95424

Уровни научных исследований. Эмпирический уровень

Доклад

Логика и философия

Непосредственные наблюдения в истории науки постепенно сменились наблюдениями с помощью все более совершенных приборов - телескопов микроскопов фотокамер и т. Но даже закон обобщающий какие-то наблюдения и эксперименты сам по себе это еще не теория.

Русский

2015-09-23

58.5 KB

4 чел.

29. Уровни научных исследований. Эмпирический уровень.

Если мы заботливо отделяем теоретические проблемы от практических, то не для того, чтобы пренебречь последними, а, наоборот, для того, чтобы быть в состоянии разрешить их лучше.

                                                                   Э. Дюркгейм

Принято выделять эмпирический и теоретический уровни исследований.

На эмпирическом уровне применяют такие методы исследования: наблюдение, эксперимент, индукция, огрубленная аналогия, пробная классификация (иногда к эмпирическому уровню относят только наблюдение и эксперимент). 

Благодаря эмпирической основе возникают гипотезы и  «предтеории» (предварительные теории), которые еще в немалой степени опираются на произвольные допущения и веру.

Остановлюсь для примера на таком методе, как наблюдение.

Проводя наблюдение, целенаправленно отслеживают процессы и объекты, получая и уточняя научные факты,  проверяя или дальше развивая научные гипотезы и теории.

Непосредственные наблюдения в истории науки постепенно сменились наблюдениями с помощью все более совершенных приборов - телескопов, микроскопов, фотокамер и т.п.

Затем появился еще более опосредованный метод наблюдений. Он позволил не только приближать, увеличивать или запечатлевать изучаемый объект, но и преобразовывать информацию, недоступную нашим органам чувств, в доступную для них форму. В этом случае прибор-посредник играет роль не только "посыльного", но и "переводчика". Так, радиолокаторы трансформируют улавливаемые радиолучи в световые импульсы, которые могут видеть и наши глаза.

Порою сталкиваешься с упрощенными представлениями об эмпирическом уровне. Однако этому уровню соответствует не только подготовительная работа для «высокой теории», но и выведение закономерностей и тенденций, описывающих экспериментальные данные1.

Но даже закон, обобщающий какие-то наблюдения и эксперименты, сам по себе  – это еще не теория. Почему? Рассмотрим такой пример. Когда-то существовали разрозненные наблюдения, позволявшие делать такие не связанные между собой выводы: «железные стержни при нагревании расширяется», «свинцовые слитки при нагревании расширяется» и т.п. Со временем удалось сформулировать обобщающий закон, который гласил: «тела при нагревании расширяются». Но этот закон только описывал соответствующие процессы, не давая им объяснения.

Описание достаточно для понимания процессов внутри данной области исследования. Объяснение выводит понимание на смысловой метауровень (оно как бы поднимает описание, превращая его в составной элемент гораздо более обширной и информационно емкой познавательной модели).

В то же время различие между эмпирическим и теоретическим уровнями не абсолютно, а относительно – зона взаимного перехода не имеет четких границ.

Ведь теоретизирование не только продолжает путь, подсказанный эмпирией, но и предшествует ей в форме интуитивного предпонимания.

Английский генетик Р. Э. Фишер отмечал, что Мендель сначала интуитивно проник в «душу фактов2» и лишь затем спланировал серию многолетних опытов так, чтобы озарившая его идея выявилась наилучшим образом.

К методам исследования на теоретическом уровне относятся: дедукция, аксиоматика, формализация, восхождение от абстрактного к конкретному, анализ, синтез, единство исторического и логического, классификация, теоретическое моделирование,  системный и функциональный методы и др.

Величайшие открытия порой совершаются при более глубоком теоретическом рассмотрении давно известных наблюдений. Так, гелиоцентрическая система Коперника появилась спустя много веков после геоцентрической системы Птолемея, но не опиралась ни на какие новые эмпирические данные.

В то же время умелое сочетание эмпирического и теоретического уровней исследования окупается сторицей.

В связи с этим показательна история, которая произошла с П.Л. Капицей3, когда он работал в Великобритании. Получив звание доктора, он вступил в профессиональный союз научных работников и подписал обязательство, согласно которому не имел права бесплатно консультировать промышленных клиентов. Более того, вознаграждение за консультацию не должно было опускаться ниже определенной суммы, соответствующей ученому званию.

