фактов (например, квантовая гипотеза М. Планка, выдвинутая в начале XX в., привела к созданию квантовой механики, квантовой электродинамики и др. теорий). При этом гипотеза не должна противоречить уже имеющимся фактам. Гипотеза должна быть либо подтверждена, либо опровергнута. Для этого она должна обладать свойствами фальсифицируемости и верифицируемости. Фальсификация- процедура, устанавливающая ложность гипотезы в результате экспериментальной или теоретической проверки. Требование фальсифицируемости гипотез означает, что предметом науки может быть только принципиально опровергаемое знание. Неопровержимое знание (например, истины религии) к науке отношения не имеет. При этом сами по себе результаты эксперимента опровергнуть гипотезу не могут. Для этого нужна альтернативная гипотеза или теория, обеспечивающая дальнейшее развитие знаний. В противном случае отказа от первой гипотезы не происходит. Верификация - процесс установления истинности гипотезы или теории в результате их эмпирической проверки. Возможна также косвенная верифицируемость, основанная на логических выводах из прямо верифицированных фактов.
Частные методы - это специальные методы, действующие либо только в пределах отдельной отрасли науки, либо за пределами той отрасли, где они возникли. Таков метод кольцевания птиц, применяемый в зоологии. А методы физики, использованные в других отраслях естествознания, привели к созданию астрофизики, геофизики, кристаллофизики и др. Нередко применяется комплекс взаимосвязанных частных методов к изучению одного предмета. Например, молекулярная биология одновременно пользуется методами физики, математики, химии, кибернетики.
Конец работы -
Эта тема принадлежит разделу:
Методы научных исследований
Методы научных исследований.. содержание основные понятия научно исследовательской работы..
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Предыдущая статья: Чему равна скорость света Следующая статья: Углерод — характеристика элемента и химические свойства