Научные методы эмпирического исследования
К эмпирическому уровню научного познания относят все те мето-
ды, приемы, способы познавательной деятельности, а также формули-
рования и закрепления знаний, которые являются содержанием практи-
ки или непосредственным результатом её. Как справедливо считает
Л. А. Микешина, гносеологически их можно разделить на две подгруп-
пы: методы вычленения и исследования эмпирического объекта; методы
обработки и систематизации полученного эмпирического знания, а так-
же на соответствующие им формы этого знания.
Таблица 1
| Методы вычленения и исследования эмпирического объекта | Формы знания |
| Наблюдение | |
| Измерение | Научный факт (фактуальное знание) |
| Эксперимент | |
| Модельный эксперимент |
При рассмотрении этих методов следует учитывать, что в таблице
они расположены по степени нарастания активности исследователя. Ра-
зумеется, наблюдение и измерение входят во все виды экспериментов,
но должны быть также рассмотрены как самостоятельные методы, ши-
роко представленные во всех науках.
Наблюдение является первичным и элементарным познаватель-
ным процессом на эмпирическом уровне научного познания. Как науч-
ное наблюдение оно состоит в целенаправленном, организованном, сис-
тематическом восприятии предметов и явлений внешнего мира. Осо-
бенности научного наблюдения:
· опирается на развитую теорию или отдельные теоретические
положения;
· служит решению определенной теоретической задачи, поста-
новке новых проблем, выдвижению новых или проверке существую-
щих гипотез;
· имеет обоснованный планомерный и организованный характер;
· является систематичным, исключающим ошибки случайного
происхождения;
· использует специальные средства наблюдения – микроскопы,
телескопы, фотоаппараты и т. п., существенно расширяя тем самым об-
ласть и возможности наблюдения.
Одно из важных условий научного наблюдения состоит в том, что
собранные данные не носят только личный, субъективный характер, но
при тех же условиях могут быть получены другим исследователем. Все
это говорит о необходимой точности и тщательности применения этого,
казалось бы, несложного метода, где роль конкретного ученого особен-
но значима. Это общеизвестно и само собой разумеется.
Однако в науке известны случаи, когда открытия совершались
благодаря неточностям и даже ошибкам в результатах наблюдения. Так,
многие годы датский астроном ХVI в. Тихо де Браге следил за передви-
жением планет, особенно за Марсом. На основе этих данных его ученик
И. Кеплер сформулировал важнейшие законы, в том числе – закон об
эллиптической форме планетных орбит. «Однако позднее выяснилось,
что наблюдения де Браге не точны настолько, что, знай Кеплер всю
правду, добытую последующей работой, все возмущения, по тем време-
нам от науки еще сокрытые, он не смог бы выявить путь Марса в его,
так сказать, «чистой» форме, т. е. вывести закон. <...> Неточности, до-
пущенные Т. де Браге (и обусловленные уровнем наблюдательной тех-
ники его времени), как бы провели те упрощения, которые следовало
провести И. Кеплеру, вообще любому, взявшемуся за этот предмет. Сии
упрощения и позволили за сложными и громоздкими формулами вы-
числения орбиты усмотреть истинный путь перемещения планеты, от-
казавшись от общепринятого тогда мнения, что планеты движутся по
окружностям, – мнения, искажающего их законный бег. Неточность
сыграла роль своего рода решета, которое, просеяв частности, спасло
общее, помогло пройти через подробности и поймать существо дела»
[88; с. 102].
Разумеется, за этим стоит не столько проблема точности наблю-
дения (все-таки точность остается одним из главных требований к ис-
следователю), сколько характер интерпретации данных наблюдения
и роль теории как базы интерпретации. Именно теория или принятая
гипотеза позволяет проводить целенаправленное наблюдение и обнару-
живать то, что без теоретических ориентиров остается незамеченным.
Однако следует помнить, что исследователь, «вооруженный» теорией
или гипотезой, будет достаточно тенденциозным, что, с одной стороны,
делает поиск более эффективным, но с другой – может отсеять все про-
тиворечивые явления, не укладывающиеся в данную гипотезу. В исто-
рии методологии данное обстоятельство породило эмпирический под-
ход, в котором исследователь стремился полностью освободиться от ка-
кой-либо гипотезы (теории), с тем чтобы гарантировать чистоту наблю-
дения и опыта.