Как-то раз одна из фирм попросила П.Л. Капицу, чей авторитет был очень велик, помочь устранить вибрацию новой модели турбины. Осмотрев ротор разобранной турбины и провернув его, Капица ударил куда-то молотком. Когда турбину вновь собрали и запустили, она уже не вибрировала. Благодарные клиенты спросили, сколько стоит оказанная услуга. Ответ был предельно четок: "1000 фунтов". Довольные клиенты не возражали, но спросили, что им лучше написать в финансовом отчете.

"Напишите так - сказал знаменитый физик. - Удар молотком -   1 фунт; знание того, куда ударить, - 999 фунтов". Понимающие толк в юморе англичане согласились…

И в гораздо более сложных проблемных ситуациях П.Л. Капица не раз демонстрировал, к каким блестящим результатам приводит умелое сочетание теоретического и эмпирического уровня исследований.

В дальнейшем, рассматривая метод герменевтического круга, мы убедимся, что эмпирические и теоретические исследования, своеобразно чередуясь, взаимно уточняют друг друга.


Роль наблюдения и эксперимента в научном познании

 Наблюдение - это преднамеренное, направленное восприятие, имеющее целью выявление сущности, свойств и отношений объекта познания. Оно может быть непосредственным и опосредованным приборами. Наблюдение приобретает научное значение, когда оно в соответствии с исследовательской программой позволяет отобразить объекты с наибольшей точностью и может быть многократно повторено при варьировании условий. Но человек не может ограничиться ролью только наблюдателя: наблюдение только фиксирует то, что дает сама жизнь, а исследование требует эксперимента

Эксперимент - метод эмпирического познания, при помощи которого в контролируемых и управляемых условиях (зачастую специально конструируемых) получают знание относительно связей (чаще всего причинных) между явлениями и объектами или обнаруживают новые свойства объектов или явлений.

Эксперименты могут быть натурными и мысленными.

Натурный эксперимент проводится с объектами и в ситуациях самой изучаемой действительности и предполагает, как правило, вмешательство экспериментатора в естественный ход событий.

Мысленный эксперимент (Галилей) предполагает задание условной ситуации, проявляющей интересующие исследователя свойства, и оперирование идеализированными объектами (последние зачастую специально конструируются для этих целей).

В мысленном эксперименте ученый в уме оперирует определенными образами, мысленно ставит идеализированный объект в определенные условия.

Промежуточный статус носят модельные эксперименты, проводимые с искусственно созданными моделями (которым могут соответствовать, а могут и не соответствовать какие-либо реальные объекты и ситуации), но которые предполагают реальное изменение этих моделей

Структура эксперимента:

  •  теоретические основы эксперимента - научные теории, гипотезы;
  •  математическая основа - приборы;
  •  непосредственное осуществление эксперимента;
  •  экспериментальное наблюдение;
  •  количественный и качественный анализ результатов эксперимента,
  •  их теоретическое обобщение.

Эксперименты бывают:

исследовательские - когда пытаются обнаружить у объекта не известные ранее свойства для продуцирования знания, не вытекающего из наличного

проверочные - когда необходимо проверить правильность гипотез или каких-либо теоретических построений

демонстрационные - когда в учебных целях "показывают" какое-либо явление.

Эксперимент позволяет:

изучать явление в "чистом" виде, когда искусственно устраняются побочные (фоновые) факторы;

исследовать свойства предмета в искусственно создаваемых экстремальных условиях или вызывать явления, в естественных режимах слабо или вообще не проявляющиеся;

планомерно изменять и варьировать различные условия для получения искомого результата;

многократно воспроизводить ход процесса в строго фиксируемых и повторяющихся условиях.

По логической структуре эксперименты делятся на: параллельные (когда процедура экспериментирования основана на сравнении двух групп объектов или явлений, одна из которых испытала воздействие экспериментального фактора - экспериментальная группа, а другая нет - контрольная группа); последовательные (в которых нет контрольной группы, а замеры делаются на одной и той же группе до и после введения экспериментального фактора).

