Объект исследования это фиксированный круг явлений, на которые направлена исследовательская активность ученого. В связи с усиливающейся специализацией, науки стремятся отграничить свой объект исследования от других, что обнаруживается в определении предмета науки: физика, биология, геология и т.д. Объект природы и предмет науки могут не совпадать и тогда такой объект может исследоваться многими науками. Кроме того, наука конструирует, так называемые, “идеальные объекты” - “идеальный газ”, “идеальная машина”, "идеальный человек” или “идеальное общество” и т.п. Эти объекты существуют как научные конструкции, полученные за счет абстрагирования от реальных, природных объектов и играют роль своеобразных инструментов познания.

Результат исследования существует как в форме информации, так и в форме научного знания. Во всяком случае, это новые сведения о свойствах, характеристиках или принципах и законах поведения объектов познания, которые могут относиться к природе, обществу или человеку.

Научное знание фиксируется в форме эмпирических фактов, гипотез, принципов или законов, концепций или теорий, методов и научных рекомендаций, моделей или проектов. Для научного знания характерна относительная завершенность и объективная истинность, систематизированность, логическая или математическая доказательность и эмпирическая проверяемость. Если эти характеристики могут быть перепроверены и воспроизведены любым членом научного сообщества, то такие знания включаются в науку как ее достоверный результат.

Условия осуществления научной деятельности многообразны. Прежде всего - это организация труда ученых; распределение обязанностей, контроль и планирование выполнения заданий, материально-техническое, финансовое и информационное обеспечение, правовое, административное или политическое регулирование. Кроме того, необходима подготовка и обеспечение кадрами; наличие зданий, сооружений, средств связи и коммуникаций; компьютерное обеспечение и т.п. В целом расходы на обеспечение в современной науке стремительно растут по сравнению с расходами на оплату труда ученых. Наука поглощает все более существенную часть государственных бюджетов и все дороже стоит.

Субъект - научной деятельности - ученый, обладающий профессиональным уровнем достаточным для получения новых результатов в науке.

§ должен обладать научной эрудицией,

§ уметь осмысливать и использовать научную информацию,

§ давать профессиональную интерпретацию не только новым открытиям, но и известным принципам и положениям существующих систем научных знаний;

§ обнаруживать иметь творческие способности в решении научных проблем;

§ свободно ориентироваться в использовании научных методов, технических средств и технологических приемов научной деятельности,

§ участвовать в информационно-коммуникативных отношениях с другими членами научного сообщества;

§ понимать методологические принципы и мировоззренческие основания современной ему науки.

Открытие законов природы есть заключительный этап длительного процесса познания и формирования стройной системы знаний, "от живого созерцания к абстрактному мышлению и от него к практике".

Сначала на основании наблюдений и чисто умозрительных идей возникает некая гипотеза. Если вытекающие из неё следствия подтверждаются экспериментальными фактами, то гипотеза постепенно превращается в теорию, а со временем, быть может, в принцип почти непреходящего значения, то есть в законы природы. В этой цепочке большая роль принадлежит научному эксперименту, который может либо подтвердить, либо опровергнуть ту или иную гипотезу.

Наблюдение, гипотеза, эксперимент, теория, закон природы - основные этапы процесса познания, которые наряду с идеями, принципами, категориями являются формами научного знания.

Гипотеза - научное предположение, выдвигаемое для объяснения каких-либо явлений и требующее проверки на опыте и теоретического обоснования для того, чтобы стать достоверной теорией.

Эксперимент - научно поставленный опыт, наблюдение исследуемого явления в точно учитываемых условиях, позволяющих следить за ходом явления и многократно воспроизводить его при повторении этих условий.

Теория - учение, система научных принципов, идей, обобщающих практический опыт и отражающих закономерности природы, общества, мышления.

В более узком значении теория - это совокупность обобщенных положений, образующих какую-либо науку или раздел ее, а также правил в области какого-либо мастерства, искусства.

Законом принято называть наиболее глубокие и твердо установленные обобщения. Законы природы - это основанные на практической деятельности (в самом широком смысле этого слова) и сформулированные человеком представления о механизме различных явлений. С развитием науки они могут пересматриваться. Например, ньютоновские законы движения не применимы к телам, движущимся со скоростью, близкой к скорости света; закон сохранения массы нарушается при слиянии или расщеплении атомных ядер.

