Теоретические и эмпирические методы исследования

Что такое методы научного познания

🤔 Определение

Научное познание — процесс получения объективных, достоверных знаний о реальности с помощью специальных методов.

Метод представляет собой совокупность правил, приемов, операций, применяемых для изучения явлений.

Все методы научного познания условно делятся на две группы: эмпирические и теоретические. Их тесное взаимодействие является ключом к успешному развитию любой области знаний.

Эмпирические методы научного познания

Эмпирические методы направлены на непосредственное изучение объектов исследования посредством органов чувств или специальных приборов. Их основная задача — сбор фактов для дальнейшего теоретического анализа.

Главными эмпирическими методами являются: наблюдение, описание, измерение и эксперимент.

Наблюдение

🤔 Определение

Наблюдение — основной метод эмпирического исследования, целенаправленное и организованное восприятие изучаемого объекта или явления.

Виды наблюдений:

• Прямое (непосредственное) и косвенное (с приборами). Например, астроном ведет прямое наблюдение звезд, а археолог использует косвенное радиоуглеродное датирование артефактов.
• Систематическое научное и несистематическое повседневное. Например, метеоролог систематически отслеживает погодные изменения по приборам, а человек несистематически наблюдает природные явления вокруг.
• Полевое (в естественных условиях) и лабораторное (в специально созданной обстановке). Например, этолог использует полевое наблюдение за поведением животных в дикой природе, а психолог проводит лабораторные наблюдения за реакциями испытуемых.

Описание

🤔 Определение

Описание — фиксация данных наблюдения средствами естественного или специального языка (слова, числа, графики, формулы). Это способ представить чувственную информацию в рациональной форме.

Виды описаний:

• Качественное (словесное) описывает сам объект, его свойства и характеристики без числовых показателей. Например, биолог дает качественное описание нового вида растения.
• Количественное использует точные цифры и числовые значения, полученные путем измерений. Например, физик дает количественное описание траектории движения тела через систему координат.

Измерение

🤔 Определение

Измерение — процедура определения численного значения некоторой величины посредством ее сравнения с выбранной единицей измерения. Это базовый метод эмпирического познания.

Виды измерений:

• Прямое — непосредственное сравнение измеряемой величины с единицей (измерение длины линейкой).
• Косвенное — определение искомой величины по результатам измерения других, связанных с ней величин (нахождение скорости по пути и времени).

📖 Примеры измерений:

• В физике — измерение массы, длины, времени, температуры и др. величин.
• В химии — измерение концентраций веществ, рН среды, энтальпии реакций.
• В психологии — измерение уровня интеллекта, личностных черт, времени реакции и т.д.

Измерения обеспечивают получение точных количественных данных, необходимых для анализа и построения теорий.

Эксперимент

🤔 Определение

Эксперимент — исследование изучаемого объекта путем его воспроизведения в специально созданных и контролируемых условиях. Это главный метод эмпирического познания.

Отличия эксперимента от наблюдения:

• активное вмешательство исследователя в процесс (а не пассивная регистрация);
• многократное воспроизведение явления в различных ситуациях;
• возможность изменения условий для всестороннего изучения факторов.

📖 Примеры знаменитых экспериментов:

• Галилей проводил эксперименты по изучению свободного падения тел, бросая их с Пизанской башни.
• Ватсон экспериментально показал условный рефлекс у собак, выработав реакцию на звонок.
• Павлов осуществил серию экспериментов по пищевым безусловным рефлексам у собак.

Эксперимент позволяет получать фундаментальные знания, проверять гипотезы, выявлять причинно-следственные связи между явлениями.

Теоретические методы научного познания

Теоретические методы направлены на рациональное осмысление эмпирических фактов с целью создания обобщающих концепций, теорий, законов. Они предполагают использование логических операций, абстрактного мышления, построение идеализированных объектов.

К главным теоретическим методам относятся: идеализация, формализация, аксиоматический, гипотетико-дедуктивный и метод мысленного эксперимента.

Идеализация и формализация

🤔 Определение

Идеализация — мысленное введение в теорию определенных упрощающих допущений, не имеющих прямых аналогов в реальности. Это позволяет выделить главные факторы и отвлечься от несущественных деталей.

🤔 Определение

Формализация — отображение содержательного знания в систему знаков, символов, формул для удобства логической обработки.

📖 Примеры

• В физике используются идеализированные понятия идеального газа, абсолютно черного тела, материальной точки. Законы физики формализуются в виде уравнений.
• В биологии применяется формальный язык последовательностей ДНК.
• В лингвистике строятся формальные грамматики для описания структуры естественных языков.
• В экономике используются формализованные модели рынка, спроса и предложения с идеализированными допущениями.

Идеализация и формализация служат инструментами упрощения и структурирования сложных явлений для их дальнейшего теоретического осмысления.

Аксиоматический метод

🤔 Определение

Аксиоматический метод — способ построения теоретического знания в виде логической системы на основе некоторых исходных постулатов (аксиом) и правил вывода.

Процедура выглядит следующим образом:

1. Формулируются первичные аксиомы — утверждения, принимаемые без доказательств.
2. Задаются правила логического вывода новых утверждений из аксиом.
3. Путем последовательного применения правил вывода развертывается вся теория.
4. Выводы теории интерпретируются и связываются с реальностью.
   

📖 Пример

Геометрия Евклида представляет собой аксиоматическую теорию, основанную на системе аксиом (постулатов) и правил вывода.

Аксиоматический метод обеспечивает строгость, логическую непротиворечивость и обоснованность получаемых результатов.

