Эмпирические методы исследования

<7 8 91011 12 13 >

Наблюдение – целенаправленное изучение предметов, опирающееся в основном на данные органов чувств (ощущения, восприятия, представления). В ходе наблюдения мы получаем знание не только о внешних сторонах объекта познания, но и о его существенных свойствах и отношениях. Наблюдение – целенаправленное восприятие явлений и предметов, начальная ступень человеческого познания, оно дает первые восприятия и ощущения. Наблюдение осуществляется в процессе практической деятельности. Практика - отправной пункт всякого познания.

Научное наблюдение – целенаправленное, организованное восприятие предметов и явлений. Наблюдение может быть непосредственным и опосредованным различными приборами и техническими устройствами (микроскоп, телескоп и др.). С развитием науки наблюдение становится все более сложным и опосредованным. Научное наблюдение проводится для сбора фактов, выступающих основой для определенных теоретических обобщений. Наблюдатель не может изменить объект наблюдения, регулировать процесс, управлять им и контролировать его. В наблюдении сохраняется полная зависимость наблюдателя от изучаемого процесса.

В ходе наблюдения исследователь руководствуется определенной идеей, концепцией или гипотезой. Он отбирает факты, которые либо подтверждают, либо опровергают его концепцию.

Эксперимент – наблюдение исследуемого явления в строго контролируемых условиях, позволяющих следить за ходом явления, измерять количественные характеристики этого явления и воспроизводить это явление каждый раз при повторении этих условий. Основные особенности эксперимента:

- активное (в отличие от наблюдения) отношение исследователя к изучаемому объекту, вплоть до его изменения и преобразования;

- возможность рассмотрения явления в чистом виде путем изоляции его от второстепенных обстоятельств или путем варьирования условий эксперимента;

- многократная воспроизводимость изучаемого явления по желанию исследователя;

- возможность контроля за поведением объекта исследования и проверки результатов;

- возможность обнаружения таких свойств явлений, которые не наблюдаются в естественных условиях (например, получение и исследование трансурановых элементов);

- воспроизводимость другими исследователями в аналогичных условиях.

В ходе эксперимента проводятся измерения для объективной количественной оценки исследуемого явления. Для проведения экспериментов создаются уникальные установки (электронные микроскопы, ускорители, радиотелескопы и др.). Ученые могут работать в интервале температуры от абсолютного нуля до десятков миллионов градусов, получать в экспериментах давления в миллионы атмосфер, изучать процессы, длящиеся 10^-11 с, измерять расстояния с точностью 10^{-12 см}, увеличивать объекты в 20 млн. раз.

По мере развития науки приборы, используемые для исследований, становятся все более сложными. Возникает вопрос о взаимодействии прибора (наблюдателя) и объекта наблюдения. В классической физике считалось, что введение прибора в какую-либо исследуемую систему не изменяет состояние системы. В применении к макроскопическим системам воздействие наблюдателя (субъекта) на объект ничтожно мало и им можно пренебречь. Совершенно иначе обстоят дела в микромире. При изучении микропроцессов было обнаружено, что факт наблюдения изменяет состояние наблюдаемой микрочастицы, изменяет ее волновую функцию, которая используется для описания состояния микрочастиц, обладающих корпускулярно-волновым дуализмом. При квантово-механическом описании природы объект изучения и прибор образуют единую систему. В квантовой механике измерение обладает парадоксальными чертами. В частности, свойства квантовой системы, обнаруженные при измерении, могут не существовать до измерения.

Рассматривать поведение изучаемого микрообъекта имеет смысл только исходя из результатов его взаимодействия с прибором. Поэтому то, как проявляет себя микрочастица – как волна или как частица, зависит от характера проводимого измерения и используемого прибора. Корпускулярный или волновой характер частица приобретает только в глазах экспериментатора. Имеются два класса приборов: в одних квантовые микрообъекты ведут себя как волны, в других – как частицы. В квантовых экспериментах мы наблюдаем не реальность как таковую, а лишь квантовое явление, включающее результат взаимодействия микрообъекта с прибором. М.Борн заметил, что волны и частицы – это «проекции» физической реальности на экспериментальную ситуацию. По мнению В.Гейзенберга, «наблюдение играет решающую роль в атомном событии, реальность различается в зависимости от того, наблюдаем мы ее или нет».