Так, в начале ХХ в. известные социологи Ф. Знанецкий и У. Томас
в работе «Польские крестьяне в Европе и Америке», принимаясь за изу-
чение положения польских крестьян-эмигрантов в СIIIА, явно сформу-
лировали принцип «нуль-гипотезы», но, по существу, исходили из но-
вых методологических идей в социологии, разрабатываемых Знанецким.
Уже в середине этого же века известный шведский экономист и социо-
лог Г. Мюрдаль в исследовании «Американская дилемма», посвящен-
ном положению афроамериканцев в США, не только уделяет особое
внимание концепции, лежащей в основе работы, но и в особом прило-
жении описывает роль ценностных предпосылок, в частности различ-
ных мнений и предрассудков, в социальных исследованиях. Он считал,
что не существует другого способа их «нейтрализации», как «повер-
нуться лицом к оценкам» и ввести их как явно установленные ценност-
ные предпосылки. Ученый предложил систему требований, обеспечи-
вающих выявление ценностных посылок, и реализация этих требований
приводит к тому, что «анализ социальных проблем в теоретических
терминах освобождается от произвольности и защищен от бессозна-
тельного эффекта предрассудков» и оценок.
В наблюдении активность субъекта еще не направлена на преоб-
разование предмета изучения. Объект остается недоступным целена-
правленному изменению и изучению или сознательно ограждается от
возможных воздействий с целью сохранения его – естественного со-
стояния, и это главное преимущество метода наблюдения. Наблюдение,
особенно с включением измерения, может натолкнуть исследователя на
предположение о необходимой и закономерной связи, однако само по
себе оно совершенно недостаточно для утверждения и доказательства
такой связи. Привлечение приборов и инструментов неограниченно
расширяет возможности наблюдения, но не преодолевает некоторых
других недостатков. В наблюдении сохраняется зависимость наблюда-
теля от изучаемого процесса или явления. Наблюдатель не может, оста-
ваясь в границах наблюдения, изменять объект, управлять им и осуще-
ствлять строгий контроль над ним, и в этом смысле его активность в на-
блюдении носит относительный характер. Вместе с тем следует напом-
нить, что в процессе подготовки наблюдения и в ходе его осуществле-
ния ученый, как правило, прибегает к организационным и практическим
операциям с объектом, что сближает наблюдение с экспериментом.
Очевидно и другое – наблюдение представляет собой необходимую со-
ставляющую всякого эксперимента, и тогда его задачи и функции опре-
деляются в этом контексте.
Активность наблюдения может быть существенно повышена при
помощи измерения объекта, его свойств и отношений. Измерение отно-
сится к количественным методам, онтологической основой которых яв-
ляются количественные отношения, выраженные числом и величиной, –
это установление числового соотношения между свойствами объектов.
Оно представляет собой деятельность, основанную на создании и ис-
пользовании измерительной техники, материальных орудий в качестве
средств измерения, включающую определенные физические процессы
и базирующуюся на тех или иных теоретических предпосылках. Следу-
ет отметить, что приборы и измерительная техника, в свою очередь,
созданы на основе тех или иных эмпирических и теоретических кон-
цепций. Это позволяет снять издержки и субъективные моменты, при-
сутствующие в обычном чувственном созерцании, существенно повы-
сить точность результатов.
Приемы получения количественной информации представлены,
как известно, двумя видами операций – счетом и измерением в соответ-
ствии с объективными различиями между дискретным и непрерывным.
Как метод получения точной количественной информации в операции
счета определяются числовые параметры, состоящие из дискретных
элементов, при этом устанавливается однозначное соответствие между
элементами множества, составляющего группу, и числовыми знаками,
с помощью которых ведется счет. Сами числа отражают объективно
существующие количественные отношения.