Как правило, любая научная теория не может со временем не обнаружить своей ограниченности. Поэтому теории проверяют, пытаясь найти их область применимости. В результате многочисленных проверок теория может стать частью новой, более совершенной и глубокой теории.

Так, механика Ньютона и электродинамика Максвелла послужили для Эйнштейна тем фундаментом, опираясь на который, он создал свою теорию относительности с ее новыми глубокими взглядами на пространство и время.

Поэтому проверка истинности теории не может быть абсолютной даже в случае непосредственного и прямого наблюдения. Существует относительная независимость теории от эмпирии. Это требует умения разграничивать собственно научное теоретическое построение от псевдонаучного. Современная методология для этих целей разработала ряд принципов.

Один из них принцип верификации (от лат. verus - истинный и facio - делаю). Понятие или суждение науки имеют смысл, если они в своем содержании сводятся к данным опыта или высказывании о нем т.е. эмпирически проверяется. Если же подобную работу проделать невозможно, то верифицируемое понятие или суждение тавтологично или даже неосмысленно. В отдельных случаях допустима косвенная верификация, когда подтверждение реализуется через отдаленные и опосредованные эмпирические явления. Верификация позволяет провести границу между научным и ненаучным знанием путем его эмпирического подтверждения.

Однако возможен и другой принцип разграничения - принцип фальсификации (от лат. falsus - ложный и facio - делаю). Разработал его К. Поппер, крупнейший философ ХХ века.

Он утверждает, что критерием научности является не только подтверждаемость, но и опровергаемость теории. Так как любая научная теория имеет конкретные границы, то всегда возможны факты, опровергающие данную теорию. Знание имеет кондицию научного, если оно в принципе опровержимо, теоретически допускает такое опровержение, т.е. фальсификацию. Достаточно иметь один факт, опровергающий какую-либо теорию, чтобы иметь сомнение в ее истинности.

Принцип конвенционализма (от лат. conventio - соглашение) сформулированный А. Пуанкаре позволяет определять научность как степень согласия между учеными в понимании сущности того или иного научного понятия.

Принцип когерентности (от лат. cohaerens - находящийся в связи) допускает, что научность можно выявить путем логического или математического сведения проверяемой теории к теории, научность которой очевидно уже подтверждена.

Кроме явно сформулированных принципов ученые руководствуются своей интуицией, профессиональным опытом и чутьем, исповедуют некие идеалы и нормы научности; такие, например, как степень очевидности, непротиворечивости, рациональности и др. В целом, на каждом этапе развития, в науке складывается особый стиль мышления, который и задает научность. Для современной науки характерно убеждение, что мир упорядочен и закономерен и это доступно разуму, что логическое или математическое доказательство - главные способы воспроизведения рациональности мира в науке. Научные истины универсальны для конкретного типа объектов. В науке возможно не только объяснение, но и предсказание. Простота доказательства доступна для любого круга явлений. Всякое знание непротиворечиво в своем содержании и т.д.

Развитию естествознания свойственен кумулятивный характер: на каждом историческом этапе оно суммирует в концентрированном виде свои прошлые достижения, и каждый результат входит неотъемлемой частью в его общий фонд, не перечеркиваясь последующими успехами познания, а лишь переосмысливаясь и уточняясь. Преемственность естествознания приводит к необратимому характеру его поступательного развития. На каждом историческом этапе научное познание использует определенную совокупность познавательных форм - фундаментальных категорий и понятий, методов, принципов, то есть всего того, что объединяют понятием стиля мышления.

Например, для античного стиля мышления характерно наблюдение как основной способ получения знаний. Наука Нового времени опирается на эксперимент и на господство аналитического подхода, направляющего мышление к поиску простейших, далее не разложимых первоэлементов исследуемой реальности.

Современная наука характеризует стремление к целостному и многостороннему охвату изучаемых объектов (СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД).

В целом естествознание представляет собой весьма сложное явление, обладающее различными сторонами и связями. Ему свойственны специфические черты, отличающие его от других областей научного знания, особые закономерности и тенденции развития. Одна из них проявляется на протяжении всей истории естествознания и заключается в ускоренном росте научных знаний.

Начиная с XVII века объем научной деятельности удваивается каждые 10-15 лет, что находит выражение в ускорении роста количества научных открытий и научной информации, а также числа людей, занятых в науке. В результате число ныне живущих ученых и научных работников составляет свыше 90 % от общего числа ученых за всю историю науки.