Эксперимент проводится для решения определенных познавательных задач, продиктованных состоянием теории, но и сам порождает новые проблемы, требующие своего разрешения в последующих экспериментах, т.е. является и мощным генератором нового знания.

Он ведет свое начало от исследований Галилея и основанной после его смерти Флорентийской академии опыта. Теоретически Э. был обоснован впервые в работах Ф. Бэкона, последующая разработка идей которого связана с именем Милля. Монопольное положение Э. было поставлено под сомнение только в 20 в. прежде всего в социогуманитарном знании, а также в связи с феноменологическим, а затем и герменевтическим поворотом в философии и науке, с одной стороны, и тенденцией к предельной формализации (математизации) естествознания - с другой (появление и рост удельного веса математических модельных экспериментов).

Необходимым условием научного исследования является установление фактов.

Факт - это явление материального или духовного мира, ставшее удостоверенным достоянием нашего сознания, зафиксированность какого-либо предмета, явления, свойства или отношения. Самое характерное для научного факта - его достоверность. Факт должен быть осмыслен, обоснован. Из соответственного подбора фактов можно построить любую теорию.

Эмпирическое знание: данные наблюдения, эмпирические факты, эмпирические законы. Методы научно-эмпирического исследования.

В структуре научного знания выделяют прежде всего два уровня знания – эмпирический и теоретический. Им соответствуют два взаимосвязанных, но в то же время специфических вида познавательной деятельности: эмпирическое и теоретическое исследование. Эмпирическое знание имеет сложную структуру и можно выделить по меньшей мере два подуровня: наблюдений и эмпирических фактов.

Данные наблюдения содержат первичную информацию, которую мы получаем непосредственно в процессе наблюдения за объектом. Эта информация дана в особой форме – в форме непосредственных чувственных данных субъекта наблюдения, которые фиксируются в форме протоколов наблюдения. Протоколы наблюдения выражают информацию, получаемую наблюдателем, в языковой форме. В протоколах указывается кто осуществляет наблюдение, с помощью каких приборов, даются характеристики прибора.

Это не случайно, поскольку в данных наблюдений наряду с объективной информацией о явлениях содержится некоторый пласт субъективной информации, зависящий от условий наблюдения, приборов и т.д. Приборы могут давать ошибки, поэтому данные наблюдения еще не являются достоверным знанием, и на них на может опираться теория. Базисом теории являются эмпирические факты. В отличии от данных наблюдения – это всегда достоверная, объективная информация; это такое описание явлений и связей м/у ними, где сняты субъективные наслоения. Поэтому переход от наблюдений к фактам сложный процесс. Этот процесс предполагает следующие познавательные операции. (1) рациональную обработку данных наблюдения и поиск в них устойчивого, инвариантного содержания. Для формирования факта необходимо сравнить наблюдения выделить повторяющиеся, устранить случайные и с погрешностью. (2) для установления факта необходимо истолкование выявляемого в наблюдениях инвариантного содержания.

В процессе такого истолкования широко используются ранее полученные теоретические знания. В формировании факта участвуют знания, которые проверены независимо от теории, а факты дают стимул для образования новых теоретических знаний, которые в свою очередь, если они достоверны, могут снова участвовать в формировании новейших фактов, и т.п.  Избр Библ асп МГУ .

1 При обработке результатов, описывающих массовые явления, часто используют статистический метод. Изучая таким образом расположение звезд в галактике, выявили, что многие из них – двойные, тройные и более «кратные». Теоретико-вероятностные соображения подсказали, что простой гравитационный захват может лишь частично описать эту картину. Значит, скорее всего, между кратными звездами – генетическое родство. Так, эмпирические данные, в которых обнаружилась определенная тенденция, дали богатую пищу для размышлений и создания более глубокой теории звездной эволюции.

2 Выражение выдающегося математика и физика Анри Пуанкаре.

3 Капица Петр Леонидович (1894-1984), российский физик и инженер, член Лондонского Королевского общества (1929), академик АН СССР (1939), Герой Социалистического Труда (1945, 1974). Труды по физике магнитных явлений, физике и технике низких температур, квантовой физике конденсированного состояния, электронике и физике плазмы. В 1922-1924 разработал импульсный метод создания сверхсильных магнитных полей. В 1937 открыл сверхтекучесть жидкого гелия. Нобелевская премия (1978). Государственная премия СССР (1941, 1943). Золотая медаль им. Ломоносова АН СССР (1959). Медали Фарадея (Англия, 1943), Франклина (США, 1944), Нильса Бора (Дания, 1965), Резерфорда (Англия, 1966), Камерлинг-Оннеса (Нидерланды, 1968).


