Одним из важнейших методов эмпирического исследования является эксперимент. Слово это латинского происхождения. Буквально означает «проба, опыт». Эксперимент представляет собой испытание изучаемых явлений в контролируемых и управляемых условиях. Экспериментатор старается выделить изучаемое явление в чистом виде, чтобы было как можно меньше препятствий в получении искомой информации.
Эксперимент включает несколько этапов:
1. Подготовительный. На этом этапе эксперимента происходит тщательный отбор объекта, чтобы исключить влияние второстепенных факторов, подбираются соответствующие приборы.
2. Второй этап связан с проведением самого эксперимента.
3. Третий этап состоит в регистрации полученных данных. Эта операция производится с помощью органов чувств и соответствующих приборов.
4. Заключительной стадией эксперимента является интерпретация результатов, т.е. объяснение полученных данных.
Эксперимент как метод познания используют тогда, когда необходимо получить знания о неизвестных свойствах объекта (исследовательский эксперимент) или проверить истинность тех или иных теоретических утверждений (проверочный).
Особым видом эксперимента является модельное экспериментирование. В модельном эксперименте используют не оригинал, а модель. Модель может иметь физическую, математическую или иную природу. Важно, чтобы полученные сведения можно было транслировать на оригинал. Это возможно только в том случае, если свойства модели релевантны, т.е. соответствуют оригиналу. Однако полного совпадения модели и оригинала добиться невозможно, поэтому, изучая модель, нельзя получить столь же точного знания как при изучении оригинала. Но бывает, что экспериментирование с оригиналом невозможно по каким-то причинам, тогда исследователи стараются извлечь максимум информации путём изучения модели. Гидростроители, например, прежде чем возводить плотину, проводят эксперимент в стенах НИИ. Что касается математического моделирования, то оно позволяет относительно быстро проанализировать различные варианты развития изучаемого процесса. Математическое моделирование – это метод, находящийся на стыке эмпирического и теоретического. То же самое относится и к так называемым мыслительным экспериментам, когда мысленно рассматриваются различные ситуации и их возможные последствия.
Важнейшим моментом эксперимента являются измерения. Они позволяют получать количественные данные. Измерение предполагает выбор определённого эталона или единицы измерения. Выбор единицы измерения задаёт масштаб измерений интересующего признака. Измерение позволяет свести к минимуму субъективный произвол исследователя.
Второй метод, который часто применяется на эмпирическом уровне,– наблюдение. Причём следует различать наблюдение как часть эксперимента и наблюдение как самостоятельный метод познания, используемый в различных областях знания. Главное различие между наблюдением и экспериментом состоит в том, что в эксперименте создаются условия искусственно, а в наблюдении процессы протекают в естественных условиях.
Наблюдение – это активный познавательный процесс. В нём субъект всегда имеет некоторую мыслительную программу действий и осуществляет соответствующую интерпретацию полученных фактов. Процесс наблюдения предполагает отбор фактов, чтобы не принять за достоверную информацию только кажущуюся таковой. По этой причине в наблюдении большое внимание уделяют репрезентативности фактов, которая означает их соответствие изучаемому объекту.
Научное наблюдение предполагает использование приборов.Прибор представляет собой материальную конструкцию, которая опосредствует связь между субъектом и объектом познания. Применение приборов повышает качество и надёжность наблюдения и значительно расширяет возможности человека в получении эмпирической информации.
Вместе с тем применение приборов может и искажать информацию об объекте, т.к. он при своём взаимодействии с объектом оказывает на него воздействие и приводит к изменению состояния объекта. В макромире влияние приборов на объект не столь существенно, а в микромире оно может привести к существенным изменениям свойств и состояний.
В процессе наблюдения используются сравнение и измерение.
Сравнение представляет собой познавательную операцию выявления сходства или различий объектов. Сравнение возможно производить только по отношению к однородным предметам. Причём предметы, сравнимые по одному какому-нибудь признаку, могут быть несравнимыми по другим признакам.
К методам теоретического познания относят:
- формализацию;
- аксиоматический метод;
- гипотетико-дедуктивный;
- описательный;
- метод восхождения от абстрактного к конкретному.
Формализация представляет собой отображение знания в знаково-символическом виде, или формализованном языке, который создаётся для точного фиксирования знаний и практически исключает неоднозначное понимание, возможное при использовании естественного вербального языка. В формализованных языках науки каждый символ является строго однозначным. Однако метод формализации имеет свои границы применения. В любой науке остаётся определённый срез знаний, который не поддаётся формализации. Австрийский логик и математик XX в. Гёдель с помощью теоремы, получившей его имя, доказал принципиальную невозможность полной формализации научных знаний.
Аксиоматический метод предполагает построение научной теории в виде системы аксиом и правил вывода, которые позволяют логическим путём получить доказательство теоретического положения (теоремы). Аксиома – это положение, принимаемое без логического доказательства. Аксиомы не должны противоречить друг другу. Желательно, чтобы они были независимы друг от друга, тогда их можно анализировать отдельно и обстоятельно. Аксиоматический метод тоже ограничен. Гёдель доказал, что в любой непротиворечивой аксиоматической системе всегда имеются утверждения, которые не выводятся из аксиом. Для их вывода необходимы дополнительные аксиомы и так до бесконечности. Кроме того, аксиоматический метод обладает высшей степенью строгости, поэтому его требования не всегда выполнимы даже в математике, которая применяет его с большим успехом.
В логико-математических науках и в информатике наряду с аксиоматическим методом применяют конструктивистский метод. Он предполагает построение теории не с аксиом, а с понятий, правомерность которых считается интуитивно оправданной. Задаются правила построения новых теоретических конструктов, а статус научности придаётся лишь тем конструктам, которые действительно удалось построить. Построение математических символов, в частности геометрических фигур, может осуществляться на бумаге. Понятие актуально бесконечно большого числа не принимается, т.к. его нельзя построить. В науке считается, что конструктивистский метод является наилучшим средством против логических противоречий.
В естествознании широко применяется гипотетико-дедуктивный метод. В отличие от аксиом математики и логики гипотезы, которые выступают основанием естественно-научной теории, нуждаются в экспериментальной проверке. Так как этот метод основан на выведении (дедукции) знания из гипотез, не имеющих ещё статуса научного факта, то выводы, получаемые путём применения такого метода, имеют вероятностный характер.
Разновидностью гипотетико-дедуктивного метода является математическая гипотеза, в которой в качестве гипотезы выступают некоторые уравнения, отражающие определённое состояние объектов.