Эмпирический и теоретический подход в естествознании

2. Шкала порядка содержит только отношение порядка, но не выражаются в виде чисел. Отношение порядка является предметом договора между людьми. Примером такой шкалы может служить шкала категорий преступлений по степени тяжести (небольшой, средней степени тяжести, тяжкие и особо тяжкие преступления).

Однако в такой шкале еще нельзя определить, насколько один элемент больше или меньше другого, т.е. разницы элементов шкалы сами еще элементами шкалы не являются, и потому уровень квантификации в порядковых шкалах также еще не слишком высок. Шкалы порядка иногда еще называют интенсивными шкалами, позволяющими измерить интенсивности проявления какого-либо качества, но не позволяющих измерить разницы этих интенсивностей.

3. Шкала интервалов. В этой шкале к средствам шкалы порядка добавляются операции сложения и вычитания элементов, позволяющие в качестве элементов шкалы определять также и разницы между элементами шкалы. Квантификация в шкале интервалов является более глубокой, и эти шкалы называют еще экстенсивными шкалами, понимая под «экстенсивностью» количественное определение объекта измерения. Количественное определение объекта в собственном смысле этого слова начинается только со шкал интервалов. Однако и у этих шкал есть свои границы квантификации, выражающиеся в наличии порогов измерения, в частности, нижнего порога, своего рода кванта шкалы - некоторого минимального интервала, части которого уже не могут быть измерены средствами данной шкалы. Разного рода деревянные или другие материальные линейки для измерения длины - примеры шкал интервалов. У таких линеек всегда есть некоторое минимальное деление, например 1 миллиметр, длину меньше которого такая линейка уже измерить не в состоянии.

4. Шкала отношений. В этой шкале к средствам шкалы интервалов добавляются операции умножения и деления, позволяющие в том числе преодолеть количественные пороги шкалы интервалов. В шкалах отношений процесс квантификации достигает своей полноты, выражаясь в бесконечном «околичествовании» элементов шкалы. В качестве нового элемента шкалы здесь можно выразить любую сколь угодно малую часть или сколь угодно большое целое любого элемента шкалы. Элементы такой шкалы уже не могут быть реализованы физически - в виде деревянной или металлической линейки, или еще как-то, т.к. шкалы отношений уже не имеют нижнего или верхнего порога количественного изменения. Отсюда и название - «шкалы отношений», т.к. это тип шкал, который вполне принадлежит не вещественному миру твердых тел, но абстрактному миру математических структур, которые скорее проявляют себя в отношениях материальных объектов. Шкалы отношений можно выражать лишь потенциально бесконечной последовательностью шкал интервалов, где каждая следующая шкала более подробна и объемлюща, чем предыдущая.

Надо отметить, что обычно процесс измерения развивается вначале от номинальных и интенсивных шкал по направлению к созданию и использованию экстенсивных шкал и шкал отношений. Например, развитие измерения свойства твердости минералов в геологии привело от порядковых шкал к измерению твердости средствами шкалы отношений, реализуемых современными приборами. С развитием процедур измерений происходит также все более активное использование разного рода косвенных измерений. Косвенные измерения требуют создания достаточно развитого теоретического знания, в рамках которого обосновываются функциональные связи различных измеримых величин.

В гуманитарных науках пока более приняты порядковые и интервальные шкалы, а шкалы отношений больше используются в естественнонаучных дисциплинах. С одной стороны, это можно объяснить меньшим теоретическим оснащением гуманитарного знания. С другой стороны, возможно, что в случае субъектных онтологий гуманитарных наук мы имеем дело с особым состоянием количества, которое более адекватно выражается порядковыми и интервальными шкалами.

Как и в отношении к наблюдению, для процесса измерения можно говорить о принципах нейтральности и интерсубъективности. Абсолютность принципа нейтральности измерения была поставлена под сомнение развитием квантовой физики, в которой процесс измерения, с одной стороны, не может быть вполне выражен средствами теоретического знания, а, с другой стороны, существует господствующее сегодня мнение научного сообщества, что теория квантовой физики полна уже и в таком представлении. Это приводит к некоторому не до конца понятному самостоятельному статусу измерения по отношению к теоретическому знанию, что возродило новую волну интереса к измерительным процедурам в научном познании.

Эксперимент - это наиболее сложный и теоретический метод эмпирического познания, во многом определяемый принятой научной теорией. Он представляет собой целенаправленное и строго контролируемое воздействие исследователя на интересующий объект или явление для изучения его различных сторон, связей и отношений. В ходе экспериментального исследования ученый вмешивается в естественный ход процессов, преобразует объект исследования. Специфика эксперимента состоит также в том, что он позволяет увидеть объект или процесс в чистом виде. Это происходит за счет максимального исключения воздействия посторонних факторов. Но все же и в эксперименте еще велика роль чувственного познания, чтобы относить его преимущественно к эмпирическим методам научного познания.