Многовековой опыт позволил людям придти к выводу, что природу можно изучать научными методами. Понятие метод (от греч. методос -- путь к чему-либо) означает совокупность приемов и операций практического и теоретического освоения действительности. Метод вооружает человека системой принципов, требований, правил, руководствуясь которыми он может достичь намеченной цели. Владение методом означает для человека знание того, каким образом, в какой последовательности совершать те или иные действия для решения тех или иных задач, и умение применять это знание на практике.

Учение о методе начало развиваться еще в науке Нового времени. Ее представители считали правильный метод ориентиром в движении к надежному, истинному знанию. Видный философ, ученый XVII в. Ф.Бэкон сравнивал метод познания с фонарем, освещающим дорогу путнику, идущему в темноте.

Существует целая область знания, которая специально занимается изучением методов и которую принято именовать методологией.

Методология дословно означает учение о методах (ибо происходит этот термин от двух греческих слов: методос -- метод и логос -- учение). Изучая закономерности человеческой познавательной деятельности, методология вырабатывает на этой основе методы ее осуществления.

Говоря об эксперименте, нельзя не упомянуть о проблеме планирования эксперимента. Она возникла с переходом от так называемого однофакторного эксперимента (когда изменяется какой-то один фактор исследуемого процесса) к многофакторному (когда варьируются одновременно все факторы, влияющие на результаты эксперимента). Многофакторный метод впервые разработал применительно к области прикладных наук в начале 20-х годов XX в. английский статистик Р. Фишер.

Планирование эксперимента в научных исследованиях привело к появлению новой дисциплины - математической теории эксперимента, с помощью которой достигается оптимизация работы экспериментатора при одновременном обеспечении высокого качества экспериментальных исследований.

Большинство научных экспериментов и наблюдений включает в себя проведение разнообразных измерений.

Измерение - это процесс, заключающийся в определении количественных значений свойств изучаемого объекта, с помощью специальных технических устройств. 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"). В настоящее время в естествознании действует преимущественно Международная система (СИ), принятая в 1960 г. XI генеральной конференцией по мерам и весам.

В процессе рассмотрения конкретных чувственно воспринимаемых предметов и явлений человек приходит к каким-то обобщенным представлениям, понятиям, теоретическим положениям, т.е. к абстракциям. От изучения чувственно - конкретного, человек приходит к абстрактному.

Абстрагирование заключается в мысленном отвлечении от каких-то менее существенных свойств, сторон, признаков изучаемого объекта с одновременным выделением, формированием одной или нескольких существенных сторон, свойств, признаков этого объекта.

В научном познании широко применяются абстракции отождествления и изолирующие абстракции.

Абстракции отождествления получают при отвлечении от ряда индивидуальных свойств, признаков некоторого множества предметов и объединения их в особую группу. Например, объединение всего множества растений и животных в особые виды, роды, отряды, семейства и т.д.

Изолирующая абстракция получается путем выделения некоторых свойств, отношений, связанных с предметами материального мира в самостоятельные сущности. Следует заметить, что формирование научных абстракций не является конечной целью познания, а представляет собой средство более глубокого, разностороннего познания конкретного.

Например, понимание электромагнитных явлений (конкретного) после появления знаменитых уравнений Максвелла существенно расширилось и обогатилось. Или, другой пример: в результате новых данных науки, полученных на рубеже XIX-XX вв., был сформулирован принцип неопределенностей Гейзенберга, существенно изменивший механистическую картину мира, фундамент которой заложил Ньютон.

Мысленная деятельность включает в себя особый вид абстрагирования - идеализацию, которая представляет собой мысленное внесение определенных изменений в изучаемый объект в соответствии с целями исследований. В результате идеализации могут быть исключены из рассмотрения какие-то свойства, стороны, признаки объектов.

Примеры идеализации: идеальная вольт-амперная характеристика p-n перехода, позволяющая упростить рассмотрение процессов, протекающих в полупроводниках. "Идеальный газ" Максвелла-Больцмана, молекулы которого имеют пренебрежимо малый объем и не взаимодействуют друг с другом на расстоянии, стал основой исследований обычных молекулярных разряженных газов.

Идеализация важна для реализации специфического метода теоретического познания - мысленного эксперимента. В мысленном эксперименте исследователь оперирует не материальными объектами, а их идеализированными образами и само оперирование производится в его сознании, т.е. чисто умозрительно.

