Узнайте здесь технологию http://modkartina.ru/proizvodstvo/ изготовления модульных картин.
    Главная
    Теория познания
    Динамика науки
    Контакты

Эмпирическое исследование

Любое научное исследование начинается со сбора, систематизации и обобщения фактов. Понятие "факт" имеет следующие основные значения:

1) Некоторый фрагмент действительности, объективные события, результаты, относящиеся либо к объективной реальности ("факты действительности"), либо к сфере сознания и познания ("факты сознания").
2) Знание о каком-либо событии, явлении, достоверность которого доказана, т.е. синоним истины.
3) Предложение, фиксирующее эмпирическое знание, т.е. полученное в ходе наблюдений и экспериментов.

Второе и третье из названных значений резюмируются в понятии "научный факт". Последний становится таковым тогда, когда он является элементом логической структуры конкретной системы научного знания, включен в эту систему. Данное обстоятельство всегда подчеркивали выдающиеся ученые. "Мы должны признать - отмечал Н. Бор, - что ни один опытный факт не может быть сформулирован помимо некоторой системы понятий". Луи де Бройль писал о том, что "результат эксперимента никогда не имеет характера простого факта, который нужно только констатировать. В изложении этого результата всегда содержится некоторая доля истолкования, следовательно, к факту всегда примешаны теоретические представления.
А. Эйнштейн считал предрассудком убеждение в том, будто факты сами по себе, без свободного теоретического построения, могут и должны привести к научному познанию. Собрание эмпирических фактов, как бы обширно оно ни было, без "деятельности ума" не может привести к установлению каких-либо законов и уравнений.
В понимании природы факта в современной методологии науки выделяются две крайние тенденции: фактуализм и теоретизм. Если первый подчеркивает независимость и автономность фактов по отношению к различным теориям, то второй, напротив, утверждает, что факты полностью зависят от теории и при смене теорий происходит изменение всего фактуального базиса науки. Верное решение проблемы состоит в том, что научный факт, обладая теоретической нагрузкой, относительно независим от теории, поскольку в своей основе он детерминирован материальной действительностью.
Парадокс теоретической нагруженности фактов разрешается следующим образом. В формировании факта участвуют знания, которые проверены независимо от теории, а факты дают стимул для образования новых теоретических знаний. Последние в свою очередь (если они достоверны) могут снова участвовать в формировании новейших фактов, и т.д.
В научном познании факты играют двоякую роль: во-первых, совокупность фактов образует эмпирическую основу для выдвижения гипотез и построения теорий; во-вторых, факты имеют решающее значение в подтверждении теорий (если они соответствуют совокупности фактов) или их опровержении (если тут нет соответствия). Расхождение отдельных или нескольких фактов с теорией не означает, что последнюю надо сразу отвергнуть. Только в том случае, когда все попытки устранить противоречие между теорией и фактами оказываются безуспешными, приходят к выводу о ложности теории и отказываются от нее. В любой науке следует исходить из данных нам фактов, которые необходимо признавать, независимо от того, нравятся они нам или нет.
Говоря о важнейшей роли фактов в развитии науки, В. И. Вернадский писал: "Научные факты составляют главное содержание научного знания и научной работы. Они, если правильно установлены, бесспорны и общеобязательны. Наряду с ними могут быть выделены системы определенных научных фактов, основной формой которых являются эмпирические обобщения.
Итак, научный факт – это удостоверенный наукой и общественной практикой фрагмент знания, отражающий свойства материального и духовного мира.
Факты - это тот основной фонд науки, который отличает науку от философии и религии. Ни философия, ни религия таких фактов и обобщений не создают. 
Недопустимо "выхватывать" отдельные факты, а необходимо стремиться охватить по возможности все факты (без единого исключения). Факты должны быть взяты в целостной системе, в их взаимосвязи.
Впрочем не следует и "гнаться" за бесконечным числом фактов, а, собрав определенное их количество, необходимо в любом случае включить собранную систему фактов в какую-то концептуальную систему, чтобы придать им смысл и значение.
Ученый не вслепую ищет факты, а всегда руководствуется при этом определенными целями, задачами, идеями и т.п. Таким образом, эмпирический опыт никогда - тем более в современной науке - не бывает слепым: он планируется, конструируется теорией, а факты всегда так или иначе теоретически нагружены. Поэтому исходный пункт, начало науки - это, строго говоря, не сами по себе предметы, не голые факты (даже в их совокупности), а теоретические схемы, "концептуальные каркасы действительности".