Данные опыта – наиболее частный вид естественно-научного знания. Они представляют собой констатацию показаний приборов в процессе проведения опыта. Для избежания ошибок опыт многократно повторяется, результаты опытов подвергаются статистической обработке. В результате опытов иногда выявляются эмпирические закономерности, например закон Ома, закон Гука, закон Бойля – Мариотта. В эмпирические законы входят эмпирические понятия: длина, масса, сила, скорость и т.д.

Эмпирические законы описывают, как правило, узкую группу явлений. На основании эмпирических исследований могут быть сделаны эмпирические обобщения. В науках описательных эмпирические обобщения завершают исследование. В экспериментальных и теоретических науках это только начало. На основе большого количества опытов путем обобщения формируется гипотеза или теория. Опыт может подтвердить или опровергнуть выдвинутую гипотезу. О роли эксперимента в физике Г.С.Ландсберг писал:

«Отчетливое понимание … экспериментального характера физических законов имеет крайне важное значение: оно делает из физики науку о природе, а не систему умозрительных построений; с другой стороны, оно прививает мысль о границах применимости установленных физических законов, основанных на них теорий и открывает перспективы для дальнейшего развития науки. Не менее важным на первых шагах обучения играет правильное представление о схематизации изучаемых явлений, ее смысле и ценности».

Эту же мысль развивает Г.Липсон в книге «Великие эксперименты в физике»:

«Теория играла и продолжает играть важную роль в физике, но она всегда опирается на эксперимент: теория получает признание лишь в том случае, если она приводит к результатам, которые могут быть проверены экспериментально. В сознание многих физиков каким-то образом проникло убеждение, что теория выше практики и что выдвинуть новую теорию важнее, чем провести решающий эксперимент. Эта точка зрения лишена всяких оснований. Часто такие эксперименты в основе своей просты, и более поздние исследователи упускают из виду, сколько изобретательности потребовалось, чтобы их придумать».

Широкое распространение в науке получил мысленный эксперимент – система мыслительных процедур, проводимых над идеализированными объектами. Мысленный эксперимент – это теоретическая модель реальных экспериментальных ситуаций. Здесь ученый оперирует не реальными предметами, а их концептуальными образами. История развития физики богата фактами использования мысленных экспериментов. Примером могут служить мысленные эксперименты Галилея, приведшие к открытию закона инерции. А.Эйнштейн и Л.Инфельд писали:

« Закон инерции нельзя вывести непосредственно из эксперимента, его можно вывести умозрительно – мышлением, связанным с наблюдением. Этот эксперимент никогда нельзя выполнить в действительности, хотя он ведет к глубокому пониманию действительных экспериментов».

Измерение – совокупность действий, выполняемых при помощи определенных средств с целью нахождения числового значения измеряемой величины в принятых единицах измерений. Первоначально выбор единиц измерения был субъективным, основывался на свойствах человеческого тела (фут, сажень и т.д.). Позже стали использовать более объективные единицы, выбирая в качестве эталонов объекты, существующие в природе (метр, килограмм). В настоящее время в качестве эталонов используют длины волн излучения атомов, скорость света в вакууме, массу электрона.

Сравнение – познавательная операция, выявляющая сходство или различие объектов. Предметы сравниваются по признакам, существенным для данного рассмотрения. При этом предметы, сравниваемые по одним признакам, могут быть несравнимы по другим. Сравнение - установление сходства и различия в объектах. Еще древние мыслители утверждали, что сравнение – мать познания. Все познается в сравнении. Чтобы узнать, что представляет собой тот или иной предмет, необходимо выяснить, в чем он сходен с другими предметами и чем отличается от них. Сравнение лежит в основе многих естественно-научных измерений, составляющих неотъемлемую часть любых экспериментов.

Описание – познавательная операция, состоящая в фиксировании результатов опыта с помощью определенных систем обозначения, принятых в науке (схемы, графики, рисунки, диаграммы и т.д.).

<7 8 91011 12 13 >

Дата добавления: 2018-05-10; просмотров: 1427;