Современное естествознание и методология научного познания

В современной физике также происходит широкое использование мысленных экспериментов. Известный физик нашего времени А.Эйнштейн для обоснования главных принципов теории относительности умело использовал мысленные эксперименты (например, для обоснования принципа эквивалентности использовал мысленный эксперимент опускающегося лифта). В.Гейзенберг для обоснования и объяснения «отношения неопределенности» использовал мысленное измерение положения и скорости электрона.

В настоящее время в различных областях науки используются различные виды экспериментов. В зависимости от преследуемой цели, природы исследуемого предмета, характера используемой экспериментальной техники, эксперименты можно разделить на исследовательский, проверочный и наглядный.

Исследовательские эксперименты в своей основе опираются на определенные теоретические заключения и проводятся с целью обнаружения доселе неизвестные свойства объекта. Самым ярким примером подобного рода экспериментов можно считать известным эксперимент Резерфорда по определению планетарной модели атома, используя выпадение альфа частиц из золотой фольги.

К проверочным экспериментам обычно обращаются в случае необходимости проверить то или иное заключение. Современные естественные науки, особенно физика, богаты проверочными экспериментами. Существование многих элементарных частиц (например, позитрон, нейтрон и др.) было, как говорится, открытием пера ученых, и они некоторое время считались только предположением. Лишь спустя некоторое время эти частицы были обнаружены экспериментальным путем, и тем самым была подтверждена их реальность и истинность выдвинутых ранее теоретических предположений. Целесообразность таких проверочных экспериментов заключается в том, что они в то же самое время выступают в роли критерия истины.

Для того, чтобы продемонстрировать какое-либо явление с обучающей целью, используются наглядные эксперименты. Такого рода эксперименты демонстрируются обычно в лабораториях средних и высших школ.

В зависимости от характера исследуемого объекта эксперименты делятся на физические, химические, биологические, психологические, социальные. В современной науке также используются модельные эксперименты. Модельные эксперименты проводятся не над реальными предметами, а над их моделями и после этого результаты операции экстраполируются самим предметом.

В настоящее время не только для изучения природы, но и для изучения общественной жизни используются эксперименты. С целью изучения общественных явлений в относительно малых коллективах проводятся социальные эксперименты и с их помощью исследуются различные формы научного руководства в обществе, пути повышения производительности труда влияния различных общественных закономерностей в обществе и другое.

Эмпирическо-теоретические методы научного познания.

Главной характеризующей стороной эмпирическо-теоретических методов научного познания является их применение, как на эмпирическом, так и на теоретическом уровнях научного исследования. Это в свою очередь показывает более высокую степень обобщенности этих методов, чем у эмпирических исследовательских методов.

Одним из эмпирическо-теоретических методов научного познания является абстрагирование. Абстрагирование - метод универсальной умственной деятельности. Так, каждый шаг мысли связан с использованием либо самого этого процесса, либо его результатов.

Сущность процесса абстрагирования состоит в мысленном отвлечении от несущественных показателей, отношений и связей предметов и в тоже время в выборе одного или нескольких интересующих исследователя существенных признаков.

В научном исследовании необходимо отличать друг от друга две проблемы - сам процесс абстрагирования и абстракцию, как результат этого процесса. Результат абстрагирования - абстракция, при произнесении этого слова обычно подразумевается приобретенное знание о некоторых сторонах предмета. Использующиеся в повседневной жизни и науке понятия «книга, тетрадь, масса, сила, наследственность, валентность, существительное и другие» - абстракции. Сам же процесс абстрагирования - совокупность операций, ведущий к достижению определенного результата. Абстракции - необходимые элементы, создающие глубокое и всестороннее отражение в мышлении действительности, процесс же абстрагирования - научное мышление, отражающее сущность, содержание и формы явлений посредством абстракций.

Механизм процесса абстрагирования сложен, состоит из двух ступеней органически связанных друг с другом. На первой ступени этого процесса, называемой «подставкой процессу абстрагирования», посредством методов анализа и сравнения различаются друг от друга существенные и несущественные стороны интересующие исследователя явления и отбирается одна или несколько существенных сторон. На этой ступени абстрагирования осуществляется оценка разных сторон явлений и их связей, а также определение их общих и существенных сторон. Например, подготовительная работа, проводимая для формирования абстракции «масса», требует, чтобы был определен признак, считающийся общим для всех материальных образований. Этот признак, как известно - свойство инерции, присущий всем телам.

