2.3. Методы и приемы естественнонаучных исследований

Понятие методологии и метода. В современном понимании методология — учение о структуре, логической организации, методах и средствах деятельности. В частности, методология естествознания — это учение о принципах построения, формах и способах естественнонаучного познания.

Метод — это совокупность приемов, или операций, практической или теоретической деятельности.

Метод неразрывно связан с теорией: любая система объективного знания может стать методом. Неразрывная связь метода и теории выра­жается в методологической роли естественнонаучных законов. Напри­мер, законы сохранения в естествознании составляют методологический принцип, требующий обязательного их учета при соответствующих тео­ретических операциях; рефлекторная теория высшей нервной деятельно­сти служит одним из методов исследования поведения животных и человека. Характеризуя роль правильного метода в научном познании, Фрэн­сис Бэкон (1561 — 1626) сравнивал его со светильником, освещающим путнику дорогу в темноте. Нельзя рассчитывать на успех в изучении ка­кого-либо вопроса, идя ложным путем. Метод сам по себе не предопре­деляет полностью успеха в естественнонаучном исследовании действительности: важен не только хороший метод, ной мастерство его при­менения.

Сравнение, анализ и синтез. Еще древние мыслители утверждали: сравнение — мать познания. Народ метко выразил это в пословице: «Не узнав горя, не узнаешь и радости». Нельзя узнать, что такое хорошо, не зная плохого, нельзя понять малого без большого и т.п. Все познается в сравнении.

Чтобы узнать, что представляет собой тот или иной предмет, необхо­димо, прежде всего, выяснить, в чем он сходен с другими предметами и чем отличается от них. Например, для определения массы какого-либо тела необходимо сравнить ее с массой другого тела, принятого за эталон, т.е. за образец меры. Такой процесс сравнения осуществляется путем взвешивания на весах.

Сравнение есть установление сходства и различия объектов.

Сравнение лежит в основе многих естественнонаучных измерений, составляющих неотъемлемую часть любых экспериментов. Сравнивая объекты между собой, человек получает возможность правильно познавать их и тем самым правильно ориентироваться в окружающем мире, це­ленаправленно воздействовать на него. Будучи необходимы- приемом познания, сравнение играет важную роль в практической деятельности человека и в естественнонаучном исследовании, когда сравниваются действительно однородные и близкие по своей сущности объекты.

Анализ представляет собой мысленное или реальное разложение объек­та на составляющие его части.

Будучи необходимым приемом познания, анализ в то же время является одним из элементов процесса познания.

Невозможно познать сущность объекта, только разлагая его на элементы, из которых он состоит: химик, по словам Гегеля, помещает мясо в свою реторту, подвергает его разнообразным операциям и затем говорит: я нашел, что оно состоит из кислорода, углерода, водорода и т.д. Но эти вещи уже не суть мясо. В каждой отрасли естествознания есть как бы сой предел членения объекта, за которым наблюдается иной мир свойств «за­кономерностей.

Когда путем анализа частности достаточно изучены, наступает следующая стадия познания:

синтез — объединение в единое целое расчлененных анализом элементов.

Анализ фиксирует в основном то специфическое, что отличает части друг от друга. Синтез вскрывает то общее, что связывает части в единое целое.

Человек разлагает объект на составные части для того, чтобы сначала обнаружить сами части, узнать, из чего состоит целое, а затем рассмот­реть его как состоящее из частей, но уже обследованных каждая в отдель­ности. Анализ и синтез находятся в диалектическом единстве между собой: в каждом своем движении наше мышление столь же аналитично, сколь и синтетично.

В мире происходят непрекращающиеся процессы разложения и со­единения: тела отталкиваются и притягиваются; химические элементы поступают в связь и разъединяются; в живом организме непрерывно осу­ществляются процессы ассимиляции и диссимиляции.

Абстрагирование, идеализация и обобщение. Каждый изучаемый объект характеризуется множеством свойств и связан множеством нитей с другими объектами. В процессе естественнонаучного познания возни­кает необходимость сконцентрировать внимание на одной какой-либо стороне или свойстве изучаемого объекта и отвлечься от ряда других его качеств или свойств.

Абстрагирование — мысленное выделение какого-либо предмета, в отвлечении от его связей с другими предметами, какого-либо свойства предмета и в отвлечении от других его свойств, какого-либо отношения предметов в отвлечении от самих предметов.

Первоначально абстрагирование выражалось в выделении руками, тором, орудиями труда одних предметов и отвлечении от других. Об этом свидетельствует и происхождение самого слова «абстрактный» — от лат. аbstractio удаление, отвлечение. Да и русское слово «отвлеченный» происходит от глагола «влачить».

Абстрагирование — это движение мысли вглубь предмета, выделение его существенных элементов. Например, чтобы данное свойство объ­екта рассматривалось как химическое, необходимо отвлечение, абстракция. В самом деле, к химическим свойствам вещества не относится изменение его формы, поэтому химик исследует медь, отвлекаясь от того, что именно из нее изготовлено.

В живой ткани логического мышления абстракции позволяют вос­произвести более глубокую и точную картину мира, чем это можно сделать с помощью восприятия.

Важным приемом естественно-научного познания мира является идеализация как специфический вид абстрагирования.

Идеализация — это мыслительное образование абстрактных объектов, не существующих и не осуществимых в действительности, но для которых имеются прообразы в реальном мире.

Идеализация — это процесс образования понятий, реальные прототи­пы которых могут быть указаны лишь с той или иной степенью прибли­жения. Примеры идеализированных понятий: «точка», т.е. объект, который не имеет ни длины, ни высоты, ни ширины; «прямая линия», «окружность», «точечный электрический заряд», «идеальный газ», «абсолютно черное тело» и др.

