Спостереження – це чуттєве (переважно – візуальне) відображення
предметів і явищ зовнішнього світу. Спостереження – це цілеспрямоване
вивчення предметів, яке опирається в основному на такі чуттєві здатності
людини, як відчуття, сприйняття, уявлення; в ході спостереження ми
отримуємо знання про зовнішні сторони, властивості і ознаки розглянутого
об'єкта. Це – вихідний метод емпіричного пізнання, що дозволяє отримати
деяку первинну інформацію про об'єкти навколишньої дійсності.
19 Про цю модель – див. далі в підрозділі 5.2.
Наукове спостереження(на відміну від повсякденних спостережень) характеризується рядом особливостей:
– цілеспрямованістю (спостереження повинно проводитися для вирішення поставленого завдання дослідження, а увага спостерігача фіксуватися тільки на явищах, пов'язаних із цим завданням);
– планомірністю (спостереження повинно проводитися суворо за планом, складеним виходячи з завдання дослідження);
– активністю (дослідник повинен активно шукати, виділяти потрібні йому моменти в спостережуваному явищі, залучаючи для цього свої знання і досвід, використовуючи різні технічні засоби спостереження).
Наукові спостереження завжди супроводжуються описомоб'єкта пізнання. Емпіричний опис – це фіксація засобами природної або штучної мови відомостей про об'єкти, даних у спостереженні. За допомогою опису чуттєва інформація перекладається на мову понять, знаків, схем, малюнків, графіків і цифр, приймаючи тим самим форму, зручну для подальшого раціонального оброблення. Остання необхідна для фіксування тих властивостей, сторін досліджуваного об'єкта, які становлять предмет дослідження. Описи результатів спостережень утворюють емпіричний базис науки, опираючись на який дослідники створюють емпіричні узагальнення, порівнюють досліджувані об'єкти за тими або іншими параметрами, проводять класифікацію їх за певними властивостями, характеристикам, з'ясовують послідовність етапів їхнього становлення і розвитку.
Майже кожна наука проходить зазначену первинну, “описову” стадію розвитку. При цьому основні вимоги, які висуваються до наукового опису, спрямовані на те, щоб він був якомога повним, точним і об'єктивним. Опис повинен давати достовірну і адекватну картину самого об'єкта, точно відображати досліджувані явища. Важливо, щоб поняття, використовувані для опису, завжди мали чіткий і однозначний зміст. При розвитку науки, зміні її основ, змінюються засоби опису, часто створюється нова система понять.
При спостереженні відсутня діяльність, спрямована на перетворення, зміну об'єктів пізнання. Це обумовлюється низкою обставин: недоступністю цих об'єктів для практичного впливу (наприклад, спостереження віддалених космічних об'єктів), небажаністю, виходячи з цілей дослідження, втручання в спостережуваний процес (фенологічні, психологічні та ін. спостереження), відсутністю технічних, енергетичних, фінансових або інших можливостей постановки експериментальних досліджень об'єктів пізнання.
За способом проведення спостереження можуть бути безпосередніми і опосередкованими.
При безпосередніх спостереженняхті або інші властивості, сторони об'єкта відображаються, сприймаються органами чуття людини. Такого роду спостереження дали чимало корисного в історії науки. Відомо,
наприклад, що спостереження положення планет і зірок на небі, що проводилися протягом більше двадцяти років Тихо Браге з неперевершеною для неозброєного ока точністю, виявилися емпіричною основою для відкриття І. Кеплером його знаменитих законів.
Хоча безпосереднє спостереження продовжує відігравати важливу роль в сучасній науці, однак найчастіше наукове спостереження буває опосередкованим, тобто проводиться з використанням тих чи інших технічних засобів. Поява і розвиток таких засобів багато в чому визначили те величезне розширення можливостей методу спостережень, що відбулося за останні чотири століття.
Якщо, наприклад, до початку XVII ст. астрономи спостерігали за небесними тілами неозброєним оком, то винахід Галілеєм у 1608 році оптичного телескопа підняв астрономічні спостереження на новий, набагато вищий щабель. А створення в наші дні рентгенівських телескопів і виведення їх у космічний простір на борту орбітальної станції (рентгенівські телескопи можуть працювати тільки за межами земної атмосфери) дозволило проводити спостереження за такими об'єктами Всесвіту (пульсари, квазари), які ніяким іншим шляхом вивчати було б неможливо.
Розвиток сучасного природознавства пов'язаний з підвищенням ролі так званих непрямих спостережень. Так, об'єкти і явища, досліджувані ядерною фізикою, не можуть прямо спостерігатися ні за допомогою органів чуття людини, ні за допомогою найдосконаліших приладів. Наприклад, при вивченні властивостей заряджених частинок за допомогою камери Вільсона ці частинки сприймаються дослідником побічно – за такими видимими їхніми проявами, як утворення треків, що складаються з безлічі крапельок рідини.
