Методы научного познания

• Познание – процесс движения человеческой мысли от незнания к знанию, в основе которого лежит отражение объективной действительности в сознании человека в процессе общественной, производственной и научной деятельности.

Наука – особый, рациональный способ познания мира, основанный на эмпирической проверке или математическом доказательстве. Правильность научного знания определятся не только логикой, но, прежде всего, обязательной проверкой его на практике, чем и отличается от слепой веры истинности того или иного положения, пока не будет получено практическое подтверждение.

Наука – сфера человеческой деятельности, функция которой – накопление и обработка объективных знаний о действительности, включающая в себя как деятельность по получению нового знания, так и сумму знаний, лежащих в основе научной картины мира.

Во всех этих определениях общим является то, что научная деятельность основывается на объективных законах и носит творческий, исследовательский характер.

Людей, занимающихся научной деятельностью, принято называть учеными. Можно ли называть ученым инженера? В работе ученого и инженера много общего, но имеются и принципиальные различия. Ученый изучает объективную реальность, которая еще не познана человеком. На практике принято считать учеными тех специалистов, которые имеют ученую степень кандидата или доктора наук. Инженер же может создавать то, чего в природе вообще не существует (дом, машина и др.). Однако для этой цели он использует в своей деятельности те научные знания, которые получены трудом не одного поколения ученых. Таким образом, инженер находит практическое применение результатов работы ученых. В последние годы появилась даже новая квалификация работников – инженер-исследователь. Поэтому несомненно, что каждый инженер должен обладать современной методологией ведения научных исследований, а любой ученый – необходимым набором навыков для выполнения той или иной работы.

Успехи в развитии любой страны зависят от уровня технического прогресса, достигнутого на данном этапе ее развития. Уровень технического прогресса напрямую зависят от научных достижений и их реализации.

Поэтому именно наука является двигателем научно-технического прогресса, а ее проводником в жизнь является ученые и инженеры самых различных специальностей.

Явления, факты непосредственно даны нам в опыте и, будучи установленными, они сохраняют постоянство. Законы науки – это варианты объяснения этих фактов. Законы могут быть изменены в ходе развития науки. Наукой признается истинной то положение, которое подтверждается воспроизводимым опытом.

Наука является одной из определяющих особенностей современной культуры и, возможно, самым динамическим ее компонентом. Сегодня невозможно обсуждать социальные, культурные, антропологические проблемы, не принимая во внимание развитие научной мысли. Сегодня эти вопросы стоят в новой и весьма острой форме. Это связано, прежде всего, с той ситуацией, в которой оказалась цивилизация. С одной стороны, выявились невиданные перспективы науки и основанной на ней техники. Современное общество вступает в информационную стадию развития, рационализация всей социальной жизни становится не только возможной, но и жизненно необходимой. С другой стороны, обнаружились пределы развития цивилизации односторонне технологического типа, в связи с глобальным экологическим кризисом, и как следствие выявившейся невозможности тотального управления социальными процессами.

В последние годы внимание к этим вопросам в нашей стране заметно снизилось. Одна из главных причин этого, по мнению В.А.Тихонова и др. (2006) – в общем резком падении престижа научного знания в нашем обществе, в той катастрофе, которую переживает наука России в последние годы. Между тем совершенно ясно, что без развития науки Россия не имеет будущего как цивилизованная страна.

Раскрывая закономерные связи действительности, наука выражает их в абстрактных понятиях и схемах, строго соответствующих этой действительности.

Науку можно выразить в следующих измерениях:

а) человек не может считаться образованным, если он не проявляет интерес к науке, это одно из наиболее важных духовных движений наших дней;

б) наука – это не только совокупность знаний, науке можно учить как к увлекательнейшей части человеческой истории – как быстро развивающемуся росту смелых гипотез, контролируемых экспериментов и т.д.

В последние годы очень часто говорят о том, что наука превратилась в непосредственную производительную силу современного общества. Это означает, что система знаний, развиваемая в результате специальной целенаправленной деятельности людей (научных работников), расширяет производственные возможности общества. Научные работники, создающие новые и более производительные методы и способы их обработки, новые принципы преобразования энергии и т.д., и инженеры, практически реализующие эти способы их современном производстве, прямо и непосредственно увеличивают производительные силы общества.

Итак, наука – эта непрерывно развивающаяся система знаний объективных законов природы, общества, мышления, получаемых и превращаемых в непосредственную производительную силу общества в результате специальной деятельностью людей.