Важной задачей любого естественно-научного познания является

обобщение — процесс мысленного перехода от единичного к общему, от менее общего к более общему.

Можно привести множество примеров обобщения: мысленный пере­ход от понятия «треугольник» к понятию «многоугольник», от понятия «механическая форма движения материи» к понятию «форма движения материи», от суждения «этот металл электропроводен» к суждению «все металлы электропроводны», от суждения «механическая форма энергии превращается в тепловую» к суждению «всякая форма энергии превраща­ется в иную форму энергии» и т.п.

Абстрактное и конкретное. Процесс естественно-научного позна­ния осуществляется двумя взаимосвязанными путями: путем восхожде­ния от конкретного, данного в восприятии и представлении, к абстракци­ям и путем восхождения от абстрактного к конкретному. На первом пути наглядное представление «испаряется» до степени абстракции, на втором пути мысль движется снова к конкретному знанию, но уже к богатой совокупности многочисленных определений.

Под абстрактным понимается одностороннее, неполное отражение объ­екта в сознании. Конкретное же знание есть отражение реальной взаимосвязи элементов объекта в системе целого, рассмотрение его со всех сторон, в развитии, со всеми свойственными ему противоречиями.

Конкретное — результат научного исследования, отражение объективной действительности в системе понятий и категорий, теоретически осмысленное единство многообразного в объекте исследования. Мето­дом теоретического познания объекта как целого является восхождение от абстрактного к конкретному.

Аналогия. В природе самого понимания фактов лежит аналогия, связывающая нити неизвестного с известным. Новое легче осмысливается и понимается через образы и понятия старого, известного.

Аналогией называется вероятное, правдоподобное заключение о сходст­во двух предметов в каком-либо признаке на основании установленного их сходства в других признаках.

Заключение оказывается тем более правдоподобным, чем больше сходных признаков у сравниваемых предметов и чем эти признаки существеннее. Несмотря на то, что аналогии дают лишь вероятные заключения, они играют огромную роль в познании, так как ведут к образованию гипотез — научных догадок и предположений, которые в ходе последую­щего этапа исследований и доказательств могут превратиться в научные теории. Аналогия с тем, что нам известно, помогает понять то, что неиз­вестно. Аналогия с простым помогает понять более сложное. Аналогии с механизмом действия мышц, мозга, органов чувств животных и человека подтолкнули к изобретению многих технических сооружений: экскаваторов, роботов, логических машин и т.д.

Аналогия как метод чаще всего применяется в теории подобия, на которой основано моделирование.

Моделирование. В современной науке и технике все большее распространение получает

метод моделирования, сущность которого заключается в воспроизведении свойств объекта познания на специально устроенном его аналоге — модели.

Если модель имеет с оригиналом одинаковую физическую природу, то мы имеем дело с физическим моделированием. Модель может строиться по принципу математического моделирования, если она имеет' иную природу, но ее функционирование описывается системой уравне­ний, тождественной той, которая описывает изучаемый оригинал.

Моделирование широко применяется потому, что оно позволяет исследовать процессы, характерные для оригинала, в отсутствие самого оригинала и в условиях, не требующих его наличия. Это часто бывает не­обходимо из-за неудобства исследования самого объекта и по другим со­ображениям: дороговизна, недоступность, трудность доставки, необозримость его и т.п.

Ценность модели заключается в том, что ее значительно легче изгото­вить, с ней легче осуществить эксперименты, чем с оригиналом, и т.д.

В последнее время активно разрабатываются электронные модели­рующие устройства, в которых с помощью электронных процессов вое-; производится по заданной программе реальный процесс. Принцип моделирования составляет основу кибернетики. Моделирование применя­ется в расчетах траекторий баллистических ракет, в изучении режима работы машин и целых предприятий, в распределении материальных ре­сурсов и т.д.

Индукция и дедукция. В качестве метода естественно-научного исследования

индукцию можно определить как процесс выведения общего положения из наблюдения ряда частных единичных фактов.

Обычно различают два основных вида индукции: полную и непол­ную. Полная индукция — вывод какого-либо общего суждения о всех объектах некоторого множества на основании рассмотрения каждого объекта данного множества. Сфера применения такой индукции ограни­чена объектами, число которых конечно. На практике чаще применяется форма индукции, которая предполагает вывод обо всех объектах множе­ства на основании познания лишь части объектов. Такие выводы непол­ной индукции часто носят вероятностный характер. Неполная индукция, основанная на экспериментальных исследованиях и включающая теоре­тическое обоснование, способна давать достоверное заключение. Она называется научной индукцией. По словам известного французского физи­ка Луи де Бройля, индукция, поскольку она стремится раздвинуть уже су­ществующие границы мысли, является истинным источником действи­тельно научного прогресса. Великие открытия, скачки научной мысли вперед создаются, в конечном счете, индукцией — рискованным, но важ­ным творческим методом.

Дедукция — это процесс аналитического рассуждения от общего к част­ному или менее общему.

Началом (посылками) дедукции являются аксиомы, постулаты или просто гипотезы, имеющие характер общих утверждений, а кон­цом — следствия из посылок, теорем. Если посылки дедукции истинны, то истинны и ее следствия. Дедукция — основное средство доказательства. Применение дедукции позволяет вывести из очевидных истин знания, которые уже не могут с непосредственной ясностью постигаться нашим умом, однако представляются в силу самого способа их получения впол­не обоснованными и тем самым достоверными. Дедукция, проводящаяся по строгим правилам, не может приводить к заблуждениям.