Гипотетико-дедуктивный метод

🤔 Определение

Гипотетико-дедуктивный метод — путь движения от эмпирических фактов к теоретическим обобщениям посредством выдвижения гипотез и их дальнейшей дедуктивной проверки.

Этапы гипотетико-дедуктивного метода:

1. На основе имеющихся данных формулируется гипотеза — предположение о причинах изучаемого явления.
2. Из гипотезы дедуктивно выводятся следствия — утверждения о новых фактах.
3. Выведенные следствия проверяются эмпирически (наблюдениями, экспериментами).
4. При подтверждении — гипотеза принимается как теория, иначе — отвергается или корректируется.

📖 Примеры применения:

• На основе наблюдений планетных орбит Кеплером были выдвинуты гипотезы об эллиптических орбитах, а затем создана теория движения планет.
• Изучив многочисленные факты изменчивости и распространения видов, Дарвин сформулировал гипотезу естественного отбора и развил эволюционную теорию происхождения видов.

Гипотетико-дедуктивный метод интегрирует эмпирический и теоретический уровни познания в единый цикл научного исследования.

Метод мысленного эксперимента

🤔 Определение

Мысленный эксперимент — оперирование идеальными объектами, мысленное конструирование ситуаций и проведение умственных опытов в рамках воображаемой модели.

Особенности метода:

• отсутствие непосредственного воздействия на реальный объект;
• создание абстрактных идеализированных ситуаций с помощью продуктивного воображения;
• возможность экспериментировать с «невозможными» объектами (идеальный газ, абсолютно черное тело).

Применение:

• На стадии выдвижения новых гипотез мысленные эксперименты служат средством первичной проверки идей.
• Позволяют заглянуть в предельные случаи, недоступные для реального эксперимента (сингулярность черных дыр, начальные моменты Большого Взрыва).

📖 Примеры

• мысленные опыты Галилея по изучению движения тел;
• мысленные путешествия к черным дырам при разработке общей теории относительности;
• геделевские мысленные эксперименты по обоснованию теоремы о неполноте.

Мысленный эксперимент является мощным эвристическим средством получения принципиально новых научных идей.

Взаимосвязь эмпирического и теоретического в науке

Эмпирические и теоретические методы тесно взаимосвязаны и дополняют друг друга в процессе научного познания. Их совместное использование образует единый циклический процесс исследования:

1. Сбор эмпирических фактов посредством наблюдения, описания, измерения, эксперимента.
2. Обобщение эмпирических данных в гипотезе на теоретическом уровне (индукция).
3. Дедуктивный вывод новых следствий из принятой гипотезы и построение теории.
4. Эмпирическая проверка выведенных следствий, уточнение или опровержение теории.
5. На основе новых эмпирических данных — дальнейшее уточнение и развитие теории.

Примеры такого цикличного взаимодействия эмпирического и теоретического методов:

• Создание закона всемирного тяготения Ньютоном: эмпирические факты (наблюдения Кеплера) => гипотеза о причине движения тел => математическая теория тяготения => проверка предсказаний теории новыми наблюдениями.
• Разработка периодического закона Д.И. Менделеевым: эмпирические данные о свойствах химических элементов => выдвижение гипотезы о периодичности => создание периодической системы => теоретическое предсказание новых элементов с последующим открытием.
• Формирование теории эволюции Ч. Дарвином: многолетние эмпирические наблюдения фактов изменчивости и распространения видов => гипотеза естественного отбора => развернутая теория происхождения видов путем естественного отбора => проверка следствий теории новыми открытиями в биологии, палеонтологии, генетике.

Без солидного эмпирического базиса теории оказываются оторванными от реальности. Но и чистый эмпиризм без теоретических обобщений малоэффективен. Поэтому тесное взаимодействие эмпирического и теоретического уровней познания является фундаментальным условием получения новых достоверных научных знаний.

Подведем итоги

В этой статье мы подробно рассмотрели теоретические и эмпирические методы научного познания, особенности их применения и взаимосвязь:

• Эмпирические методы (наблюдение, описание, измерение, эксперимент) обеспечивают сбор фактических данных об изучаемых объектах и явлениях посредством прямого или опосредованного восприятия.
• Теоретические методы (идеализация, формализация, аксиоматический, гипотетико-дедуктивный, мысленный эксперимент) направлены на рациональное осмысление эмпирических фактов для построения обобщающих концепций, теорий, законов.

Эмпирические методы формируют фактологическую базу для последующего теоретического анализа и выводов. В свою очередь, теории указывают направления для новых эмпирических исследований.

Таким образом, эмпирический и теоретический уровни научного познания образуют единый цикл, в котором они находятся в тесном взаимодействии и дополняют друг друга. Движение по этому циклу — от эмпирических фактов к теоретическим обобщениям, а затем к новым эмпирическим проверкам — является фундаментальным условием развития науки и получения достоверного объективного знания.

Вопросы для самопроверки

1. Дайте определения эмпирическому и теоретическому методам научного познания. В чем состоит их главное различие?
2. Перечислите и кратко опишите основные виды эмпирических методов исследования, приведя конкретные примеры.
3. Раскройте суть и опишите процедуру применения любого из теоретических методов научного познания на примере.
4. Объясните роль наблюдения, описания и измерения в эмпирических исследованиях. Приведите иллюстрирующие примеры.
5. Почему эксперимент считается главным эмпирическим методом? Подробно раскройте его отличия от наблюдения и основные этапы проведения.
6. Проиллюстрируйте на конкретных примерах из истории науки цикличную взаимосвязь эмпирического и теоретического уровней познания.