В наши дни произошло изменение образа науки:

Во-первых, а) выдвижение принципиально новых идей в науке, естественно, остается делом сравнительно немногих наиболее крупных ученых («генералов науки», по образному выражению эколога, проф. Башкирского госуниверситета Б.М.Миркина), которым удается заглянуть за «горизонты» познания, а нередко и существенно их расширить. Но все же для научного познания в целом становятся все более характерными коллективные формы деятельности, осуществляемые, научными сообществами. Наука все более принимает форму особого социального института. Изучение многих аспектов жизни в связи с проблемой научного творчества представляет собой интересную, пока еще во многом открытую проблему.

б) в современную науку все более проникают методы, основанные на новых технологиях, а с другой стороны – новые математические методы, которые серьезно меняют прежнюю методологию научного познания.

в) сфера научного познания стремительно расширяется, затрагивая прежде всего, недоступные объекты и в микромире, включая тончайшие механизмы живого, и в макроскопических масштабах. Современная наука перешла к исследованию объектов принципиально нового типа – сверхсложных, самоорганизующих систем. Одним их таких объектов является наша биосфера.

г) значительные изменения происходят в системе научного знания. Оно все более усложняется, знания разных наук перекрещиваются, взаимно дополняя друг друга в решении ключевых проблем современной науки.

Во-вторых, наука оказывает влияние на все стороны жизни как общества в целом, так и отдельного человека. Она обеспечивает беспрецедентный технологический прогресс, создавая условия для повышения уровня и качества жизни. Наука выступает и как социально-политический фактор: государство, обладающее развитой наукой и на основе этого создающее передовые технологии, обеспечивает себе и больший вес в международном сообществе.

В-третьих, довольно быстро обнаружились и некоторые опасности, связанные с возможным применением достижений современной науки. Сегодня стали очевидными довольно существенные негативные последствия неконтролируемого распространения передовых технологий, косвенно создающих даже угрозу самому выживанию человечества. Подобные угрозы проявляются, например, в некоторых глобальных проблемах – исчерпания ресурсов, загрязнения среды обитания, угрозе генетического вырождения человечества и др.

Названные моменты, характеризующие резкое усиление воздействия науки на технологию, общество и природу, заставляют анализировать не только познавательную сторону научных исследований, как это было раньше, но и «человеческое» измерение науки. Очень важным представляется сейчас обстоятельный анализ всех отмеченных сторон феномена науки в целом, то есть в единстве его познавательных и человеческих аспектов. Дело в том, что происходящие сейчас изменения образа и статуса науки вызывает ее растущий отрыв от обыденного сознания. В качестве компенсации мы имеем «пышный» расцвет всевозможных псевдонаук, для обыденно сознания более понятных, но не имеющих к науке ровным счетом никакого отношения. Мощь их начинает представлять опасность для здорового развития самой науки.

Отличительной чертой науки является:

• она универсальна – она сообщает знания, истинные для всего человечества;

• фрагментарна – изучает отдельные стороны жизни, явления, и т.д. каждая наука есть проекция на мир под определенным углом;

• общезначима – знания пригодны для всех, язык ее однозначный, понятия, категории закреплены определенными терминами;

• объективна – знания соответствуют объекту исследования, «субъективное», мироощущения человека не присутствуют;

• обезличена – в том смысле, что индивидуальные, национальные черты, место проживания никак не представлены;

• незавершенна – знания растут безгранично;

• критична – все ставит под сомнение;

• достоверна – знания проходят проверку;

• внеморальна – научные истины нейтральны;

• систематичность – знания не являются набором бессвязанных частей;

• рациональна – знания получают рациональными процедурами.

Итак, науку можно охарактеризовать как:

а) способ познания мира,

б) отрасль культуры,

в) специальный институт (наличие академий, ВУЗов, лабораторий, НТО и т.д.), как профессиональная деятельность ученых, научных сотрудников;

г) процесс производства знаний и их использование;

д) важнейший фактор общественного развития.

• В Большой советской энциклопедии понятие научное исследование определяется следующим образом: процесс выработки новых знаний, один из видов познавательной деятельности, который характеризуется объективностью, воспроизводимостью, доказательностью, точностью и имеет 2 уровня (типа) – эмпирический и теоретический.

Другое определение – это особый вид познавательной деятельности, отличающейся от стихийно-житейского познания и от познания в искусстве.

Отличительные особенности научного познания:

1. Наличие специальных методов исследования. Это, пожалуй, основной признак научного исследования (НИ) и оно основано на научном методе.

1.а. Целенаправленный процесс, с четко сформулированными задачами.

2. Точность получаемых данных. Научные знания основаны на точно установленных фактах, благодаря наличию специальных методов исследования.

3. Воспроизводимость полученных результатов, означающая возможность повторно получить установленные данные, факты другими людьми в сходных условиях, т.е. по той же методике, какой пользовался исследователь, получивший эти данные.