Следует осознавать, как это показал известный отечественный ме-
тодолог В. А. Штофф, что числовые формы и знаки выполняют как
в научном, так и обыденном знании самые различные «функции, из ко-
торых не все связаны с измерением: 1) быть средствами наименования,
своеобразными ярлыками или удобными идентифицирующими метка-
ми; 2) быть орудием счета; 3) выступать в качестве знака для обозначе-
ния определенного места в упорядоченной системе степеней некоторого
свойства; 4) быть средством установления равенства интервалов или
разностей; 5) быть знаками, выражающими количественные отношения
между качествами, т. е. средствами выражения величин. <...> Рассмат-
ривая различные шкалы, основанные на использовании чисел, мы
должны различать эти функции, которые попеременно выполняются то
особой знаковой формой чисел, то числами, выступающими в качестве
смысловых значений соответствующих числовых форм. С этой точки
зрения очевидно, что «шкалы наименований», примерами которых яв-
ляется нумерация спортсменов в командах, автомобилей в Госавтоин-
спекции, автобусных и трамвайных маршрутов и т. п., не являются ни
измерением, ни даже инвентаризацией, поскольку здесь числовые фор-
мы выполняют функцию наименования, а не счета [105; с. 97–98].
Серьезной проблемой остается метод измерения в социальных
и гуманитарных науках. Это прежде всего трудности сбора количест-
венной информации о многих социальных, социально-психологических
явлениях, для которых во многих случаях отсутствуют объективные,
инструментальные средства измерения. Затруднительны также способы
выделения дискретных элементов и сам объективный анализ не только
в силу особенностей объекта, но и из-за вмешательства «вненаучных»
ценностных факторов – предрассудков обыденного сознания, религиоз-
ного мировоззрения, идеологических или корпоративных запретов и др..
Известно, что многие так называемые оценки, например знаний уча-
щихся, выступлений участников соревнований и конкурсов даже самого
высокого уровня, часто зависят от квалификации, честности, корпора-
тивности и иных субъективных качеств педагогов, судей, членов жюри.
По-видимому, такого рода оценивание не может быть названо измере-
нием в точном смысле слова, которое предполагает, как определяет
наука об измерениях – метрология, сравнение путем физической (тех-
нической) процедуры данной величины с тем или иным значением при-
нятого эталона – единицы измерения и получение точного количествен-
ного результата.
И наблюдение, и измерение включены в такой сложный базовый
метод науки, как эксперимент. В отличие от наблюдения эксперимент
характеризуется вмешательством исследователя в положение изучае-
мых объектов, активным воздействием на предмет исследования раз-
личных приборов и экспериментальных средств. Эксперимент пред-
ставляет собой одну из форм практики, где сочетается взаимодействие
объектов по естественным законам и искусственно организованное че-
ловеком действие. Как метод эмпирического исследования этот метод
предполагает и позволяет осуществлять в соответствии с решаемой
проблемой следующие операции:
· конструктивизацию объекта: вычленение объекта или предме-
та исследования, его изоляцию от влияния побочных и затемняющих
сущность явлений, изучение в относительно чистом виде;
· эмпирическую интерпретацию исходных теоретических поня-
тий и положений, выбор или создание экспериментальных средств;
· целенаправленное воздействие на объект: планомерное изме-
нение, варьирование, комбинирование 8 рразличных условий в целях по-
лучения искомого результата;
· многократное воспроизведение хода процесса, фиксацию дан-
ных в протоколах наблюдений, их обработку и перенос на другие объ-
екты класса, не подвергнутые исследованию.
Эксперимент проводится не стихийно, не наудачу, а для решения
определенных научных проблем и познавательных задач, продиктован-
ных состоянием теории. Он необходим как основное средство накопле-
ния в изучении фактов, составляющих эмпирический базис всякой тео-
рии, является, как и вся практика в целом, объективным критерием от-
носительной истинности теоретических положений и гипотез.
Предметная структура эксперимента позволяет вычленить сле-
дующие три элемента: познающий субъект (экспериментатор), средства
эксперимента, объект экспериментального исследования. На этой осно-
ве можно дать разветвленную классификацию экспериментов. В зави-
симости от качественного различия объектов исследования можно раз-
личать физический, технический, биологический, психологический, со-
циологический и др. Характер и разнообразие средств и условий экспе-
римента позволяют вычленить прямой (натуральный) и модельный, по-
левой и лабораторный эксперименты. Если принять во внимание цели
экспериментатора, то различаются поисковые, измерительные и прове-
рочные виды экспериментов. Наконец, в зависимости от характера стра-
тегии можно различать эксперименты, осуществляемые методом проб
и ошибок, эксперименты на основе замкнутого алгоритма (например,
исследование Галилеем падения тел), эксперимент с помощью метода
«черного ящика», «шаговой стратегии» и др. [105; с. 82–91].
