Уровни научного познания

В современном естествознании обычно выделяют эмпирический и теоретический уровень научного исследования.

На эмпирическом, или опытном, уровне используются главным образом методы, опирающиеся на чувственно наглядные приемы и способы познания, к которым относятся систематические наблюдения, сравнение и аналогия.

На эмпирическом и теоретическом уровнях используется понятийный аппарат мышления — понятия, суждения, умозаключения.

Главная задача теоретического мышления — привести полученные данные в стройную систему и создать из них научную картину мира, лишенную логического противоречия.

Эмпирический уровень познания

Эмпирическое познание имеет дело с фактами и их описанием. Проследим всю последовательность наблюдаемых действий.

Наблюдения и факты. Вся научная информация основана на наблюдениях и подвергается объективной проверке. Непосредственные наблюдения ограничиваются только ощущениями, полученными от пяти органов чувств (зрение, слух, обоняние, осязание, вкус).

Эти данные можно проверить. Наши органы чувств могут обманываться (зрительные и звуковые галлюцинации; в зависимости от условий — различное восприятие тепла и холода, вкусовых ощущений, запахов и т. д.).

На этих иллюзиях часто строятся фокусы. До того, как наблюдения станут фактом, они должны быть перепроверены. Наблюдения, выдержавшие проверку, становятся научным фактом.

Таким образом, простейшей формой познания действительности являются ощущения. Это чувственные образы, отражения, копии или снимки отдельных свойств предметов. Ощущения возникают под влиянием воздействия среды на органы чувств. Мы воспринимаем предметы как целостный образ (апельсин — желтый, твердый, имеющий запах, определенный вкус и т. д.).

Процессы ощущения и восприятия оставляют после себя “следы” в мозгу, который обладает способностью сохранять воздействие внешней среды и воспроизводить в нужный момент образы предметов. Это свойство называется памятью.

В результате восприятия внешних воздействий и сохранения их во времени памятью возникают представления — образы объектов, воздействующих на органы чувств человека.

Представление об объектах исследований — это промежуточная ступень при переходе от ощущений к мышлению — высшей ступени познания.

И хотя источник мышления — это ощущения и восприятия, оно выходит далеко за их границы и позволяет формировать знания о таких объектах, свойствах и явлениях, которые не доступны органам чувств.

То есть открывается путь для относительно самостоятельной теоретической деятельности, лишь косвенно связанной с эмпирическим познанием.

В ряду эмпирических методов познания важное значение занимает экспериментальный метод. Эксперимент специально ставится так, чтобы можно было наблюдать процессы и явления в условиях, меньше всего подверженных воздействию посторонних факторов. Часто в эксперименте применяется контроль.

В эксперименте должны быть представлены группы (а не отдельные особи, предметы) и они должны пройти проверку на воспроизводимость (например, растения, получающие или не получающие азот).

Теоретический уровень познания

Отдельные наблюдения и эксперименты отвечают на строго конкретные вопросы. Затем из отдельных кирпичиков информации складывается целое здание — теория.

Однако при построении теории, как правило, используется уже другие, более высокие уровни познания, так называемые методы теоретического познания. Они включают формализацию, абстрагирование, индукцию и дедукцию, анализ и синтез, моделирование.

Формализация — отображение результатов мышления в точных понятиях и утверждениях. Формализация ведет к созданию определенного языка науки. Это прежде всего математический аппарат в физике, определенная символика в химии и т. д.

Абстрагирование — отвлечение от несущественных свойств и отношений изучаемого явления. Процесс абстрагирования является необходимым условием образования самых различных понятий. Осуществляемое логическими средствами выделение в предмете существенных сторон и связей — все это результаты абстрактного мышления.

Индукция и дедукция — это двуединый процесс логического мышления. Методы дедукции и индукции не противостоят, а дополняют друг друга.

Индукция — один из типов умозаключения и метод исследования. Как форма умозаключения индукция обеспечивает возможность перехода от единичных фактов к общим положениям.

В качестве метода исследования индукция понимается как путь опытного изучения явлений, в ходе которого от отдельных фактов совершается переход к общим положениям. В реальном познании индукция всегда выступает в единстве с дедукцией.

Дедукция — один из основных способов рассуждения (умозаключения) и методов исследования. Под дедукцией в широком смысле понимается любой вывод вообще.

В более специфическом и наиболее употребительном смысле — доказательство или выведение утверждения (следствия) из одного или нескольких других утверждений (посылок) на основе законов логики.

В случае дедуктивного вывода следствия содержатся в посылках в скрытом виде, и они должны быть извлечены из них в результате применения методов логического анализа.

Анализ и синтез — в самом общем значении — процессы мысленного или фактического разложения целого на составные части и воссоединения целого из частей.

Логический анализ заключается в мысленном расчленении исследуемого объекта на составные части и является методом получения новых знаний. Расчленение целого на составные части позволяет выявить строение исследуемого объекта, его структуру. Цель анализа — познание частей как элементов сложного целого.

Синтез, напротив, — объединение в единое целое частей, свойств, отношений, выделенных в процессе анализа. Синтез дополняет анализ и находится с ним в неразрывном единстве.

Моделирование — воспроизведение характеристик некоторого объекта на другом объекте, специально созданном для их изучения. Этот последний называется моделью.

Потребность в моделировании возникает тогда, когда исследование непосредственно самого объекта невозможно, затруднительно, дорого, требует слишком длительного времени.

Между моделью и объектом должно существовать известное подобие. Оно может заключаться либо в сходстве физических характеристик модели объекта, либо в сходстве функций, осуществляемых моделью и объектом, либо в тождестве математического описания “поведения” объекта и его модели.

В каждом конкретном случае модель может выполнять свою роль тогда, когда степень ее соответствия объекту определена достаточно строго.

В зависимости от природы модели и тех сторон объекта, которые в ней воплощаются, различают модели “физические” и “математические”. “Математическое” моделирование, в отличие от “физического”, может быть осуществлено в виде характеристик иной, чем у моделируемого объекта, физической природы.

Обязательно лишь, чтобы известные стороны модели описывались той же математической формулой, что и моделируемые свойства объекта.

В наши дни широкое распространение получило моделирование на электронно-вычислительных машинах. Основные достоинства такого рода моделей — их универсальность, удобство, быстрота и относительная дешевизна исследования.