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

20735. Группа движений. Классификация 115.5 KB
  Классификация Движение такое преобразование плоскости которое сохраняет расстояние между любыми двумя точками. Это определение отличается от определений поворота симметрии и переноса тем что не является конструктивным нельзя определить как выполнять движение. Теорема: каковы бы ни были два прямоугольных декартовых репера и существует движение переводящее так что ориентация сохраняется. Если оба репера ориентированы одинаково то движение не изменяет ориентацию фигур иначе меняет на противоположную.
20736. Трехмерное евклидово пространство. Скалярное, векторное и смешанное произведение векторов. Приложение к решению задач 55.5 KB
  Скалярное векторное и смешанное произведение векторов. Основные отношения сумма векторов скалярное произведение умножение вектора на число. Аксиомы: аксиомы линейных векторов аксиома размерности аксиомы скалярного произведения. Линейное векторное пространство называется евклидовым если каждым двум векторам a и b этого пространства поставлено в соответствие число α называемое скалярным произведением этих векторов.
20737. Система аксиом Вейля трехмерного евклидова пространства и ее непротиворечивость 101 KB
  Геометрия Вопрос №11 Система аксиом Вейля трехмерного евклидова пространства и ее непротиворечивость Пусть трехмерное векторное пространство на полем вещественных чисел а непустое множество элементы которого называются точками. Предполагается также что дано множество отображений каждое из которых является отображением вида . Множество называется трехмерным вещественным евклидовым пространством если выполнены следующие аксиомы. Множество является множеством положительноопределенных билинейных форм таких что если то где .
20738. Линейные отображения (операторы). Матрица линейного оператора. Собственные векторы и собственные значения. Характеристическое уравнение 147 KB
  Матрица линейного оператора. Ядром линейного оператора называется Образом линейного оператора называется Ядро Образ Теорема. Каждый вектор разложим по базису B: Столбцы матрицы линейного оператора представляют собой координатные столбцы образов базисных векторов относительно данного базиса.АBfматрица линейного оператора.
20739. Ранг матрицы 107.5 KB
  Вопрос №11 Ранг матрицы. Столбцевым рангом матрицы называют ранг системы столбцов. Строчечным рангом матрицы называют равный столбцевому для произвольной матрицы. Согласно теореме можно говорить просто о ранге матрицы не уточняя о ранге системы строк или столбцов идет речь.
20741. Решение системы линейных уравнений методом последовательного исключения переменных. Структура множества решений системы линейных уравнений 50.5 KB
  Решение системы линейных уравнений методом последовательного исключения переменных. Структура множества решений системы линейных уравнений Метод Жордана – ГауссаМЖГ. Каждое элементарное преобразование системы является равносильным Докво: 1 – равносильное преобразование. x1xn – решение Каждому элементарному преобразованию СЛАУ соответствует элементарное преобразование строк расширенной матрицы системы.
20742. Кольцо. Примеры колец. Простейшие свойства колец. Подкольцо. Гомоморфизмы и изоморфизмы колец 128 KB
  Подкольцо. Алгебра называется кольцом если: 1 абелева группа. Если ассоциативный группоид полугруппа то ассоциативное кольцо. Если моноид существует то ассоциативное кольцо с единицей.
20743. Векторное (линейное) пространство. Линейная зависимость и независимость системы векторов. Базис и ранг конечной системы векторов. Базис и размерность векторного пространства 63.5 KB
  Векторноелинейноепространство. Совокупность всех nмерных векторов образует nмерное пространство ОПР2:S={a1a2ak} произвольная система векторов nмерного пространства Система векторов называется линейно зависимой если не все равны 0такие чтодействительные числа1. Если 1 выполняется только в том случае когда все числа то система векторов называется линейно независимой. Свойства линейно зависимыхнезависимыхсистем: 1Система векторов S линейно зависима тогда и только тогда когда существует вектор линейно выражающийся через...