Поясним некоторые моменты в различии классического и совре-
менного экспериментов. Классический эксперимент строился на таких
методологических предпосылках, которые в той или иной степени от-
ражали представления Лапласа о детерминизме как однозначной при-
чинно-следственной связи. Предполагалось, что, зная начальное состоя-
ние системы в некоторых постоянных условиях, можно предвидеть по-
ведение этой системы в будущем; можно четко выделить изучаемое яв-
ление, реализовать его в желаемом направлении, строго упорядочить
все мешающие факторы либо отвлечься от них как несущественных
(например, исключить субъект из результатов познания). Возрастающее
значение вероятностно-статистических представлений и принципов
в реальной практике современной науки, а также признание не только
объективной определенности, но и объективной неопределенности
и понимание в связи с этим детерминации как относительной неопреде-
ленности (или как ограничения неопределенности) привело к новому
представлению о структуре и принципах эксперимента. Выработка но-
вой стратегии эксперимента непосредственно вызвана переходом от
изучения хорошо организованных систем, в которых можно было выде-
лить явления, зависящие от небольшого числа переменных, к изучению
так называемых диффузных или «плохо организованных» систем.
В этих системах нельзя четко выделить отдельные явления и разграни-
чить действие переменных различной физической природы. Это и по-
требовало более широко применять методы статистики, по сути дела,
внесло «концепцию случая» в эксперимент. Программу эксперимента
стали создавать так, чтобы предельно разнообразить многочисленные
факторы и учесть их статистически.
Таким образом, эксперимент из однофакторного, жестко детерми-
нированного, воспроизводящего однозначные связи и отношения, пре-
вратился в метод, учитывающий многие факторы сложной (диффузной)
системы и воспроизводящий одно- и многозначные отношения, т. е.
эксперимент приобрел вероятностно-детерминированный характер.
Кроме того, как уже указывалось, сама стратегия эксперимента также
часто не является жестко детерминированной и может меняться в зави-
симости от результатов на каждом этапе.
В тех случаях, когда прямое экспериментальное исследование само-
го объекта невозможно или затруднено, экономически нецелесообразно
или почему-либо нежелательно, прибегают к так называемому модельно-
му эксперименту, в котором исследованию подвергается уже не сам объ-
ект, а замещающая его модель. Под моделью имеют в виду некоторую ре-
ально существующую или мысленно представляемую систему, которая,
замещая в познавательных процессах другую систему – оригинал, нахо-
дится с ней в отношении сходства (подобия), благодаря чему изучение
модели позволяет получить информацию об оригинале, о его существен-
ных свойствах и отношениях. Модели могут быть материальными и мыс-
ленными, в зависимости от того, создаются ли они из материальных
средств и функционируют по объективным законам природы или же они
конструируются мысленно в сознании исследователя, который совершает
с ними все операции в уме, пользуясь, конечно, определенными правила-
ми и законами. Важнейшей особенностью любой модели является ее
сходство с оригиналом в одном или нескольких из строго зафиксирован-
ных и обоснованных отношений.
Материальные модели отражают соответствующие объекты в
трех формах сходства: физического подобия, аналогии и изоморфизма
как взаимно однозначного соответствия структур. Модельный экспери-
мент имеет дело с материальной моделью, которая одновременно явля-
ется как объектом изучения, так и экспериментальным средством.
С введением модели структура эксперимента существенно усложняется.
Теперь исследователь и прибор взаимодействуют не с самим объектом,
а лишь с замещающей его моделью, вследствие чего существенно ус-
ложняется операционная структура эксперимента. Усиливается роль
теоретической стороны исследования, поскольку необходимо обосно-
вать отношение подобия между моделью и объектом и возможность
экстраполировать на этот объект полученные данные. Рассмотрим, в
чем состоят суть метода экстраполяции и его особенности в моделиро-
вании.