Согласно К. Попперу, абсурдом является вера в то, что мы можем начать научное исследование с "чистых наблюдений", не имея "чего-то похожего на теорию". Поэтому некоторая концептуальная точка зрения совершенно необходима.
Таким образом, мы "делаем" наш опыт. Именно теоретик указывает путь экспериментатору, причем теория господствует над экспериментальной работой от ее первоначального плана и до ее последних штрихов в лаборатории. Соответственно не может быть и "чистого языка наблюдений", так как все языки "пронизаны теориями".

Эмпирические факты образуют эмпирический базис, на который опираются научные теории.
Факты фиксируются в языке науки в высказываниях типа: "сила тока в цепи зависит от сопротивления проводника"; "в созвездии Девы вспыхнула сверхновая звезда"; "более половины опрошенных в городе недовольны экологией городской среды" и т.п.
Внутреннюю структуру эмпирического уровня образуют по меньшей мере два подуровня: а) непосредственные наблюдения и эксперименты, результатом которых являются данные наблюдения; б) познавательные процедуры, посредством которых осуществляется переход от данных наблюдения к эмпирическим зависимостям и фактам.

Возможно выделить проблему: как осуществляется переход от данных наблюдения к эмпирическим фактам и что гарантирует объективный статус научного факта? Этот вопрос и сейчас далек от своего окончательного решения.
В попытке разъяснения этого вопроса обратимся к осмыслению метода наблюдения. Отметим, что научное наблюдение носит деятельностный характер, предполагая не просто пассивное созерцание изучаемых процессов, а их особую предварительную организацию, обеспечивающую контроль за их протеканием.
Деятельностная природа эмпирического исследования на уровне наблюдений наиболее отчетливо проявляется в ситуациях, когда наблюдение осуществляется в ходе реального эксперимента. По традиции эксперимент противопоставляется наблюдению вне эксперимента. Отметим, что сердцевиной эмпирического исследования является эксперимент – испытание изучаемых явлений в контролируемых и управляемых условиях. Различие между эксперементированием и наблюдением в том, что условиями эксперимента управляют, а в наблюдении процессы предоставлены естественному ходу событий. Не отрицая специфики этих двух видов познавательной деятельности, следует обратить внимание на их общие родовые признаки.
Для этого целесообразно вначале более подробно рассмотреть, в чем заключается особенность экспериментального исследования как практической деятельности. Экспериментальная деятельность представляет собой специфическую форму природного взаимодействия, и взаимодействующие в эксперименте фрагменты природы всегда предстают как объекты с функционально выделенными свойствами.
В развитых формах эксперимента такого рода объекты изготовляются искусственно. К ним относятся в первую очередь приборные установки, с помощью которых проводится экспериментальное исследование. Например, в современной ядерной физике это могут быть установки, приготовляющие пучки частиц, стабилизированные по определенным параметрам (энергия, пульс, поляризация); мишени, бомбардируемые этими пучками; приборы, регистрирующие результаты взаимодействия пучка с мишенью. Для наших целей важно уяснить, что само изготовление, выверка и использование таких установок аналогичны операциям функционального выделения свойств у объектов природы, которыми оперирует исследователь.
С таких позиций вполне правомерно рассматривать объекты природы, включенные в экспериментальную ситуацию, как "квазиприборные" устройства независимо от того, получены они искусственным путем или естественно возникли в природе независимо от деятельности человека.
В свете сказанного специфика эксперимента, отличающая его от взаимодействий в природе "самой по себе", может быть охарактеризована так, что в эксперименте взаимодействующие фрагменты природы всегда выступают в функции приборных подсистем. Деятельность по "наделению" объектов природы функциями приборов можно называть созданием приборной ситуации.
Объект исследования всегда представлен не отдельным элементом (вещью) внутри приборной ситуации, а всей ее структурой.
Соответствующий объект исследования  может быть выявлен только через структуру отношений, участвующих в эксперименте природных фрагментов.
 Так, в известных опытах по обнаружению комптон-эффекта предмет исследования - "корпускулярные свойства рентгеновского излучения, рассеянного на свободных электронах" - определялся через взаимодействие потока рентгеновского излучения и рассеивающей его графитной мишени при условии регистрации излучения особым прибором. И только структура отношений всех этих объектов (включая прибор для регистрации) репрезентирует исследуемый срез действительности. Такого рода фрагменты реальных экспериментальных ситуаций, использование которых задает объект исследования, можно называть в дальнейшем объектами оперирования.