4. Новизна получаемых результатов: новизна для общества, а не для отдельного человека. Должны быть получены такие результаты, которые ранее не были известны.

5. Характеризуется строгой доказательностью, последовательностью, обоснованностью сделанных выводов и обобщений.

Научное исследование – конкретная форма проведения научной работы, то есть изучение научными методами конкретного предмета (явления, процесса) с целью получения еще неизвестных о нем знаний и их дальнейшего полезного использования в практической деятельности людей. Научные исследования составляют основное содержание научной деятельности, именно в них рождаются новые знания, проверяются гипотезы, доказываются или отвергаются научные идеи и теории, делаются обобщения ранее выполненных исследований и ставятся задачи для дальнейшей научной и инженерной разработки.

Объектом научного исследования является материальная или идеальная система. Предмет – это структура системы, закономерности взаимодействия элементов внутри системы и вне ее, закономерности развития, различные свойства, качества и т.д.

• Для науки характерны свои особые методы и структура исследований, язык, аппаратура и т.д. Учение о методе науки составляет особую область знания – методологию.

Методология – учение о структуре, логической организации, методах и средствах деятельности, как система принципов и способов организации научного исследования. Методологические знания выступают в форме предписаний и последовательности определенных видов деятельности.

В современной литературе под методологией обычно понимают, прежде всего, методологию научного познания, т.е. учение о принципах построения, формах и способах научно-познавательной деятельности. Методология характеризует объект научного исследования, предмет, задачи (проблемы), совокупность исследовательских средств, необходимых для конкретных задач(и). Наиболее важными точками приложения методологии являются постановка проблемы (именно здесь происходят многие ошибки – «псевдопроблемы»), построение предмета научного исследования, проверка истинности полученных результатов, т.е. соответствия объекту изучения.

Методологический аппарат науки включает:

1. принцип организации и проведению научного исследования;

2. способы определения его стратегии – постановки проблемы, определение состава проблемы;

3. тактические средства методологии познания – методы научного исследования, аппаратура, приборы и т.д.

4. понятийно-категориальную систему научного исследования – определение проблемы, объекта, предмета научного исследования, гипотезы, цели, задачи научного исследования.

К каждому самостоятельному научному исследованию присуще своеобразие научных методов. Различают научный метод и метод науки.

Под научным методом понимают общепринятое представление о методе для решения данной задачи или проблемы.

Метод науки – особая организация познавательного цикла, всей структуры научной и познавательной деятельности. Это типичный способ получения нового знания, путь научного исследования.

По своему составу, метод науки представляет собой совокупность приемов или операций, которые осуществляет исследователь при изучении какого-либо объекта.

Метод науки в его единстве с предметом исследования составляет научный подход к изучаемой реальности. Существо научного подхода выражается в методологических принципах, т.е. установках, организующих направление и характер исследования. Тот или иной научный подход и методологические принципы реализуются в конкретных исследовательских методах. Исследовательский метод есть форма организации определенного способа познания, основным принципом которого является объективность. Требованиям объективности исследования отвечают методы внешнего наблюдения, эксперимента, теста и т.д.

Метод науки конкретизируется в исследовательских методиках. Методика отвечает конкретным целям и задачам исследования, содержит в себе описание объекта и процедуру изучения, способов фиксации и обработки полученных данных

Схематически метод науки и ее общий познавательный цикл выглядит следующим образом, в виде последовательности: проблема (1)  процедура построения теоретических знаний  процедура установления соответствия между теоретическими и эмпирическими знаниями (экспериментальное исследование)  проблема (2)  проблема (i).

Существует и другая модель строения научного знания. Она предполагает движение по цепочке: установление эмпирических фактов  первичное эмпирическое обобщение  обнаружение отклоняющихся от правила фактов  изобретение теоретической гипотезы с новой схемой объяснения  логический вывод (дедукция) из гипотезы всех наблюдаемых фактов, что является ее проверкой на истинность. Подтверждение гипотезы констатирует ее в теоретический закон. Закон – есть существенная, необходимая, устойчивая повторяющая связь явлений, т.е. нечто общее и всеобщее для того или иного фрагмента реальности. По такой схеме, считается, получаются научные знания.

• Требования, предъявляемые к научному методу:

1. детерминированность метода, т.е. определенность, обусловленность как самого объекта, так и познавательной деятельности, которые связывают теоретические и экспериментальные методы в единое целое.

2. заданность метода – все компоненты метода(ов) должна соответствовать целям исследования.

3. результативность и надежность метода должны быть давать однозначный результат с высокой степенью вероятности.