Экстраполяция как процедура переноса знаний с одной предмет-
ной области на другую – ненаблюдаемую и неизученную – на основа-
нии некоторого выявленного отношения между ними относится к числу
операций, обладающих функцией оптимизации процесса познания.
В научном исследовании, как показал Д. П. Горский, используют-
ся индуктивные экстраполяции, в которых закономерность, установлен-
ная для одного вида объектов, переносится с определенными уточне-
ниями на другие объекты. Так, установив, например, для какого-то газа
свойство сжатия и выразив его в виде количественного закона, можно
экстраполировать это на другие, неисследованные газы с учетом их ко-
эффициента сжатия. В точном естествознании также применяется экст-
раполяция, например при распространении уравнения, описывающего
некоторый закон, на неизученную область (математическая гипотеза),
при этом предполагается возможное изменение формы этого уравнения.
В целом «в опытных науках под экстраполяцией понимается распро-
странение: а) качественных характеристик с одной предметной области
на другую, с прошлого и настоящего на будущее; б) количественных
характеристик одной области предметов на другую, одного агрегата на
другой на основе специально разрабатываемых для этой цели методов;
в) некоторого уравнения на иные предметные области в пределах одной
науки или даже на иные области знания, что связано с их некоторой мо-
дификацией и (или) с переистолкованием смысла входящих в них компо-
нентов...» [27; с. 138–139].
Процедура переноса знаний, будучи лишь относительно само-
стоятельной, органически входит в такие методы, как индукция, анало-
гия, моделирование, математическая гипотеза, статистические методы
и многие другие. В случае моделирования экстраполяция входит в опе-
рационную структуру этого вида эксперимента, состоящего из следую-
щих операций и процедур:
· теоретическое обоснование будущей модели, ее сходства с
объектом, т. е. операции, обеспечивающей переход от объекта к модели;
· построение модели на основе критериев подобия и цели иссле-
дования;
· экспериментальное исследование модели;
· операция перехода от модели к объекту, т. е. экстраполяция ре-
зультатов, полученных при исследовании модели, на объект.
Как правило, в научном моделировании используется выясненная
аналогия, конкретными случаями которой являются, например, физиче-
ское подобие и физическая аналогия. Следует отметить, что условия
правомерности аналогии были разработаны не столько в логике и мето-
дологии, сколько в специальной инженерно-математической теории по-
добия, лежащей в основе современного научного моделирования.
Теория подобия формулирует условия, при которых обеспечива-
ется правомерность перехода от высказываний о модели к высказыва-
ниям об объекте как в том случае, когда модель и объект принадлежат
к одной и той же форме движения (физическое подобие), так и в том
случае, когда они принадлежат к различным формам движения материи
(физическая аналогия). Такими условиями являются выясненные и со-
блюдаемые при моделировании критерии подобия. Так, например, при
гидравлическом моделировании, в основе которого лежат механические
законы подобия, обязательно соблюдаются геометрическое, кинемати-
ческое и динамическое подобия. Геометрическое подобие предполагает
постоянное соотношение между соответствующими линейными разме-
рами объекта и модели, их площадями и объемами; кинематическое по-
добие основано на постоянном соотношении скоростей, ускорений
и промежутков времени, в течение которых сходные частицы описыва-
ют геометрически подобные траектории; наконец, модель и объект бу-
дут динамически подобны, если отношения масс и сил будут постоян-
ны. Можно предположить, что соблюдение указанных соотношений
обусловливает получение достоверных знаний при экстраполяции дан-
ных модели на объект [105; с. 122–134].
Рассмотренные эмпирические методы познания дают фактуальное
знание о мире или факты, в которых фиксируются конкретные, непосред-
ственные проявления действительности. Термин «факт» неоднозначен. Он
может употребляться как в значении некоторого события, фрагмента дей-
ствительности, так и в значении особого рода эмпирических высказыва-
ний – фактофиксирующих предложений, содержанием которых он являет-
ся. В отличие от фактов действительности, которые существуют незави-
симо от того, что о них думают люди, и поэтому не являются ни истинны-
ми, ни ложными, факты в форме предложений допускают истинностную
оценку. Они должны быть эмпирически истинными, т. е. их истинность
устанавливается опытным, практическим путем.