Научные наблюдения всегда целенаправленны и осуществляются как систематические наблюдения, а в систематических наблюдениях субъект обязательно конструирует приборную ситуацию. Что же касается случайных наблюдений, то для исследования их явно недостаточно. Случайные наблюдения могут стать импульсом к открытию тогда и только тогда, когда они переходят в систематические наблюдения. Несмотря на различия между экспериментом и наблюдением, они предстают как формы практически деятельностного отношения субъекта к объекту. Теперь остается доказать, что систематические наблюдения предполагают конструирование приборной ситуации. Для этого мы специально рассмотрим такие наблюдения, где заведомо невозможно реальное экспериментирование с изучаемыми объектами. К ним относятся, например, наблюдения в астрономии.
Рассмотрим один из типичных случаев эмпирического исследования в современной астрономии - наблюдение за поляризацией света звезд в облаках межзвездной пыли, проводившееся с целью изучения магнитного поля Галактики.
Задача состояла в том, чтобы выяснить, каковы величина и направление напряженности магнитного поля Галактики. При определении этих величин в процессе наблюдения использовалось то свойство частиц межзвездной пыли, что они ориентированы магнитными силовыми линиями Галактики. В свою очередь об этой ориентации можно было судить изучая эффекты поляризации света, проходящего через облако пыли. Тем самым параметры поляризованного света, регистрируемые приборами на Земле, позволяли получить сведения об особенностях магнитного поля Галактики.
Нетрудно видеть, что сам процесс наблюдения предполагал здесь предварительное конструирование приборной ситуации из естественных объектов природы. Звезда, излучающая свет, функционировала как приготовляющая подсистема, частицы пыли, ориентированные в магнитном поле Галактики, играли роль рабочей подсистемы, и лишь регистрирующая часть была представлена приборами, искусственно созданными в практике. В результате объекты: "звезда как источник излучения", "облако межзвездной пыли", "регистрирующие устройства на Земле" - образовывали своего рода гигантскую экспериментальную установку, "работа" которой позволяла изучить характеристики магнитного поля Галактики.
В зависимости от типа исследовательских задач в астрономии конструируются различные типы приборных ситуаций. Они соответствуют различным методам наблюдения и во многом определяют специфику каждого такого метода. Для некоторых методов приборная ситуация выражена настолько отчетливо, что аналогия между соответствующим классом астрономических наблюдений и экспериментальной деятельностью прослеживается с очевидностью. Так, например, при определении угловых размеров удаленных космических объектов - источников излучения - широко используется метод покрытия наблюдаемого объекта Луной. Дифракция излучения на краях Луны позволяет с большой точностью определить координаты соответствующего источника. Таким путем были установлены радиокоординаты квазаров, исследован характер рентгеновского излучения Крабовидной туманности (был получен ответ на вопрос, является ли источником радиоизлучения вся туманность, либо внутри нее находится точечный рентгеновский источник); этот метод широко применяется при определении размеров некоторых астрономических объектов. Во всех наблюдениях такого типа Луна используется в качестве передвижного экрана и служит своеобразной "рабочей подсистемой" в приборной ситуации соответствующих астрофизических опытов.
Правда, можно указать и на такие виды систематических наблюдений в астрономии, которые на первый взгляд весьма далеки от аналогии с экспериментом. В частности, при анализе простейших форм астрономического наблюдения, свойственных ранним этапам развития астрономии, нелегко установить, как конструировалась в них приборная ситуация. Тем не менее здесь все происходит аналогично уже рассмотренным случаям. Так, уже простое визуальное наблюдение за перемещением планеты на небесном своде предполагало, что наблюдатель должен предварительно выделить линию горизонта и метки на небесном своде (например, неподвижные звезды), на фоне которых наблюдается движение планеты. В основе этих операций по существу лежит представление о небесном своде как своеобразной проградуированной шкале, на которой фиксируется движение планеты как светящейся точки (неподвижные же звезды на небесном своде играют здесь роль средств наблюдения). Причем по мере проникновения в астрономическую науку математических методов градуировка небесного свода становится все более точной и удобной для проведения измерений. Уже в IV столетии до н.э. в египетской и вавилонской астрономии возникает зодиак, состоящий из 12 участков по 30 градусов, как стандартная шкала для описания движения Солнца и планет. Использование созвездий зодиака в функции шкалы делает их средствами наблюдения, своеобразным приборным устройством, позволяющим точно фиксировать изменение положения Солнца и планет.
