Структура эмпирического знания и методы эмпирического исследования

В логико-гносеологическом аспекте в философии науки традиционно принято выделять эмпирическое и теоретическое знание. Зачастую их рассматривают как два уровня научного познания, что не совсем точно, поскольку знание, полученное в опыте, не только дает необходимые исходные фактические предпосылки для выработки теории, но и может служить критерием ее оценки и в этом плане быть ее завершением. Поэтому предпочтительнее говорить об эмпирическом и теоретическом, как о двух сторонах единого исследовательского процесса, теснейшим образом взаимосвязанных в его рамках и в то же время обладающих определенной спецификой.

Рассмотрение этой специфики начнем с уяснения особенностей эмпирического познания. Они проявляется уже в том, что в эмпирическом познании объект исследования предстает феномено­логически, т.е. со стороны внешних своих проявлений. В гносеологическом плане ведущим здесь выступает чувственное освоение мира, где информация об объекте дана в особой форме – в форме непосредственных чувственных данных субъекта, которые затем фиксируются в форме протоколов наблюдения. В них всегда содержатся указания на то, кто осуществляет наблюдение, а если оно строится посредством эксперимента с помощью каких-либо приборов, то обязательно даются основные их характеристики. Это не случайно, поскольку в данных наблюдений наряду с объективной информацией содержится и некоторый пласт субъективной информации, зависящий от состояния наблюдателя, его органов чувств. Объективная информация может быть искажена также случайными внешними воздействиями: погрешностями, которые дают приборы, ошибками, допускаемым наблюдателем при съеме показаний с прибора и т. д. Поэтому данные наблюдения еще не являются достоверным знанием, и теория не может целиком опираться на них.

Базисом теории являются не данные наблюдения, а эмпирические научные факты. В отличие от данных наблюдения они представляют всегда достоверную информацию, в которой сняты субъективные наслоения. Поэтому переход от данных наблюдения к научному факту – довольно сложная процедура. Бывает и так, что факты многократно перепроверяются, а исследователь, считавший, что имеет дело с научным фактом, убеждается, что полученное им знание еще не соответствует самой реальности, а значит, фактом не является.

Переход от данных наблюдения к эмпирическому факту предполагает следующие познавательные операции. Во-первых, рациональную обработку данных наблюдения и поиск в них устойчивого, инвариантного содержания. Для формирования факта необходимо сравнить между собой множество наблюдений, выделить в них повторяющееся и устранить случайные возмущения и погрешности, связанные с ошибками наблюдателя. Если при наблюдении производится измерение, то его данные четко фиксируются и нуждаются в определенная статистическая обработка, позволяющей выявить в них инвариантное содержание.

Во-вторых, истолкование выявляемого в наблюдениях инвариантного содержания наблюдений. В процессе такого истолкования широко используются ранее полученные теоретические знания. Характерной в этом отношении является история открытия такого необычного астрономического объекта, как пульсар. Летом 1976 года аспирантка известного английского радиоастронома Э. Хьюиша мисс Белл случайно обнаружила на небе радиоисточник, который излучал короткие радиоимпульсы. Многократные систематические наблюдения позволили установить, что эти импульсы повторяются периодически – строго через 1,33 сек. Первоначальная интерпретация этого инварианта наблюдений была связана с гипотезой об искусственном происхождении этого сигнала, который посылает сверхцивилизация. Вследствие этого наблюдения засекретили, и почти полгода о них никому не сообщалось. Затем была выдвинута другая гипотеза – о естественном происхождении источника. Она была подкреплена данными новых наблюдений (были обнаружены новые источники излучения подобного типа). Эта гипотеза предполагала, что излучение исходит от маленького быстро вращающегося тела. Применение законов механики позволило вычислить его размеры – оказалось, что оно намного меньше Земли. Было также установлено, что источник пульсации находится в месте, где более тысячи лет назад произошел взрыв сверхновой звезды. В итоге был установлен факт существования особых небесных тел – пульсаров, являющихся остаточным результатом данного взрыва.

Установление научного факта требует, как видим, применения целого ряда теоретических положений. «Без идеи в голове, – говорил И.П. Павлов, – не увидишь факта». В приведенном выше примере такими положениями являются законы Кеплера, законы термодинамики, законы распространения света, т. е. достоверные теоретические знания, ранее обоснованные другими фактами. Тем самым факт оказался зависимым от предшествующих знаний. В свою очередь, уже после открытия пульсаров вспомнили, что существование этих объектов было ранее теоретически предсказано Л.Д. Ландау, факт их обнаружения стал еще одним подтверждением его теории, хотя при установлении этого факта теория Ландау не использовалась.

Таким образом, возникает сложная проблема: для установления факта нужны теории, а они, в свою очередь, должны проверяться фактами. Так, методологи науки формулируют ее как проблему теоретической нагруженности фактов. Проблема эта разрешается только тогда, когда взаимодействие теории и факта рассматривается исторически и диалектически: в установлении фактов участвуют уже существующие теории, а сами факты дают стимул для образования новых теоретических знаний, которые, в свою очередь, если они достоверны, что проверяется практикой, могут участвовать в формировании новейших фактов, и т.д.