4. воспроизводимость – результаты должны воспроизводиться неограниченное количество раз.

5. распознаваемость, обучаемость – любой пользователь мог воспользоваться методом при соответствующей подготовке.

6. экономичность – (немаловажный фактор в настоящее время) – создание, использование метода должно быть меньше величины окупаемости результатов.

В процессе научного исследования можно отметить следующие этапы:

• возникновение идей;

• формирование понятий;

• формирование суждений;

• выдвижение гипотез;

• обобщение научных фактов;

• доказательство правильности гипотез и суждений.

Научная идея – интуитивное объяснение явления без промежуточной аргументации, без осознания всей совокупности связей, на основании которой делается вывод. Свою специфическую материализацию идея находит в гипотезе.

Гипотеза (от греч. hypothetsis – основание, предположение)- это предположение о причине, которая вызывает данное следствие. Если гипотеза согласуется с наблюдаемыми фактами, то в науке ее называют теорией, или законом.

Закон - внутренная существенная связь явлений, обуславливающая их необходимое закономерное развитие. Закон выражает определенную устойчивую связь между явлениями или свойствами материальных объектов.

Парадокс в широком смысле – это утверждение, резко расходящееся с общепринятым, установившимся мнением, отрицание того, что представляется «безусловно правильным».

• Понятие метод (от греческого – «методос» – путь к чему-либо) означает совокупность приемов и операций практического и теоретического освоения действительности.

Методы научного познания принято подразделять по степени их общности, т.е. по широте применимости в процессе научного исследования.

Принципиальная схема методов научного познания выглядит следующим образом:

I. Всеобщие методы

1. Диалектический метод

2. Метафизический метод

1. Общенаучные методы

   1. Эмпирический уровень

1.1 Наблюдение

1.2 Эксперимент

1.3 Измерение

2. Теоретический уровень

2.1 Абстрагирование

2.2 Идеализация

2.3 Формализация

2.4 Индукция и дедукция

2а. Мег(т)атеоретический уровень

Теоретический уровень познания (пункты 2.1–2.4) совместно с методом системного анализа

3. Общенаучные методы, применяемые на эмпирическом и теоретическом уровнях

3.1. Анализ и синтез

3.2. Аналогия и моделирование

1. Частнонаучные методы

Всеобщих методов в истории познания известно два: диалектический и метафизический. Это общефилософские методы. Метафизический метод с середины XIX века начал все больше и больше вытесняться из естествознания диа­лектическим методом.

Научная деятельность в наше время избавлена от идеологического диктата (по крайне мере в экспериментальных исследованиях). В основу ее кладутся критерии объективности, соответствия истине, исторической правде, а также моральные критерии.

Вторую группу методов познания составляют общенаучные методы, которые используются в самых различных областях науки, т. е. имеют весьма широкий спектр применения. Классификация общенаучных методов тесно связана с понятием уровней научного познания.

Различают два уровня научного познания: эмпирический и теоретический. Одни общенаучные методы применяются только на эмпирическом уровне (абстрагирование, наблюдение, эксперимент, измерение), другие – только на теоретическом (идеализация, формализация), а некоторые (например, моделирование) – как на эмпирическом, так и на теоретическом уровнях.

Эмпирический уровень научного познания характеризуется непосредственным исследованием реально существующих, чувственно воспринимаемых объектов. На этом уровне осуществляется процесс накопления информации об ис­следуемых объектах, явлениях путем проведения наблюдений, выполнения разнообразных измерений, постановки экспериментов. Здесь производится также первичная систематизация получаемых фактических данных в виде таблиц, схем, графиков и т. п. Кроме того, на данном уровне научного познания – как следствие обобщения научных фактов – возможно формулирование некоторых эмпирических закономерностей.

Теоретический уровень научного исследования осуществ­ляется на рациональной (логической) ступени познания. На данном уровне происходит раскрытие наиболее глубоких, существенных сторон, связей, закономерностей, присущих изучаемым объектам, явлениям. Теоретический уровень – более высокая ступень в научном познании. Результатами теоретического познания становятся гипотезы, теории, законы.

Эти два уровня нельзя отрывать друг от друга и противопоставлять. Они взаимосвязаны между собой. Эмпирический уровень выступает в качестве основы, фундаментом теоретического. Гипотезы и теории формируются в процессе теоретического осмысления научных фактов, статистических данных, получаемых на эмпирическом уровне. К тому же теоретическое мышление неизбежно опирается на чувственно-наглядные образы (в том числе схемы, графики), с которыми имеет дело эмпирический уровень исследования. В свою очередь, эмпирический уровень научного познания не может существовать без достижений теоретического уровня. Эмпирическое исследование обычно опирается на определенную теоретическую конструкцию, которая определяет направление этого исследования, обуславливает и обосновывает применяемые при этом методы.

