Природа экспериментальных естественнонаучных методов

Государственный комитет Российской Федерации

по высшему образованию

 

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ РЕФЕРАТ ПРИРОДА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНЫХ МЕТОДОВ

Факультет: РЭФ

Магистрант: Турунтаев Д.А.

Преподаватель: Антипов

Дата:

Оценка:

Новосибирск 2001г
Содержание:

1. Методология научного познания: основные понятия.

2. Что такое эксперимент?

3. Природа первичного взаимодействия - основа познавательных возможностей и содержательной классификации экспериментальных естественнонаучных методов.

4. Природа первичного взаимодействия и содержательная классификация интердисциплинарных экспериментальных естественнонаучных методов.

1. Методология научного познания: основные понятия

Фундаментальные знания, в том числе философско-методологические знания, в отличие от специальных относятся к «вечным» знаниям, на которых построены специальные разделы знаний. Увеличивающийся поток научно-технической информации, интердисциплинарный характер современного знания и быстрая сменяемость содержания узкоспециальных знаний вызывают необходимость увеличения доли фундаментально-концептуальных знаний, составляющих базу для быстрой адаптации специалиста в динамичных условиях научно-технической деятельности. Действительно, если освоение фундаментальных знаний трудно, но возможно, то на освоение океана специальных знаний (рецептур, методик, технологий, регламентов), относящихся даже к одной специальности, не хватит и Мафусаилова века (а этот библейский патриарх жил 969 лет).

Нетрудно понять, что при специальном образовании и его значительном объеме специалист может получить целостные знания (стать образованным) не в результате, как в древности, изучения всех наук, что невозможно, а в результате изучения прежде всего общенаучных методов получения новых знаний или общих принципов применения известных знаний в различных областях. Это практически безальтернативный путь сворачивания научной информации при сохранении ее операционально-практической эффективности в деятельности субъектов научного познания.

Надо заметить, что большая важность для человека освоения принципов (методов) по сравнению с освоением знаний как некой суммы отмечалась многими мыслителями, которые так или иначе говорили, что многознанье не есть необходимый признак мудрости. Стоит привести остроумное замечание И. Канта: «Низшие способности одни сами по себе не имеют никакой ценности, например человек, обладающий хорошей памятью, но не умеющий рассуждать, - это просто живой лексикон. И такие вьючные ослы Парнаса тоже необходимы, потому что, если они сами и не в состоянии произвести ничего дельного, они все-таки добывают материалы, чтобы другие могли создать что-нибудь хорошее» [Кант, 1946, с.433]. Образно и остроумно по этому же вопросу высказывался Вивекананда: «Если вы усвоили пять идей и сделали достоянием вашей жизни и характера, вы являетесь более образованным, чем человек, который выучил наизусть целую библиотеку. Осел, везущий поклажу из сандалового дерева, знает только тяжесть, но не знает ценности сандалавого дерева» (приведено по [Бродов, 1990, с. 171]).

Методология науки - специфическая область знания. Она занимает промежуточное положение в иерархии познавательных сфер между конкретными науками и философией. Поэтому методология науки не входит специально в предмет исследования конкретных научных дисциплин. Более того, исследователи в конкретных областях знания могут быть не только вне рефлексии своей области, но и неадекватно воспринимать ее природу, характер и особенности даже при плодотворной деятельности в деле становления научного знания. Эта ситуация хорошо охарактеризована И.Кантом: «Никто не пытается создать науку, не полагая в ее основу идею. Однако при разработке науки схема и даже даваемая вначале дефиниция науки весьма редко соответствуют идее схемы, так как она заложена в разуме, подобно зародышу, все части которого еще не развиты и едва ли доступны даже микроскопическому наблюдению. Поэтому науки, так как они сочиняются с точки зрения некоторого общего интереса, следует объяснять и определять не соответственно описанию, даваемому их основателем, а соответственно идее, которая ввиду естественного единства составленных им частей оказывается основанной в самом разуме. Действительно, нередко оказывается, что основатель [науки] и даже его позднейшие последователи блуждают вокруг идеи, которую они сами не уяснили себе, и поэтому не могут определить истинное содержание, расчленение (систематическое единство) и границы своей науки» [Кант, 1994а, с.487].

Все сказанное выше показывает важность рефлексии науки, ее самосознания или разработки философии и методологии науки, что в первом приближении одно и то же. Переходя к конкретному анализу и изложению общеметодологических знаний, приведем некоторые «стандартные» определения:

«Методология - система принципов и способов организации и построения теоретической и практической деятельности, а также учение об этой системе» [Словарь, 1983, с.365].

«Учение о методе - методология, исследование метода, особенно в области философии и в частных науках, и выработка принципов создания новых, целесообразных методов. Учение о методе появляется впервые в Новое время. До этого не проводилось различия между наукой и научным методом» [Энциклопедия, 1994,с.471].