При цьому будь-які наукові спостереження, хоча вони опираються в першу чергу на роботу органів чуття, потребують у той же час участі і теоретичного мислення. Дослідник, опираючись на свої знання, досвід, повинен усвідомити чуттєві сприйняття і виразити їх (описати) або в поняттях звичайної мови, або – більш суворо і скорочено – у певних наукових термінах, у певних графіках, таблицях, рисунках і под. Наприклад, підкреслюючи роль теорії в процесі непрямих спостережень, А. Ейнштейн в розмові з В. Гейзенбергом відмітив: «Можно ли наблюдать данное явление или нет — зависит от вашей теории. Именно теория должна установить, что можно наблюдать, а что нельзя» [3].
Спостереження можуть нерідко відігравати важливу евристичну роль у науковому пізнанні. У процесі спостережень можуть бути відкриті зовсім нові явища, що дозволяють обґрунтувати ту чи іншу наукову гіпотезу.
З усього вищесказаного виходить, що спостереження є досить важливим методом емпіричного пізнання, що забезпечує збирання великого обсягу інформації про навколишній світ. Як показує історія
науки, при правильному використанні цього методу він виявляється досить плідним.
Вимірювання
Більшість наукових спостережень (а тим більше – наукових експериментів) містить у собі проведення різних вимірювань. Вимірювання– це процес, що полягає у визначенні кількісних значень тих чи інших властивостей, сторін досліджуваного об'єкта, явища за допомогою спеціальних технічних пристроїв (приладів).
В основі операції вимірювання лежить порівнянняоб'єктів за якими-небудь подібними властивостями або сторонами з еталонним об'єктом. Щоб здійснити таке порівняння, необхідно мати певні одиниці вимірювання, наявність яких дає можливість виразити досліджувані властивості з боку їхніх кількісних характеристик. В свою чергу, це дозволяє широко використовувати в науці математичні засоби і створює передумови для математичного вираження емпіричних залежностей. Порівняння однак використовується не тільки в зв'язку з вимірюванням, про що буде сказано докладніше в підрозділі 4.4.
Важливою стороною процесу вимірювання є методикайого проведення. Вона являє собою сукупність прийомів, що використовують певні принципи і засоби вимірювання. Під принципами вимірювання в цьому випадку мають на увазі певні явища, що покладені в основу вимірювань (наприклад, вимірювання температури з використанням термоелектричного ефекту).
Існує кілька видів вимірювань. Виходячи з характеру залежності вимірюваної величини від часу, вимірювання поділяють на статичні і динамічні. При статичних вимірюванняхвеличина, яку ми вимірюємо, залишається сталою в часі (вимірювання розмірів тіл, сталого тиску і под.). До динамічногоналежать такі вимірювання, в процесі яких вимірювана величина змінюється в часі (вимірювання вібрації, пульсуючих тисків і под.).
За способом отримання результатів розрізняють вимірювання прямі і непрямі. У прямих вимірюванняхшукане значення вимірюваної величини отримується шляхом безпосереднього порівняння її з еталоном або видається вимірювальним приладом. При непрямому вимірюваннішукану величину визначають на основі відомої математичної залежності між цією величиною та іншими величинами, одержуваними шляхом прямих вимірювань (наприклад, знаходження питомого електричного опору провідника за його опором, довжиною і площею поперечного перерізу). Непрямі вимірювання широко використовуються в тих випадках, коли шукану величину неможливо або занадто складно виміряти безпосередньо, або коли пряме вимірювання дає менш точний результат.
З прогресом науки просувається вперед і вимірювальна техніка. Поряд з вдосконаленням існуючих вимірювальних приладів, що працюють
на основі традиційних стійких принципів (заміна матеріалів, з яких зроблені деталі приладу, внесення в його конструкцію окремих змін і т. д.), відбувається перехід на принципово нові конструкції вимірювальних пристроїв, обумовлені новими теоретичними передумовами. В останньому випадку створюються прилади, в яких знаходять реалізацію нові наукові досягнення. Так, наприклад, розвиток квантової фізики істотно підвищив можливості вимірювання з високим ступенем точності. Використання ефекту Мессбауера дозволяє створити прилад з роздільною здатністю порядку 10–13 % вимірюваної величини. Добре розвинене вимірювальне приладобудування, різноманітність методів і високі характеристики засобів вимірювання сприяють прогресу в наукових дослідженнях. В свою чергу, розв’язання наукових проблем, як ми вже відзначали вище, часто відкриває нові шляхи вдосконалювання самих вимірювань.