К третьей группе методов научного познания относятся методы, используемые только в рамках исследований какой-то конкретной науки или какого-то конкретного явления. Такие методы именуются частнонаучными. Каждая частная наука (биология, химия, геология и т. д.) имеет свои специфические методы исследования.

При этом частнонаучные методы, как правило, содержат в различных сочетаниях те или иные общенаучные методы познания. Характер сочетания их зависит от условий исследования, природы изучаемых объектов. В частнонаучных методах могут присутствовать наблюдения, измерения, индуктивные или дедуктивные умозаключения и т. д.

Таким образом, частнонаучные методы не оторваны от общенаучных. Они тесно связаны с ними, включают в себя специфическое применение общенаучных познавательных приемов для изучения конкретной области объективного мира.

Частнонаучные методы связаны и со всеобщим диалектическим методом, который как бы преломляется через них. Например, всеобщий диалектический принцип развития проявился в биологии в виде открытого Ч. Дарвином естественноисторического закона эволюции животных и растительных видов.

Любой метод сам по себе еще не предопределяет успеха в познании тех или иных сторон материальной действитель­ности. Важно еще умение правильно применять научный метод в процессе познания.

• Общенаучные методы эмпирического познания составляют научное наблюдение, эксперимент и измерение.

Наблюдение есть чувственное (преимущественно — визуальное) отражение предметов и явлений внешнего мира. Это — исходный метод эмпирического познания, позволяю­щий получить некоторую первичную информацию об объектах окружающей действительности.

Научное наблюдение (в отличие от обыденного, повседневных наблюдений) характеризуется рядом особенностей:

• целенаправленностью (наблюдение должно вестись для решения поставленной задачи исследования, а внимание наблюдателя фиксироваться только на явлениях, связанных с этой задачей);

• планомерностью (наблюдение должно проводиться строго по плану, составленному исходя из задачи исследования);

• активностью (исследователь должен активно искать, выделять нужные ему моменты в наблюдаемом явлении, привлекая для этого свои знания и опыт, используя различные технические средства наблюдения).

Научные наблюдения всегда сопровождаются описанием объекта познания. Это необходимо для фиксирования тех свойств, сторон изучаемого объекта, которые составляют предмет исследования. Описания результатов наблюдений образуют эмпирический базис науки, опираясь на который исследователи создают эмпирические обобщения, сравнивают изучаемые объекты по тем или иным параметрам, проводят классификацию их по каким-то свойствам, характеристикам и т.п.

Почти каждая наука проходит указанную первоначальную «описательную» стадию развития. Важно, чтобы понятия, используемые для описания, всегда имели четкий и однозначный смысл.

Наблюдение как метод познания более или менее удовлетворяло потребности наук, находившихся на описательно-эмпирической ступени развития. Дальнейший прогресс научного познания был связан с переходом многих наук к следующей, более высокой ступени развития, на которой наблюдения дополнялись экспериментальными исследованиями, предполагающими целенаправленное воздействие на изучаемые объекты.

По способу проведения наблюдения могут быть непосредственными и опосредованными. При непосредственном наблюдении те или иные свойства, стороны отражаются, воспринимаются органами чувств человека. Часто наблюдение может быть и опосредованным, т.е. с использованием тех или иных технических средств. Наблюдения могут нередко играть важную эвристическую роль в научном познании.

Из вышесказанного следует, что наблюдение является весьма важным методом эмпирического познания, обеспечивающим сбор обширной информации об окружающем мире.

Эксперимент – более сложный метод эмпирического познания по сравнению с наблюдением. Он предполагает активное, целенаправленное и строго контролируемое воздействие исследователя на изучаемый объект для выявления и изучения тех или иных его сторон, свойств, связей. При этом экспериментатор может преобразовывать исследуемый объект, создавать искусственные условия для его изучения, вме­шиваться в естественное течение процессов.

В наблюдениях же отсутствует деятельность, направленная на преобразование, изменение объектов познания. Это обусловливается рядом обстоятельств: недоступностью этих объектов для практического воздействия (например, наблюдения удаленных космических объектов), нежелательностью, исходя из целей исследования, вмешательства в наблюдаемый процесс (фенологические, психологические и др. наблюдения), отсутствием технических, энергетических, финансовых и иных возможностей постановки экспериментальных исследований.

Эксперимент включает в себя другие методы эмпирического исследования (наблюдение, измерение). В то же время он обладает рядом важных, присущих только ему особенностей.