«Метод (от греч. methodos - путь, исследование, прослеживание) - способ достижения определенных целей, совокупность приемов и операций практического или теоретического освоения действительности. В области науки метод есть путь познания, который исследователь прокладывает к своему предмету, руководствуясь своей гипотезой» [Энциклопедия, 1994, с.266].

Таким образом, в предельно кратком определении, методология это учение о путях познавательной деятельности.

Здесь будет не лишним еще раз пояснить, что методология науки способна только обозначить общие принципы эффективной познавательной деятельности, но не может предсказывать конкретные пути познания исследуемого объекта. Методология вырабатывает общие подходы и принципы, но не является методическим знанием, не является «рецептурой» и «технологией» получения нового знания. Полезное функционирование методологии в конкретных областях познавательной деятельности выражается в критическом анализе возможных вариантов решения проблемы и дискретидации заведомо тупиковых путей исследования. Есть много вариантов разъяснения функций методологических знаний - ясно и кратко они охарактеризованы в работе Г. Лейбница «Об искусстве открытия», который писал: «...людские умы подобны решету, которое в процессе мышления трясут до тех пор, пока через него не пройдут самые маленькие частицы. А пока они проходят через него, спекулятивный разум охватывает то, что ему представляется нужным. Это можно сравнить с тем, как некто, желающий поймать вора. прикажет всем гражданам пройти через некие ворота, а потерпевшему стоять у ворот и смотреть. Но чтобы ускорить дело, можно применить метод исключения...Ведь если ограбленный будет утверждать, что вор был мужчина, а не женщина среднего возраста и не юноша или ребенок, все они (то есть не являющиеся объектом поиска, его целью) смогут пройти безнаказанно» [Лейбниц, 1984, с.398].

В этом смысле всякая методологическая работа в первую очередь играет отрицательную роль - не дает научной мысли в хитросплетениях и лабиринтах интеллектуального мира пройти безнаказанно в сторону тупиковых направлений, где исследователя ждут «пустые хлопоты».

Методология как учение о познавательной деятельности может выражаться в двух основных формах: дескриптивной и нормативной методологии.

Дескриптивная методология есть по существу история становления научного знания, поучительная прецедентами, аналогиями, просматривающимися в исторической канве стереотипами познавательных актов (то есть это поучительные историко-научные «сказки»). Причем нужно отметить, что методологические функции историко-научных работ не всегда осознаются. То есть дескриптивная методология - это первичный и «слабый» уровень рефлексии или самосознания той или иной науки.

Нормативная методология есть уже явное учение об общезначимых путях познавательной деятельности, сформулированных в форме методологических принципов. То есть нормативная методология это феномен явного самосознания науки, явная рефлексия.

Наконец, здесь нужно сказать о «неявной методологии», или, точнее, «протометодологии» - то есть индивидуальном познавательном опыте исследователя, которым он руководствуется интуитивно в процессе познавательной деятельности, но не осознает внутренние подсознательные принципы, подходы, способы, которые «ведут» его по тому или иному познавательному пути. Вообще говоря, большинство исследователей в частных науках работают именно на основании такой «протометодологии» или выработанной с опытом интуиции.

Другой подход к анализу методологии как предмета (здесь, по существу, мы занимаемся методологией методологии)- выделение в ней так называемых формальной и содержательной методологий. Предмет формальной методологии - преимущественно язык и логика научного знания. В силу этого формальная методология более связана с решением проблем обоснования научного знания. Предмет содержательной методологии - преимущественно зарождение нового знания и его рост. В силу этого содержательная методология более связана с анализом историко-логических процессов развития научного знания. Формальная методология характерна, например, для позитивизма и неопозитивизма (Конт, Милль, Карнап, Витгенштейн), содержательная - для постпозитивизма (Поппер, Кун, Фейерабенд).

В иерархическом плане при классификации методологии может быть выделены три уровня:

• философский,

• общенаучный,

• частнонаучный.

Философский уровень методологии близок проблемам гносеологии (эпистемологии, теории познания, учению о познании). Общенаучный уровень методологии есть специфический синтез частнонаучного знания и философского знания. Частнонаучный уровень методологии есть, в свою очередь, синтез общенаучной методологии и системы знаний соответствующей частной науки (например, вводятся понятия «методология физики», «методология химии», «методологические проблемы экологии», «методологические проблемы лингвистики»).

Наше основное внимание обращено здесь, конечно, к нормативной методологии, рассматриваемой преимущественно на содержательном уровне общенаучного и частнонаучного знания.

2. Что такое эксперимент ?

Эксперимент (от лат. проба, опыт) - метод познания, основанный на контролируемом взаимодействии исследующей системы (человек со специальными инструментами) с исследуемой системой (объект исследования в заданных экспериментатором условиях), планирование которого осуществляется на основании исходных идей, теорий, знаний. Совокупность экспериментальных результатов служит основой для идеализированной модели исследуемого объекта как предмета описания теории. Согласно остроумному замечанию Гегеля, в экспериментальной познавательной деятельности человек действует «против природы с помощью самой природы».