Научная деятельность Галилея, Ньютона, Максвелла, Эйнштейна и других ученых, заложивших основы современного естествознания, свидетельствует о существенной роли мысленного эксперимента в формировании научных теорий.

Под формализацией понимается 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).

Индукция (от лат. Inductio - наведение, побуждение) есть метод познания. Примером индуктивного рассуждения является логическое умозаключении, полученное на основании частных посылок. Другими словами, индукция - это движение нашего мышления от частного, единичного к общему.

Индукция, широко применяемая в научном познании, обнаруживая сходные признаки, свойства многих объектов, делает вывод о присущности этих признаков, свойств всем объектам данного класса. Родоначальником классического индуктивного метода познания является Френсис Бэкон, но он трактовал ее очень широко, как универсальный метод познания природы. На самом деле методы научной индукции служат главным образом для нахождения эмпирических зависимостей между экспериментально наблюдаемыми свойствами объектов и явлений.

Дедукция (от лат. Deductio - выведение) есть получение частных выводов на основе знания каких-то общих положений. Другими словами, это есть движение нашего мышления от общего к частному, единичному.

Примером общенаучных методов, применяемых на эмпирическом и теоретическом уровнях познания, являются анализ и синтез.

Под анализом понимают разделение объекта (мысленно или реально) на составные части с целью их отдельного изучения. В качестве таких частей могут быть вещественные элементы объекта или же его свойства, признаки, отношения и т.п.

Анализ составляет первый этап в процессе познания. На втором этапе познания необходимо вскрывать объективно существующие связи между составными частями объекта, рассматривать их в единстве.

Переход от изучения отдельных составных частей объекта к изучению его как единого целого связывают с другим методом познания - синтезом. На основе синтеза происходит дальнейшее изучение объекта. При этом устанавливается взаимосвязь и взаимообусловленность его частей, что позволяет понять подлинное диалектическое единство изучаемого объекта. Анализ и синтез - две стороны единого аналитико-синтетического метода познания. Ф. Энгельс подчеркивал, что " без анализа нет синтеза".

Под аналогией понимается подобие, сходство каких-то свойств, признаков или отношений у различных в целом объектов. В основе метода аналогии лежит сравнение. Если делается логический вывод о наличии какого-то свойства, признака у изучаемого объекта на основании его сходства с другими объектами, то этот вывод называется умозаключением по аналогии.

Например: объект А имеет свойства Р1, Р2, ...Рn, Pn+1; объект Б имеет свойства Р1, Р2, ...Рn. На основании сходства ряда свойств (Р1,Р2, ... Рn) у обоих объектов делается предположение о наличии свойства Pn+1 у объекта Б.

Степень правильности умозаключения по аналогии тем выше, чем больше общих свойств у сравниваемых объектов; существеннее обнаруженные у них общие свойства; глубже познана взаимная закономерная связь этих сходных свойств.

Метод аналогии применяется в самых разных науках: в математике, физике, химии, в гуманитарных дисциплинах и т.д. Существуют различные типы выводов по аналогии. Но общим для них является то, что во всех случаях непосредственному исследованию подвергается один объект, а вывод делается о другом,

То есть происходит перенос информации с одного объекта на другой. При этом объект, который подвергается исследованию, именуется моделью, а другой объект, на который переносится информация, полученная в результате исследования модели, называется оригиналом.

Под моделированием понимается изучение моделируемого объекта, базирующееся на взаимнооднозначном соответствии определенной части свойств оригинала и модели.

Моделирование включает в себя построение модели, изучение ее и перенос полученных сведений на моделируемый объект-оригинал.

В зависимости от характера используемых моделей различают несколько видов моделирования: мысленное (идеальное) моделирование; физическое моделирование. Мысленное моделирование - модель атома Резерфорда.

Примером физического моделирования могут являться разработки и экспериментального изучения различных сооружений плотин электростанций, оросительных систем, машин, самолетов, для лучшего понимания исследуемых процессов.

Пренебрежение результатами физического моделирования может привести к тяжелым последствиям. Ученый-кораблестроитель В.Рид в результате исследований, проведенных на модели корабля, выявил существования дефекта в его конструкции, но это было проигнорировано английским адмиралтейством. В результате при выходе в море "Кэлтэн" перевернулся и погибло более 500 человек.