Во-первых, эксперимент позволяет изучать объект в «очищенном» виде, т. е. устранять всякого рода побочные факторы, наслоения, затрудняющие процесс исследования. Например, проведение некоторых экспериментов требует специально оборудованных помещений, защищенных (экранированных) от внешних электромагнитных воздействий на изучаемый объект.

Во-вторых, в ходе эксперимента объект может быть поставлен в некоторые искусственные, в частности, экстремальные условия, т. е. изучаться при сверхнизких температурах, при чрезвычайно высоких давлениях или, наоборот, в вакууме, при огромных напряженностях электромагнитного поля и т. п. В таких искусственно созданных условиях удается обнаружить удивительные, порой неожиданные свойства объектов и тем самым глубже постигать их сущность.

В-третьих, изучая какой-либо процесс, экспериментатор может вмешиваться в него, активно влиять на его протекание.

В-четвертых, важным достоинством многих экспериментов является их воспроизводимость. Это означает, что условия эксперимента, а соответственно, и проводимые при этом наблюдения, измерения могут быть повторены столько раз, сколько это необходимо для получения достоверных результатов.

Таким образом, научный факт, полученный в результате исследования, представляет собой результат обобщения совокупности выводов, основанных на наблюдениях и измерении характеристик исследуемого объекта при предсказании их в виде гипотезы.

• Большинство научных экспериментов и наблюдений включает в себя проведение разнообразных измерений. Измерение – это процесс, заключающийся в определении количественных значений тех или иных свойств, сторон изучаемого объекта, явления с помощью специальных техни­ческих устройств.

Важной стороной процесса измерения является методи­ка его проведения. Она представляет собой совокупность приемов, использующих определенные принципы и средства измерений. Под принципами измерений в данном случае имеются в виду какие-то явления, которые положены в основу измерений (например, измерение температуры с использованием термоэлектрического эффекта).

Наличие субъекта (исследователя), производящего измерения, не всегда является обязательным. Он может и не принимать непосредственного участия в процессе измерения, если измерительная процедура включена в работу автоматической информационно-измерительной системы. Последняя строится на базе электронно-вычислительной техники. Причем с появлением сравнительно недорогих микро­процессорных вычислительных устройств в измерительной технике стало возможным создание «интеллектуальных» приборов, в которых обработка данных измерений производится одновременно с чисто измерительными операциями.

Результат измерения получается в виде некоторого числа единиц измерения. Единица измерения – это эталон, с которым сравнивается измеряемая сторона объекта или явления (эталону присваивается числовое значение «1»). Существует множество единиц измерения, соответствующее множеству объектов, явлений, их свойств, сторон, связей, которые приходится измерять в процессе научного познания. При этом единицы измерения подразделяются на основные, выбираемые в качестве базисных при построении системы единиц, и производные, выводимые из других единиц с помощью каких-то математических соотношений.

Вопрос об обеспечении единообразия в измерении вели­чин, отражающих те или иные явления материального мира, всегда был очень важным. Отсутствие такого единообразия порождало существенные трудности для научного познания.

Например, до 1880 г. включительно не существовало единства в измерении электрических величин: использовалось 15 различных единиц электрического сопротивления, 8 единиц электродвижущей силы, 5 единиц электрического тока и т. д. Сложившееся положение сильно затрудняло сопоставление результатов измерений и расчетов, выполненных различными исследователями. Остро ощущалась необходимость введения единой системы электрических единиц. Такая система была принята первым международным конгрессом по электричеству, состоявшимся в 1881 году.

В настоящее время в естествознании действует преимущественно Международная система единиц (СИ), принятая в 1960 г. XI Генеральной конференцией по мерам и весам. Международная система единиц построена на базе семи основных (метр, килограмм, секунда, ампер, кельвин, кандела, моль) и двух дополнительных (радиан, стерадиан) единиц. С помощью специальной таблицы множителей и приставок можно образовывать кратные и дольные единицы (например, с помощью множителя 10^-3 и приставки «милли» к наименованию любой из названных выше единиц измерения можно образовывать дольную единицу размером в одну тысячную от исходной).

Международная система единиц физических величин является наиболее совершенной и универсальной из всех существовавших до настоящего времени. Она охватывает физические величины механики, термодинамики, электродинамики и оптики, которые связаны между собой физическими законами.

Потребность в единой международной системе единиц измерения в условиях современной научно-технической революции очень велика. Поэтому такие международные организации, как ЮНЕСКО и Международная организация законодательной метрологии, призвали государства, являющиеся членами этих организаций, принять вышеупомянутую Международную систему единиц и градуировать в этих единицах все измерительные приборы.