При осмыслении экспериментальной деятельности следует ясно разделить понятия «предмет» и «объект» исследования. Объект исследования - это то, что противостоит исследователю как некоторая система, целостность, или. другими словами, это система, которая по предположению существует сама по себе, вне сознания познающего субъекта. Предмет исследования - это специально выделенная область исследования, это проблемное поле той или иной области науки, это также система, созданная в сознании познающего субъекта им самим. В данном случае важно уяснить следующее: предмет исследования может включать некоторые стороны как совокупности различных объектов, так и некоторые стороны одного объекта. В одном и том же объекте могут быть выделены различные предметные области. Например, молекула белка может рассматриваться и как механическая частица, и как электронно-ядерная система с характерным состоянием и спектральными характеристиками, и как биокаталиэатор (фермент), и как конструктивный компонент биомембран. То есть может выступать в весьма различных предметных областях физики, биохимии, биофизики.

Особенностью естественнонаучного эксперимента является то, что, имея предметную направленность, эксперимент, по существу, заключается в реализации взаимодействия исследуемого материального объекта с некоторым материальным фактором, называемым прибором или инструментом.

Важно учесть, что в эксперименте мы получаем информацию об исследуемом объекте в контролируемых, искусственно созданных условиях, что отличает эксперимент от наблюдения. Мы не будем здесь обсуждать так называемые «мысленные эксперименты», а будем рассматривать только материализованные эксперименты.

Все материальные (естественнонаучные) объекты могут быть представлены веществом и полем. При проведении экспериментального исследования какого-либо объекта, как правило, обеспечивается такая ситуация, когда варьируется только одна из характеристик или исследуемого объекта, или иследовательского инструмента. Это необходимо для того, чтобы можно было установить искомые корреляции исследуемых свойств объекта с контролируемыми характеристиками экспериментальной ситуации. Варьирование более чем одной характеристикой (это может быть и напряженность поля, и частота излучения, и температура, и какой-либо функциональный химический фрагмент молекулы, и вид живого организма в пределах одного рода и т.п.) приводит к трудно анализируемым многопараметровым задачам. Проще говоря, эксперимент должен быть организован так, чтобы ожидаемый экспериментальный эффект был выше уровня «шумовых эффектов», вносимых факторами, не входящими в предмет экспериментального исследования. При качественных экспериментах, где нужно установить наличие или отсутствие какого-либо свойства (а именно эти эксперименты и составляют в большинстве основу познания нового в природе), экспериментальную ситуацию («исследующую» и «иследуемую» системы) организуют так, чтобы надежно контролируемый эффект позволял «по вопрошаемому» у Природы вопросу, получить ответ в простейшей форме «Да» или «Нет».

Не вдаваясь в дефиниции понятий «прибор» и «инструмент», отметим, что в методологическом плане планирование эксперимента интерес представляет взаимодействие, которое мы называем «первичным». Именно первичное взаимодействие определяет принципиальные возможности познания Природы в том или ином эксперименте.

В литературе философской и науковедческой, специально-научной и научно-популярной широко используются такие выражения, как «физический метод», «химический метод», «биологический метод», «биохимический метод», а вместе с этим рассуждения, например, о роли физических методов в химии, физико-химических методов в биологии и т.п. Понятия, обозначаемые названными терминами, представляются авторам достаточно однозначными, понятными каждому, что хорошо видно по отсутствию их дефиниций в подавляющем большинстве даже методологических и науковедческих работ. Думаем, что при первом взгляде не видит здесь проблемы и читатель. Однако, проблема, и проблема принципиально важная, здесь есть.

Первая сторона проблемы заключается в необходимости содержательного, неформального разделения понятий «физический метод», «химический метод» и интердисциплинарных вариантов типа «физико-химический метод», «биохимический метод» и т.п.

Вторая, производная сторона проблемы заключается в выработке на основании решения первой проблемы единого понятийно-терминологического аппарата с критикой массы работ разного жанра, в которых изобилуют неопределенности, неоднозначности и просто ошибочность использования терминов, обозначающих соответствующие методы. Вполне понятно, что и мысли, выводы в таких работах не могут быть вполне корректными, или, проще говоря, достаточно полезными (полезными для философско-методологического анализа естествознания, для организации и управления научными исследованиями, для сознательной и корректной постановки экспериментов).

В представляемой работе мы сделаем акцент на положительной части проблемы - задаче характеристики природы экспериментальных исследовательских методов и выработке на основании этого непротиворечивой содержательной дефиниции методов основных естественных наук и интердисциплинарных их вариантов. Контекстуальный анализ и критика других работ - жанр не очень благодарный и почти непродуктивный.