Одна из существенных проблем подготовки к акту абстрагирования заключается в обнаружении независимости изучаемого явления от определенных факторов. Например, если мы в ходе абстрагирования определим независимость явления А от формы фактора V, тем самым мы можем отвлечься от хода процесса, теоретически рассматривая это последнее явление А как несущественный фактор.

Вторая ступень процесса абстрагирования состоит в реализации возможности абстракции, определенной ранее. Сущность этой ступени, называемой «акт абстрагирования» или «отвлечения» состоит в том, что в данной ситуации какой-либо реальный объект О1 согласно своим свойствам и отношениям становится скуднее О1; какой либо объект О2, выступающий как его абстрактная модель, его заменяет. Например, в астрономических расчетах, отвлекшись от измерения планет, заменили их «материальной точкой», в решении электростатических задач отвлекшись от измерения линий электропередачи заменили их «точечным зарядом».

Выше мы отметили, что в процессе абстрагирования создаются абстракции, формирующие понятийную форму логического познания. Основная гносеологическая функция процесса абстрагирования и абстракций, являющихся его естественным результатом, состоит в замене существующего в познании сложного объекта познания более простыми понятиями, в систематизации существующих знаний и упорядочении их определенным правилам.

Использующиеся в эмпирических и теоретических исследованиях процессы абстрагирования имеют разные характеры. В зависимости от природы изучаемого объекта и поставленной перед исследованием цели в различных областях науки используются различные виды абстрагирования. В современной науке известны следующие виды абстрагирования: отождествления, изолирования, конструктивирования, актуальной бесконечности, потенциальной реализации.

1. В абстракции  отождествления абстрактное понятие, отвлекшись от различительных  сторон предметов одинакового  качества, создает их путем объединения, отождествления. Абстрагирование отождествления  особенно широко применяются  в математике, где ему предоставляется  широкая область для изучения  разнообразных многочленов. Например, такие понятия в математике, как  «положительные целые числа», «натуральные  числа» возникли только благодаря  абстрагированию отождествления.

2. В абстрагировании  изолирования происходит отбор  отдельных свойств и отношений  предметов и обозначение их  определенными «именами». Такого  вида абстракциями являются, например, понятия «белизна», «растворимость», «проводимость», «надежность» и  другие.

3. Сущность абстрагирования  конструктивирования заключается в отвлечении от неопределенных границ объектов, в так называемом одном из видов «огрубелости» действительности.

4. Сущность одного  из основных математических и  логических абстрагировани1 - абстрагирования  бесконечности состоит в завершении  процесса создания бесконечного  множества, в отвлечении от неопределенности, порождающей эту бесконечность  и совокупность всех ее элементов  в отдельном списке. Абстрагирование  актуальной бесконечности в математике предоставило возможность создать понятия «множество натуральных чисел» и «множество целых чисел» и других понятий об актуально бесконечных множествах.

5. Сущность абстрагирования  перехода в потенциальную жизнь, широко применяемого в математике  и в логике, заключается в «отвлечении  от реальных границ наших конструктивных  возможностей, обусловленных замкнутостью  нашей жизни в рамках пространства  и времени».

Среди эмпирическо-теоретических методов научного исследования особое место занимают анализ и синтез, индукция и дедукция. Метод анализа согласно своему содержанию - совокупность закономерностей и способов, использующихся для разделения целого, или какого-либо сложного явления на его составляющие части признаки, связи.

Синтез же - совокупность способов и закономерностей, предоставляющая возможность для полного мысленного объединения раздельных частей и чуждых элементов предмета. В процессе синтеза точно определяется роль и место каждой части, формирующей целое, и познается проявление в конкретных условиях. Если в процессе анализа мысленно переходят от конкретного к абстрактному, от единства к множеству, от сложного к простому, то в ходе процесса синтеза направление идет от абстрактного к конкретному, от общего к частному, от простого к сложному.

Анализ и синтез не является исследовательскими способами, действующих отдельно друг от друга. Ф.Энгельс так охарактеризовал диалектическую связь анализа и синтеза: «насколько мышление состоит из объединения связанных друг с другом чуждых элементов, настолько сознание состоит из распада объектов на чуждые элементы. Анализ не может быть синтезом. Во-вторых, если мышление не сбивается с толку, оно сможет объединиться в единое целое с элементами сознания, когда как это единство не присутствовало ранее в этих элементах и а их реальных примерах».