С прогрессом науки продвигается вперед и измерительная техника. Наряду с совершенствованием существующих измерительных приборов, работающих на основе традиционных, утвердившихся принципов (замена материалов, из которых сделаны детали прибора, внесение в его конструкцию отдельных изменений и т. д.), происходит переход на принципиально новые конструкции измерительных устройств, обусловленные новыми теоретическими предпосылками. В последнем случае создаются приборы, в которых находят реализацию новые научные достижения.

Хорошо развитое измерительное приборостроение, разнообразие методов и высокие характеристики средств измерения способствуют прогрессу в научных исследованиях. В свою очередь, решение научных проблем часто открывает новые пути совершенствования самих измерений.

• Теоретический уровень познания осуществляется на рациональной (логической ступени познания) и связан с объяснением и обобщением фактов, созданием новых теорий, выдвижением гипотез, открытием новых законов, а также предсказанием новых фактов в рамках этих теорий. С их помощью вырабатывается научная картина мира, что важно для осуществления мировоззренческой функции науки.

Прямо перейти с эмпирического на теоретический уровень познания нельзя. Промежуточной ступенью научного познания является гипотеза, выдвигающаяся для объяснения совокупности каких-то фактов и явлений. Огромную роль играет интуиция, талант, которые отличают настоящих ученых. Интуиция важна так же, как и логика.

В случае своего подтверждения гипотеза становится теорией. Для этого необходимо вновь вернуться на эмпирический уровень познания. Перейти от эмпирического к теоретическому уровню можно только скачком, используя воображение и интуицию. На этих уровнях познания используются разные методы, а также у них разные объекты исследования: на эмпирическом уровне – объекты реального мира, на теоретическом уровне – научные понятия, абстрактные и идеальные объекты.

Теоретический уровень познания представлен такими понятиями, как абстрагирование, идеализация, формализация, индукция, дедукция. Или другими словами, на эмпирическом уровне работают наши глаза, уши, руки, то на теоретическом уровне познания работают мозг, наши мысли в виде абстракций.

Абстрагирование. Процесс познания всегда начинается с рассмотрения конкретных, чувственно-воспринимаемых предметов и явлений. Из методов теоретического исследования – восхождение от абстрактного к конкретному представляет собой всеобщую форму движения научного познания. Процесс познания как бы делится на 2 этапа:

• происходит переход от чувственно-конкретного, от конкретного в действительности к его абстрактным определениям. Единый объект расчленяется, описывается при помощи множества понятий. Он как бы «испаряется» превращаясь в совокупность зафиксированных мышлением абстракций.

• процесс познания и есть восхождение от абстрактного к конкретному. Движение мысли от абстрактной мысли к конкретной. На этом этапе как бы восстанавливается исходная целостность объекта, он воспроизводится во всей своей многогранности – но уже в мышлении.

Идеализация. Мысленная деятельность исследователя в процессе научного познания включает в себя особый вид абстрагирования, который называют идеализацией. Идеализация представляет собой мысленное внесение определенных изменений в изучаемый объект в соответствии с целями исследований. В результате таких изменений могут быть, например, исключены из рассмотрения какие-то свойства, стороны, признаки объектов.

Изменения объекта путем наделения его какими-то особыми свойствами, в реальной действительности которые не осуществить. Примером может служить введенная путем идеализации в физику абстракция, известная под названием абсолютно черного тела, черный ящик.

Целесообразность использования идеализации определяется следующими обстоятельствами:

- во-первых, идеализация целесообразна тогда, когда подлежащие исследованию реальные объекты достаточны сложны для имеющихся средств теоретического анализа.

- во-вторых, когда необходимо исключить некоторые свойства, связи исследуемого объекта, без которых он существовать не может, но которые затемняют существо протекающих в нем процессов. Сложный объект представляется как бы в «очищенном» виде, что облегчает его изучение.

- в-третьих, идеализация целесообразна тогда, когда исключаемые из рассмотрения свойства, связи не влияют в рамках данного исследования на его сущность.

Идеализация допускает элемент чувственной наглядности в реализации мысленного эксперимента. Мысленный эксперимент предполагает оперирование идеализированным объектом, которое заключается в мысленном подборе тех или иных положений, ситуаций, позволяющих обнаружить какие-то важные особенности исследуемого объекта. Мысленный эксперимент выступает в роли предварительного идеального плана реального эксперимента. В научном познании могут быть случаи, когда при исследовании некоторых явлений, ситуаций, проведение реальных экспериментов оказывается вообще невозможным. Этот пробел в познании может восполнить только мысленный эксперимент (например, экологические эксперименты глобального масштаба).