Для этого необходимы условия, позволяющие реализовать такое воздействие, так что обычно эксперимент предполагает создание более-менее специфических условий существования объекта, вплоть до выделения его из естественной среды и размещения в некоторой искусственной среде. Экспериментатор отделяет существенные факты от несущественных, и тем самым значительно упрощает ситуацию. Такое упрощение способствует глубокому пониманию сути явлений и процессов и создает возможность контролировать многие важные для данного эксперимента факторы и величины. Для современного эксперимента характерны особенности: увеличение роли теории на подготовительном этапе эксперимента; сложность технических средств; масштабность эксперимента. Основная задача эксперимента заключается в проверке гипотез и выводов теорий, имеющих фундаментальное и прикладное значение. В экспериментальной работе при активном воздействии на исследуемый объект искусственно выделяются те или иные его свойства, которые и являются предметом изучения в естественных либо специально созданных условиях. В процессе естественнонаучного эксперимента часто прибегают к физическому моделированию исследуемого объекта и создают для него различные управляемые условия. С. X. Карпенков подразделяет экспериментальные средства по содержанию на следующие системы:

систему, содержащую исследуемый объект с заданными свойствами;

систему, обеспечивающую воздействие на исследуемый объект;

измерительную систему.

Существует множество различных видов эксперимента, например, прямой (при котором осуществляется воздействие непосредственно на объект исследования) и модельный (объект заменяется в эксперименте моделью), полевой (эксперимент проводится в естественных для объекта условиях) и лабораторный (объект исследуется в искусственно-созданной обстановке).

По целям можно выделять поисковый (когда исследуется влияние какого-то фактора на объект исследования), измерительный (осуществляется сложное измерение объекта), проверочный (в этом случае идет проверка и отбор гипотез) эксперименты.

По методам можно выделять эксперименты, проводимые на основе метода проб и ошибок (делаются случайные пробы, на основе ошибок отбрасываются неудачные пробы), с использованием определенного алгоритма, проводимый по методу «черного ящика» (когда на основе знания функции предполагают определенную структуру объекта) или «белого ящика» (наоборот, от известной структуры переходят к гипотезе о функции объекта).

В любом естественнонаучном эксперименте выделяют такие этапы:

подготовительный этап;

этап сбора экспериментальных данных;

этап обработки результатов.

Подготовительный этап представляет собой теоретическое обоснование эксперимента, его планирование, изготовление образца исследуемого объекта, выбор условий и технических средств исследований. Результаты, полученные на хорошо подготовленной экспериментальной базе, как правило, легче поддаются сложной математической обработке. Анализ результатов эксперимента позволяет оценить те или иные признаки исследуемого объекта, сопоставить полученные результаты с гипотезой, что очень важно при определении правильности и степени достоверности окончательных результатов исследования.

Для повышения достоверности полученных результатов эксперимента необходимы:

многократная повторность измерений;

совершенствование технических средств и приборов;

строгий учет факторов, влияющих на исследуемый объект;

четкое планирование эксперимента, позволяющее учесть специфику исследуемого объекта.

Уже в наблюдении, как отмечалось выше, присутствует некоторая гипотеза об объекте наблюдения, дана цель наблюдения, на основе которой субъект избирательно начинает относиться к чувственным восприятиям, явно или неявно выделяя из них те, которые в большей степени соответствуют его гипотезам и целям. Затем необходимо отметить тот существенный факт, что наблюдение всегда предполагает некоторый язык со своей системой понятий и смыслов. Такая система напоминает своего рода сеть, которая улавливает лишь то, что способно с нею вступить в контакт, обнаружить соответствие. Наблюдение зависимо от теоретического познания и его социокультурного окружения наблюдателя. Все такие аргументы можно было бы повторить и в отношении измерения и эксперимента. Но здесь возникают дополнительные факторы теоретической нагруженности. В измерении важную роль играют разного рода шкалы. Но шкала предполагает задание определенной математической структуры со своим множеством элементов, предикатами и операциями. Например, порядковая шкала предполагает определение отношения порядка, интервальная шкала - операции сложения, и т.д. Кроме средств измерения добавляется представление о пространстве переменных, о процедурах рандомизации, философия и логика причинно-следственной связи, и т.д.

В итоге невозможно говорить о некотором «чистом» эмпирическом знании, совершенно независимом от знания теоретического, от культуры, языка и общественных отношений. Всякий фрагмент человеческой жизни тесно взаимодействует со всеми другими ее частями, все бытие представляет из себя сеть взаимных влияний. Развитие идей сетевой модели рациональности, циклической причинности, о которой речь шла выше, проявляет себя в критике разного рода «абсолютных оснований», которые якобы только определяют все иное, но сами ничем не определяются. Все определяет все, все проникает во все. Развитие темы теоретической нагруженности эмпирического познания - одно из проявлений методологии всеобщей взаимосвязи, которая особенно выходит на первый план в современной науке, начиная со второй половины 20-го века.