Символическое (знаковое) моделирование связано с условно-знаковым представлением каких-то свойств, отношений объекта-оригинала в виде графиков, номограмм, схем, химической символики (структурных формул химических соединений).

Важной разновидностью символического моделирования является математическое моделирование. Сюда можно отнести математические уравнения: дифференциальные, интегральные и их системы вместе с известными данными для их решения;

Численное моделирование на ЭВМ на основе математической модели изучаемого объекта с помощью предварительно составленных программ. Таким образом, для изучения объектов, явлений и процессов в естествознании используют как методы эмпирического, так и теоретического уровня познания, как общенаучные, так и частные методы. Например, в химии используются экспериментальные методы качественного и количественного анализа, которые относятся к общим методам.

Для изучения химических веществ химики также применяют частные методы: оптические, хроматографические, электрохимические и другие методы. Для изучения строительных материалов, используются такие современные частнонаучные методы, как рентгенографический, дифференциально-термический анализ, инфракрасная спектроскопия, электронная микроскопия и другие. Наряду с частными методами при исследовании объектов применяют и общенаучные методы, например, анализ и синтез, аналогию и моделирование и другие.

Хотя наука так или иначе исходит из различных пластов повседневного знания, в строгом смысле слова она не является его логическим, или концептуальным, продолжением. Например, понятие "сила" в механике не есть обобщение или уточнение повседневного понятия силы.

В науке даже знакомые с точки зрения обыденного опыта явления часто выглядят в совершенно новом свете, а научные истины нередко представляются неожиданными, нелепыми, парадоксальными с точки зрения "очевидностей" здравого смысла.

Например, нечто может существовать одновременно и как волна, и как частица...; сидя спокойно в своем кресле, мы одновременно путешествуем вокруг Солнца со скоростью 11,2 км/ сек...; воздух (точнее, кислород, водород, азот и т. д.) может быть не только газообразным, но и жидким...; из одной-единственной живой клетки, не оплодотворенной и даже не половой, можно вырастить растение, а в последнее время -- и животное... и т. д., и т. д. Примеры можно приводить бесконечно.

Научная рациональность переосмысливает практику, опыт как базу эмпирического естествознания. Преобразование обыденного опыта в научный осуществляется по трем направлениям: 1) прежде чем решать вопрос, почему протекает то или иное явление, следует предварительно выяснить средствами Эксперимента, как протекает данное явление в действительности; 2) для того чтобы получить возможность сопрягать математически выраженную гипотезу с данными наблюдения, необходимо, чтобы сам опыт был метрически (количественно) организован; 3) опыт не является единственной основой, из которой извлекаются положения теории. Эмпирические данные, с которыми имеет дело наука, образуются также в результате использования теоретических построений и предполагает определенные теоретические идеализации.

Принято считать, что главным критерием научности применяемого естественными науками метода является их экспериментальная база. Однако среди методологов существуют серьезные разногласия в понимании самой природы эксперимента и экспериментальных фактов, а также их роли в механизме становления и развития научного знания.

Известный западный методолог Т. Кун критерием научности считал наличие парадигмы, т. е. устойчивой системы взаимосвязанных между собой ключевых понятий, в рамках которой это знание вырабатывается и транслируется. На основе парадигмы возникает так называемая нормальная наука, успешно решающая экспериментальные и теоретические головоломки.

Парадигма

Т. Кун в интереснейшей книге, ставшей бестселлером, "Структура научных революций" рассматривает парадигму как интегральную характеристику той или иной научной дисциплины (например, физики или биологии) в определенную историческую эпоху.

Такая характеристика, как правило, связана с существованием определенной научной школы, направления и т. п. В понятии парадигмы можно выделить следующие основные моменты:

"символические обобщения" - формальные или легко формализуемые компоненты теории, функционирующие как "законы природы" и определения соответствующих символов;

"метафизическая парадигма" (или картина мира) -- модельные представления, обобщенные образы исходных объектов науки (например, газ в классической физике рассматривается как совокупность молекул, напоминающих биллиардные шары в хаотическом движении);

общепринятые в данном сообществе ученых методологические требования и ценностные ориентации: теоретические концепции должны быть простыми, непротиворечивыми, проверяемыми и т. п., научные предсказания - точными, по возможности количественно выраженными и т. п.;

общепринятые в сообществе формы, образцы, по которым "изготавливаются" научные описания и объяснения, а также базисные примеры решения конкретных научных проблем.

Размещено на Allbest.ru