 Не только в эксперименте, но и в процессе научного наблюдения природа дана наблюдателю не в форме созерцания, а в форме практики. Исследователь всегда выделяет в природе (или создает искусственно из ее материалов) некоторый набор объектов, фиксируя каждый из них по строго определенным признакам, и использует их в качестве средств эксперимента и наблюдения (приборных подсистем).
Случайные наблюдения - это суть наблюдения в условиях, когда приборная ситуация и изучаемый в опыте объект еще не выявлены. Регистрируется лишь конечный результат взаимодействия, который выступает в форме эффекта, доступного наблюдению. Однако неизвестно, какие именно объекты участвуют во взаимодействии и что вызывает наблюдаемый эффект. Структура ситуации наблюдения здесь не определена, а поэтому неизвестен и предмет исследования. Вот почему от случайных наблюдений сразу невозможен переход к более высоким уровням познания, минуя стадию систематических наблюдений. Случайное наблюдение способно обнаружить необычные явления, которые соответствуют новым характеристикам уже открытых объектов либо свойствам новых, еще не известных объектов. В этом смысле оно может служить началом научного открытия. Но для этого оно должно перерасти в систематические наблюдения. Такой переход предполагает построение приборной ситуации и четкую фиксацию объекта, изменение состояний которого изучается в опыте. Так, например, когда К.Янский в опытах по изучению грозовых помех на межконтинентальные радиотелефонные передачи случайно натолкнулся на устойчивый радиошум, не связываемый ни с какими земными источниками, то это случайное наблюдение дало импульс серии систематических наблюдений, конечным итогом которых было открытие радиоизлучения области Млечного Пути. Характерным моментом в осуществлении этих наблюдений было конструирование приборной ситуации.
Главная задача здесь состояла в том, чтобы определить источник устойчивого радиошума. После установления его внеземного происхождения решающим моментом явилось доказательство, что таким источником не являются Солнце, Луна и планеты. Наблюдения, позволившие сделать этот вывод, были основаны на применении двух типов приборной ситуации. Во-первых, использовалось вращение Земли, толща которой применялась в наблюдении в функции экрана, перекрывающего в определенное время суток Солнце, Луну и планеты (наблюдения показали, что в моменты такого перекрытия радиошум не исчезает). Во-вторых, в наблюдении исследовалось поведение источника радиошума при перемещении Солнца, Луны и планет на небесном своде относительно линии горизонта и неподвижных звезд. Последние в этой ситуации были использованы в качестве реперных точек (средств наблюдения), по отношению к которым фиксировалось возможное перемещение источника радиошума. Вся эта серия опытов позволила в конечном итоге идентифицировать положение источника с наблюдаемыми в каждый момент времени суток и года положениями на небосводе Млечного Пути.
Характерно, что в последнем шаге исследований К.Янского уже была четко обозначена предметная структура наблюдения, в рамках которой изучаемый эффект (радиошум) был представлен как радиоизлучение Млечного Пути. Было выделено начальное состояние объекта эмпирического знания - положение источника радиошума на небесном своде в момент T1, конечное состояние - положение источника в момент T2 и приборная ситуация (в качестве средств исследования фиксировались: небесный свод с выделенным на нем расположением звезд, линия горизонта, Земля, вращение которой обеспечивало изменение положений радиоисточника по отношению к наблюдателю, и наконец, приборы - регистраторы радиоизлучения). Наблюдения с жестко фиксированной структурой названного типа позволили раскрыть природу случайно обнаруженного эффекта радиоизлучения Млечного Пути.
Путь от случайной регистрации нового явления к выяснению основных условий его возникновения и его природы проходит через серию наблюдений, которые отчетливо предстают в качестве квазиэкспериментальной деятельности.
Важно обратить внимание на следующее обстоятельство. Само осуществление систематических наблюдений предполагает использование теоретических знаний. Они применяются и при определении целей наблюдения, и при конструировании приборной ситуации. В примере с открытием Янского систематические наблюдения были целенаправлены теоретическими представлениями о существовании разнообразных космических источников радиоизлучения. В примере с исследованием магнитного поля Галактики при конструировании приборной ситуации в явном виде использовались представления классической теории электромагнитного поля (рассмотрение поля как конфигурации силовых линий, применение законов поляризации света и т.п.).