Формализация. Понимается как особый подход в научном познании, который заключается в использовании специальной символики, позволяющей отвлечься от изучения реальных объектов, от содержания описывающих их теоретических положений и оперировать вместо этого некоторым множеством символов (знаков). Примером формализации может служить математическое описание различных объектов. Достоинство формализации – исследование без обращения к объекту (оперирование знаком, обеспечение краткости и четкости записи научной информации).

Индукция – как метод познания – получение общего вывода на основании частных посылок, т.е. движение мысли от частного к общему, дедукция – получение частных выводов на основе знания общих положений, т.е. движение мышления от общего к частному.

• Мег(т)атеоретический уровень познания включает в себя, методы теоретического познания совместно с методом системного анализа. Эти методы используются для изучения наиболее сложных объектов.

В структуре любого научного знания выделяют эмпирический, теоретический и мег(т)атеоретический уровень, или парадигмальное знание. Научные теории создаются в рамках определенной парадигмы, зависят от стандартов и норм, которые она задает. Именно поэтому научные теории, сформулированные в разных парадигмах, или базирующиеся на разных метатеоретических основаниях, не могут быть сопоставлены друг с другом.

Факты всегда стремятся объяснить с помощью гипотез и теорий. Среди них в каждой определенный период выдвигается наиболее общая или фундаментальная теория, которая служит парадигмой, или образцом для объяснения фактов известных и предсказания фактов неизвестных.

Понятие парадигмы, которое ввел американский ученый Томас Кун (1922–1996) для анализа научных революций, подчеркивает важную их особенность – смену прежней парадигмы новой, переход к более общей и глубокой теории, исследуемых процессов.

Мет(г)атеоретический уровень познания выполняет нормативную функцию, предопределяя теоретические выводы и через них влияя на эмпирические исследования. Знание на метатеоретическом уровне выражается в виде норм и принципов, утверждающих нечто о самой научной теории.

Выделяют следующие элементы в структуре метатеоретического уровня:

• стиль мышления – идеалы и нормы научного исследования;

• картина мира – общие представления о мире, выступающие как программа эмпирического и теоретического исследования;

• философские основания – идеи и принципы, обосновывающие идеалы и нормы научности, обеспечивающие согласованность научных результатов с мировоззренческими представлениями эпохи.

Выделение метатеоретического уровня познания представляется необходимым для понимания особенностей функционирования науки. Это именно тот уровень знания, на котором наука встречается с философией. Философские положения и принципы играют определяющую роль в формировании исторически изменчивых стандартов и критериев научности и рациональности.

Метод системного анализа – это метод, в основу которого положены процедуры мысленного или реального расчленения предмета на составляющие его части и их отдельное изучение. Эта процедура ставит своей целью переход от изучения целого к изучению его частей и осуществляется путем абстрагирования от связи этих частей друг с другом. Системный анализ не есть какой-то математический метод. Это стратегия научного поиска. В 30–40 годах 20-го столетия в решении сложных биологических процессов успешно был применен системный подход австрийским ученым Берталанфи. По существу, системный анализ таким образом организует наши знания об объекте, что облегчает выбор нужной стратегии или предсказания результатов при принятии определенного решения.

Основные принципы системы:

- целостность, свойство эмерджентности, свойство иерархичности, принцип взаимозависимости.

. Системный анализ складывается из основных четырех этапов:

1. Постановка задачи;

2. Определение границ изучаемой системы;

3. Составление математической модели;

4. Анализ полученной модели.

• Общенаучные методы, такие как анализ, синтез, аналогия, моделирование применяются с одинаковым успехом на эмпирическом и теоретическом уровнях.

Под анализом понимается разделение объекта (мысленно или реально) на составные части с целью изучения. В случае синтеза, после изучения отдельных составляющих частей переходят к изучению объекта как единого целого.

Под аналогией понимается подобие, сходство каких-то свойств, признаков или отношений у различных в целом объектов. Выводы по аналогии делаются на основании того, что непосредственному изучению подвергается один объект, а вывод делается о другом объекте. Поэтому вывод по аналогии в самом общем смысле можно определить как перенос информации с одного объекта на другой. При этом первый объект, который собственно и подвергается исследованию, именуется моделью, а другой объект, на который переносится информация, полученная в результате исследования первого объекта (модели), называется оригиналом. Различают мысленное, физическое моделирование, символическое (знаковое) моделирование и численное моделирование на персональных компьютерах.

Численное моделирование особенно важна там, где не совсем ясна физическая картина изучаемого явления, не понятен внутренний механизм взаимодействия. Путем расчетов различных вариантов ведется накопление фактов, что дает возможность, в конечном счете, произвести отбор наиболее реальных и вероятных ситуаций. Активное использование методов численного моделирования позволяет резко сократить сроки научных и конструкторских разработок.