Теоретический метод познания.

Характерной чертой теоретического познания является то, что субъект познания имеет  дело с абстрактными объектами. Поскольку  теоретическое знание отражает общие и существенные стороны множества явлений, составляющих абстрактный объект, лишенный наглядности и других чувственных характеристик, то теоретическое знание нельзя ни подтвердить, ни опровергнуть отдельно взятыми опытными данными. Эмпирический опыт может посеять только сомнение или усилить уверенность исследователя, обеспечить его ориентированность и направленность, предоставить отправную точку отсчета познания.

Теоретическое знание характеризуется системностью. Если отдельные эмнирические факты могут быть приняты или опровергнуты без изменения всей совокупности эмпирического знания, то в теоретическом знании изменение отдельных элементов знания влечет за собой изменение всей системы знания.

Теоретическое знание, отражая сущность абстрактного объекта, замещающего определенную совокупность явлений, дает более глубокую картину познаваемой реальности, чем чувственный образ эмпирического знания.

И наконец, теоретическое знание связано не с данными эмпирического опыта, а с определенными философскими принципами и идеями. Общность, системность и абстрактность теоретического знания сближают его с философским знанием. Вместе с тем теоретическое знание отличается от философского большей конкретизацией, что позволяет ему ориентироваться на философское знание и подпитываться эмпирическим знанием.

Теоретическое знание требует и своих приемов (методов) познания, ориентированных  на проверку гипотез, обоснование принципов, построение теории. В решении этих вопросов хорошо себя зарекомендовали: идеализация и формализация; аксиоматический метод; гипотетико-дедуктивный метод; единство исторического и логического, а также многие другие специальные методы построения логических и математических систем.

Среди особенных теоретических методов научного познания выделяют процедуры абстрагирования и идеализации. В процессах абстрагирования и идеализации формируются понятия и термины, используемые во всех теориях. Понятия отражают существенную сторону явлений, появляющуюся при обобщении исследования. При этом из объекта или явления выделяется только некоторая его сторона.

Абстрагирование – мысленное отвлечение от всех свойств, связей и отношений изучаемого объекта, которые считают несущественными. “Абстракция (лат. – отвлечение) – а) сторона, момент, часть целого, фрагмент действительности, нечто неразвитое, одностороннее, фрагментарное (абстрактное); б) процесс мысленного отвлечения от ряда свойств и отношений изучаемого предмета или явления с одновременным выделением интересующих познающего субъекта в данный момент свойств (абстрагирование); в) результат абстрагирующей деятельности мышления (абстракция в узком смысле)”. Таковы модели точки, прямой линии, окружности, плоскости. Результат процесса абстрагирования называется абстракцией. Реальные объекты в каких-то задачах могут быть заменены этими абстракциями. С помощью абстракции возникли все логические понятия. Это различного рода “абстрактные предметы”, которыми являются как отдельно взятые понятия и категории (“развитие”, “мышление” и т. п.), так и их системы (наиболее развитыми из них являются математика, логика и философия). Выяснение того, какие из рассматриваемых свойств являются существенными, а какие второстепенными, – главный вопрос абстрагирования. Ответ на вопрос о том, что в объективной действительности выделяется абстрагирующей работой мышления, от чего мышление отвлекается, в каждом конкретном случае решается в зависимости, прежде всего, от природы изучаемого предмета или явления, а также от задач познания. В ходе своего исторического развития наука восходит от одного уровня абстрактности к другому, более высокому. “Развитие науки в данном аспекте – это, по выражению В. Гейзенберга, “развертывание абстрактных структур”. Решающий шаг в сферу абстракции был сделан тогда, когда люди освоили счет и тем самым открыли путь, ведущий к математике и математическому естествознанию.

Раскрывая механизм развертывания  абстрактных структур, В. Гейзенберг пишет, что понятия, первоначально  полученные путем абстрагирования  от конкретного опыта, обретают собственную  жизнь. Они оказываются более содержательными и продуктивными, чем можно было ожидать поначалу. В последующем развитии они обнаруживают собственные конструктивные возможности: они способствуют построению новых форм и понятий, позволяют установить связи между ними и могут быть в известных пределах применимы в наших попытках понять мир явлений. Вместе с тем В. Гейзенберг указывал на ограниченность, присущую самой природе абстракции. Дело в том, что она дает некую базисную структуру, “своего рода скелет”, который мог бы обрести черты реальности, только если к нему присоединить много иных (а не только существенных) деталей.