Все это означает, что наблюдения не являются чистой эмпирией, а несут на себе отпечаток предшествующего развития теорий.
В еще большей мере это относится к следующему слою эмпирического познания, на котором формируются эмпирические зависимости и факты.
Процедуры перехода к эмпирическим зависимостям и фактам
Переход от данных наблюдения к эмпирическим зависимостям и научному факту предполагает элиминацию из наблюдений содержащихся в них субъективных моментов (связанных с возможными ошибками наблюдателя, случайными помехами, искажающими протекание изучаемых явлений, ошибками приборов) и получение достоверного объективного знания о явлениях.
Такой переход предполагает довольно сложные познавательные процедуры. Чтобы получить эмпирический факт, необходимо осуществить по меньшей мере два типа операций. Во-первых, рациональную обработку данных наблюдения и поиск в них устойчивого, инвариантного содержания. Для формирования факта необходимо сравнить между собой множество наблюдений, выделить в них повторяющиеся признаки и устранить случайные возмущения и погрешности, связанные с ошибками наблюдателя. Если в процессе наблюдения производится измерение, то данные наблюдения записываются в виде чисел. Тогда для получения эмпирического факта требуется определенная статистическая обработка результатов измерения, поиск среднестатистических величин в множестве этих данных.
Если в процессе наблюдения применялись приборные установки, то наряду с протоколами наблюдения всегда составляется протокол контрольных испытаний приборов, в котором фиксируются их возможные систематические ошибки. При статистической обработке данных наблюдения эти ошибки также учитываются, они элиминируются из наблюдений в процессе поиска их инвариантного содержания.
Поиск инварианта как условия формирования эмпирического факта свойствен не только естественно-научному, но и социально-историческому познанию. Скажем, историк, устанавливающий хронологию событий прошлого, всегда стремится выявить и сопоставить множество независимых исторических свидетельств, выступающих для него в функции данных наблюдения.
Во-вторых, для установления факта необходимо истолкование выявляемого в наблюдениях инвариантного содержания. В процессе такого истолкования широко используются ранее полученные теоретические знания.
Показательным в этом отношении является открытие в астрономии таких необычных космических объектов, как пульсары.
Летом 1976 года аспирантка известного английского радиоастронома Э. Хьюиша, мисс Белл, случайно обнаружила на небе радиоисточник, который излучал короткие радиоимпульсы. Многократные систематические наблюдения позволили установить, что эти импульсы повторяются строго периодически, через 1,33 сек. Первая интерпретация этого инварианта наблюдений была связана с гипотезой об искусственном происхождении сигнала, который посылает сверхцивилизация. Вследствие этого наблюдения засекретили, и почти полгода о них никому не сообщалось.
Затем была выдвинута другая гипотеза о естественном происхождении источника, подкрепленная новыми данными наблюдений (были обнаружены новые источники излучения подобного типа). Эта гипотеза предполагала, что излучение исходит от маленького, быстро вращающегося тела. Применение законов механики позволило вычислить размеры данного тела - оказалось, что оно намного меньше Земли. Кроме того, было установлено, что источник пульсации находится именно в том месте, где более тысячи лет назад произошел взрыв сверхновой звезды. В конечном итоге был установлен факт, что существуют особые небесные тела - пульсары, являющиеся остаточным результатом взрыва сверхновой звезды.
Установление этого эмпирического факта потребовало применения целого ряда теоретических положений (это были сведения из области механики, электродинамики, астрофизики и т.д.).
В обоих рассмотренных случаях факт был получен благодаря интерпретации данных наблюдения. Эту процедуру не следует путать с процессом формирования теории, которая должна дать объяснение полученному факту.
Установление факта, что катодные лучи являются электрически заряженными частицами, не является еще теорией, точно так же как факт обнаружения пульсаров не означал, что построена теория пульсаров.
Самое важное, что такая теория ко времени открытия пульсаров уже была создана. Это была теория нейтронных звезд, построенная нашим соотечественником, физиком Л.Д.Ландау. Однако пульсары были обнаружены независимо от этой теории, и сами первооткрыватели нового астрономического объекта никак не ассоциировали свое открытие с теорией нейтронных звезд. Понадобилось время, чтобы отождествить пульсары с нейтронными звездами, и только после этого новые факты получили теоретическое объяснение.