Конкретные проявления взаимосвязи анализа и синтеза находят себя в следующих сторонах: прежде всего, анализ и синтез взаимно обусловлены друг с другом. Это говорит о том, что для реализации анализа сам предмет должен быть представлен в полном виде, в виде синтеза всех сторон и отношений. И, наоборот, синтез становится реальным только в том случае, когда уже осуществлен анализ предмета.

Во-вторых, синтез и анализ не только требуют друг друга, они также сопровождают друг друга в процессе конкретного познания. Например, при изучении электрических и тепловых свойств разных материалов не только отбираются их отдельные свойства, но и эти свойства закрепляются в соответствующих понятиях (например, теплопроводность, плотность, твердость, сопротивление и т.д.) и эти материалы согласно выбранным свойствам делят на проводники, полупроводники и диэлектрики. Таким образом, цель анализа заключается не только «в расчленении рассматриваемого явления, но также в придаче его отдельным частям «абстрактной формы»».

В научном исследовании особенно широко распространены эмпирический, возвратный и структурно-генетический виды анализа и синтеза.

Применяемый на начальной стадии процесса познания процесс эмпирического анализа и синтеза анализ мысленно разделяет объект на отдельные элементы (или свойства), а также синтез выступает как мысленное объединение заново в единое целое этих элементов. В возвратном анализе и синтезе преследуется цель выяснить причины явления. В отличие от эмпирического анализа и синтеза возвратный анализ и синтез, предоставляя возможность перехода от несущественной общности к существенной общности, создает возможность для выяснения природы тех или иных свойств объекта.

«Структурно-генетический» вид анализа и синтеза характеризуется тем, что здесь разделение целого на составные части и объединение заново в единое целое полученных от этого разделения частей связаны с переходом познания от абстрактного к конкретному.

В познании переход от фактов к их теоретическому синтезу реализуется посредством индукции (в переводе с латинского «поощрении») и дедукции (в переводе с латинского языка означает «результат»).

Под индукцией обычно понимается умственное заключение, ведущее от частного к общему. Индукция - такое метод познания, с помощью которого происходит движение мысли от относительно менее общих положений к более общим положениям. Объективную основу индуктивного умственного заключения формирует повторение реальных явлений и их общих признаков. Например, из рассуждений о том, что:

окружность - коническое сечение

эллипс - коническое сечение

гипербола - коническое сечение

вытекает следующий общий вывод: две упорядоченные прямые образуют коническое сечение. Как видно, в данном случае умственное заключение, полученное на основе индуктивного метода трансформации мысли, направленно от частного к общему.

Метод научного познания, противоположный индукции - дедукция. Дедукция - умственное заключение, ведущее от общих фактов и частному. Например: всем металлам свойственно электрическое сопротивление. Медь - металл. Из рассуждения вытекает вывод: меди свойственно электрическое сопротивление. Полученное заключение о каком-либо элементе множества - дедуктивное умственное заключение, использующееся для обоснования знаний об общих свойствах множества.

Из всего сказанного выше об индукции и дедукции становится ясным, что, являясь эмпирическо-теоретическими методами исследования, индукция и дедукция стали методами разных тенденций, в истинном смысле слова диалектическими противоположностями. Однако противоположность индукции и дедукции заключается не только в том, что индукция - это движение мысли от частного к общему, а дедукция - от общего к частному, это отличие заключается также в том, что на основе метода индукции приобретаются вероятные знания с разной степенью знания. Существенное различие индукции от дедукции также в том, что индукция - способ обобщения полученных в ходе научного познания фактов, эмпирических методов; дедукция же - способ создания предположений и теории, считающихся высшими формами организации знания. Однако, не смотря на целый ряд существенных различий между ними, нельзя противопоставлять друг другу индукцию и дедукцию, а также нельзя их метафизически отделять друг от друга. Эти методы в научном познании находятся в органической связи друг с другом, а также взаимно дополняют друг друга. Ф.Энгельс так выразил диалектическую связь этих методов: «Индукция и дедукция так же как синтез и анализ неизбежно связаны друг с другом. Вместо того, чтобы однозначно превозносить один метод за счет другого, необходимо стараться каждый применять уместно; этого можно достичь только в том случае, когда не упускается из виду их связь друг с другом и их дополнение друг другом».