Не всякое эмпирическое высказывание получает статус научного
факта, а точнее, предложения, фиксирующего научный факт. Если выска-
зывания описывают лишь единичные наблюдения, случайную эмпириче-
скую ситуацию, то они образуют некоторый набор данных, которые не
обладают необходимой степенью общности. В естественных науках и в
ряде социальных, например: экономике, демографии, социологии, как
правило, имеет место статистическая обработка некоторого множества
данных, позволяющая снять содержащиеся в них случайные элементы и
вместо множества высказываний о данных получить высказывание-
резюме об этих данных, которое и приобретает статус научного факта.
Как знание научные факты отличаются высокой степенью (веро-
ятностью) истинности, поскольку в них фиксируется «непосредственно
данное», описывается (а не объясняется или интерпретируется) непо-
средственно сам фрагмент действительности. Факт дискретен, а следо-
вательно, до известной степени локализован во времени и пространстве,
что придает ему определенную точность, и тем более потому, что он –
«очищенное» от случайностей статистическое резюме эмпирических
данных или знание, отражающее типичное, существенное в объекте. Но
научный факт одновременно и относительно истинное знание, он не аб-
солютен, но релятивен, т. е. способен к дальнейшему уточнению, изме-
нению, поскольку «непосредственно данное» включает элементы субъ-
ективного; описание никогда не может быть исчерпывающим; изменя-
ются и сам объект, описываемый __________в факте-знании, и язык, на котором
осуществляется описание. Будучи дискретным, научный факт вместе
с тем включен в изменяющуюся систему знания, исторически изменяет-
ся и само представление о том, что есть научный факт.
Поскольку в структуру научного факта входит не только та ин-
формация, которая зависит от чувственного познания, но и ее рацио-
нальные основания, то встает вопрос о роли и формах этих рациональ-
ных компонент. Среди них логические структуры, понятийный аппарат,
в том числе математический, а также философско-методологические
и теоретические принципы и предпосылки. Особо важную роль играют
теоретические предпосылки получения, описания и объяснения (интер-
претации) факта. Без таких предпосылок часто нельзя даже обнаружить
те или иные факты, а тем более понять их. Наиболее известные из исто-
рии науки примеры – это обнаружение астрономом И. Галле планеты
Нептун по предварительным расчетам и предсказаниям У. Леверье; от-
крытие химических элементов, предсказанных Д. И. Менделеевым
в связи с созданием им периодической системы; обнаружение позитро-
на, теоретически рассчитанного П. Дираком, нейтрино, предсказанного
В. Паули.
В естествознании факты, как правило, предстают уже в «теорети-
ческих одеждах», так как исследователи пользуются приборами, в кото-
рых, по сути дела, опредмечены теоретические схемы; соответственно,
эмпирические результаты подвергаются теоретическому истолкованию.
Однако при всей важности этих моментов они не должны быть абсолю-
тизированы. Как показывают исследования, на любом этапе развития
той или иной естественной науки можно обнаружить обширный слой
фундаментальных эмпирических фактов и закономерностей, которые
еще не осмыслены в рамках обоснованных теорий.
Так, один из наиболее фундаментальных астрофизических фактов
расширения Метагалактики был установлен в качестве «статистическо-
го резюме» многочисленных наблюдений явления «красного смещения»
в спектрах удаленных галактик, проводившихся с 1914 г., а также ин-
терпретации этих наблюдений как обусловленных эффектом Доплера.
Определенные теоретические знания из физики для этого, разумеется,
были привлечены, но «включение этого факта в систему знания о Все-
ленной произошло независимо от разработки теории, в рамках которой
он был понят и объяснен, т. е. теории расширяющейся Вселенной, тем
более что она появилась много лет спустя после первых публикаций об
открытии красного смещения в спектрах спиральных туманностей. Тео-
рия А. А. Фридмана помогла правильно оценить этот факт, который во-
шел в эмпирические знания о Вселенной до и независимо от нее» [40; с. 98].
Это говорит об относительной самостоятельности и ценности эмпириче-
ского базиса научно-познавательной деятельности, «на равных» взаимо-
действующего с теоретическим уровнем познания.
Методы построения