Основными методами эмпирического исследования являются наблюдение, описание, измерение, сравнение и эксперимент. Рассмотрим их более подробно.

Целенаправленное и планомерное наблюдение объекта, Следует при этом подчеркнуть, что наблюдение – не простое пассивное созерцание объекта, а носит, как правило, деятельный характер и предполагает предварительную организацию, обеспечивающую контроль над его «поведением», включая связи и отношения с другими предметами. Оно может быть как непосредственным, так и опосредствованным приборами и другими техническими устройствами. При этом важным моментом наблюдения является интерпретация его результатов – расшифровка показаний измерительных приборов. Обычно наблюдение включается в качестве составной части в процедуру эксперимента.

Основные требования к научному наблюдению: целенаправленность, наличие системы специальных методов, возможность контроля путем повторного наблюдения либо с помощью других методов, что обеспечивает объективность получаемых данных. При этом очень важно в ходе наблюдения отобрать наиболее репрезентативную, т. е. представительную группу фактов в их взаимосвязи.

Описание – познавательная операция, состоящая в фиксировании результатов наблюдения с помощью определенных систем обозначения, принятых в науке – графиков, схем, таблиц, диаграмм и т. п.

Измерение – совокупность действий, выполняемых при помощи средств измерений с целью нахожде­ния чис­лового значения измеряемой величины в принятых еди­ницах измерения.

Сравнение – познавательная операция, выявляющая сходство или различие однородных объектов, либо ступеней развития одного и того же объекта. При этом сравнение производится по признакам, существенным для определенного аспекта рассмотрения, так как предметы, сравнимые в одном аспекте, могут оказаться несравнимыми в другом.

Важнейшую, можно сказать – центральную, роль в системе эмпирических методов науки играет эксперимент – активное и целенаправленное изменение объекта или его воспроизведение в специально созданных и контролируемых условиях, отвечающих целям и задачам исследования. В ходе него изучаемый объект, по возможности, изолируется от побочных влияний и представляется как бы в «чистом виде». Тем самым эксперимент осуществляется, во-первых, как искусственно организованное действие, во-вторых, как взаимодействия объекта с другими предметами, протекающие по естественным законам.

Следует подчеркнуть, что методы эмпирического ис­следования никогда не реализуются «вслепую», а всегда «теоретически нагружены», т.е. направляются определенны­ми концептуальными идеями. Интерпретация его результатов также всегда осуществляется с помощью определенных теоретических положений.

Основными стадиями осуществления эксперимента являются

1) планирование и построение (его цель, тип, средства, методы проведения и т. п.);

2) контроль над его проведением;

3) интерпретация результатов.

Главными преимуществами эксперимента перед простым наблюдением, даже строго организованным, являются:

а) более активное отношение к объекту, вплоть до его преобразования и целенаправленного изменения условий его существования;

б) многократная воспроизводимость, в том числе разными исследователями и в разных местах;

в) возможность обнаружения свойств явлений, не наблюдаемых в естественных условиях;

г) возможность рассмотрения явления в «чистом виде» путем изоляции его от усложняющих и маскирующих его ход обстоятельств или путем изменения, варьирования условий эксперимента;

д) возможность контроля над «поведением» объекта и проверки результатов.

Структура эксперимента включает в себя:

а) ученых-экспериментаторов;

б) объект эксперимента – предмет, который исследуется в ходе его проведения;

в) систему приборов и другое научное оборудование;

г) методику проведения;

д) научную гипотезу, которая подлежит подтверждению или опровержению.

Экспериментальные исследования могут быть классифицированы по разным основаниям:

по условиям проведения: натурные, проводимые в естественных условиях существования объекта исследования, и лабораторные, проводимые в искусственно создаваемых условиях;

по поставленной исследовательской задаче: констатирующие, направленные на более точное и полное установление свойств изучаемого объекта, контролирующие, основной задачей которых является контроль над изменением состояния объекта в результате внешних воздействий на него, и поисковые, имеющие задачу открыть новые, ранее не известные свойства и связи объекта;

по характеру воздействий на объект исследования: вещественные, в которых объект подвергается механическим или другим вещественным воздействиям, энергетические, в которых осуществляется энергетическое (электрическое, магнитное и т. п.) воздействие на него, и информационные, в которых воздействие на объект имеет прежде всего информационный характер (наиболее активно они применяются в социальных и гуманитарных науках);

по типу объекта исследования: натуральные, в которых объектом выступают реально существующие предметы, и модельные, где исследуются не сами такие предметы, а их модели;

по числу варьируемых параметров: однофакторные, когда изменяется лишь один из параметров условий, в которых изучается объект, и многофакторные, когда изменению подвергаются два и более таких параметров;

по характеру проведения: физические, осуществляемые на реальных объектах, характеризующихся определенными физическими величинами, и математические, в основе которых лежит создание и исследование математических моделей изучаемых объектов.

Приведенная классификация достаточно условна, поскольку реальные эксперименты в науке носят, как правило, комплексный, и, зачастую, многоцелевой характер. В связи с этим различные их виды объединены и соответствующим образом скоординированы или субординированы в зависимости от основной цели.