Все темы. Лекция по дисциплине История и философия науки

• Название: Лекция по дисциплине История и философия науки
• Дата: 27.01.2023
• Размер: 1.24 Mb.
• Имя файла: Все темы.docx
• Тип: Лекция; #908092
• страница: 36 из 50

Эмпирические методы

Традиционно методы делят на эмпирические и теоретические. Первые ориентированы на непосредственный активный контакт субъекта и объекта познания, второй – на опосредованный, путем погружения объекта в теоретическую конструкцию (или их совокупность), например, формально- логическую, математическую, концептуальную. По сути, такая конструкция (план действий с идеальными сущностями) как априори, так и апостериори, присутствует и на эмпирическом уровне познания. Методы, также можно поделить на общенаучные, частнонаучные и сингулярные (специальные методики). К частнонаучным эмпирическим методам социально-гуманитар- ных наук относятся, например, анкетирование, интервьюирование, биографический метод, к теоретическим – герменевтический, типологи- ческий методы и т. д. Ниже проанализирует методы, которые есть основания отнести к общенаучным. На эмпирическом уровне – это наблюдение, экспе- римент, моделирование. Они тесно связаны с такими процедурами как описа- ние, сравнение, измерение и, соответственно, сопровождаются адекватными предметной области знаковыми системами.

Человек, имеющий органы чувств, «обречен» созерцать вещи и процес- сы, окружающие его. Такое созерцание – первая ступень к постижению мира. В отличие от спонтанного созерцания, наблюдение, хотя и осуществляется в естественных условиях, отличается наличием цели и плана, четко очерчен- ной предметностью, организацией, систематичностью, контролируемостью. В результате наблюдения чувственные данные творчески осмысливаются и интерпретируются, принимая форму иитерсубъективного стандартизирован- ного эмпирического высказывания.

Основные функции данного метода – эвристическая и приращение зна- ния. Несмотря на большую познавательную ценность эксперимента, в ряде наук (астрономия, геология, общественные и гуманитарный науки), данные наблюдения – основной источник исходной эмпирической информации. С помощью наблюдения также производится мониторинг, проверяются гипо- тезы и теории. Наблюдение – первый шаг к превращению внешнего, чувственно воспринимаемого мира, в идеальную сущность. Наблюдение, отмечает Г. И. Рузавин, является тем звеном, «которое связывает теорию с опытом, теоретические исследования с эмпирическими»¹.

Наблюдение – структурировано. Оно включает субъект, объект, условия проведения (в т. ч. пространственно-временные параметры), специальные средства, теоретический фон. Первые три элемента присутствуют и на обы- денном уровне познания. Именно наличие теоретических знаний определяет релевантность наблюдения, его селективный характер. Объект должен иден- тифицироваться, классифицироваться, анализироваться в некой нетривиаль- ной смысловой программе. «Даже случайное, на первый взгляд, наблюдение требует использования гипотезы для интерпретации воспринимаемого»². С помощью наличных теоретических знаний результаты наблюдения оцени- ваются и принимаются (или игнорируются). Наличие средств наблюдения – не только модификация чувственного восприятия. Это выход на уровень син- теза теоретической, технической мысли и практических навыков. Синтез упрощает дальнейшее движение к эксперименту.

За относительную автономию наблюдения, научная ценность которого гипертрофирована позитивистами, выступает Я. Хакинг. Он считает, что роль теории в науке – преувеличена. Неоправданно много снимания также уделяется лингвистической составляющей – предложениям о наблюдениях. Многие наблюдения – дотеоретические, никакой монолитной практики наблюдения не существует. Обеспечивать данные для проверки теории, или данные, на которых теория строится – не является функцией наблюдения. С его точки зрения, наблюдение – это искусство, многие гениальные экспе- риментаторы были плохими наблюдателями. К новому знанию приводят зафиксированные во время наблюдения детали, странности, неожиданные результаты, выдаваемые тем или иным элементом оборудования. Пример – открытие У. Гершелем инфракрасного излучения в 1800 г. Наблюдения, считает Хакинг, выполняют эвристическую функцию, они существенны для начала исследования, но редко подчиняют себе более позднюю работу³.

Классифицировать наблюдения можно по нескольким критериям – объекту (прямое и косвенное), отношению к классу изучаемых явлений (сплошное и выборочное), времени (прерывное и непрерывное), средствам (непосредственное и инструментальное). Наблюдение не изменяет структуру, свойства и функционирование объекта, если же это происходит – перед нами преобразующее наблюдение, переходящее в еще один целенаправленный род опыта – эксперимент (лат. experimentum – проба, опыт). Излишне напо- минать, что рождение науки происходит одновременно с открытием экспе- римента. Без него немыслима номология. «Цель всякой физической теории – описание экспериментально данных законов»¹, – пишет П. Дюгем.

В отличие от относительно пассивного и экстенсивного наблюдения, эксперимент – интенсивен. За счет познавательной сложности и активности, объем и качество информации, получаемый за единицу времени – увели- чивается. Во время эксперимента объект познается в искусственно заданных воспроизводимых, варьируемых, управляемых и контролируемых условиях. В результате выделяются существенные атрибуты и взаимосвязи, изучаемый объект предстает перед субъектом без «внешних примесей». Это позволяет провести аналогию с абстрагированием. Человек, по сути, создает новый вид реальности, которой может эффективно манипулировать в познавательных целях, следуя идеальному плану. Этим эксперимент отличается от наблю- дения, с которым имеет идентичную структуру. Разумеется, теоретический и технический сегменты эксперимента богаче и многограннее.

Выделяют следующие этапы эксперимента: разработка программы (осо- бое место занимает четко сформулированная цель), собственно эксперимент, интерпретация, анализ и обобщение результатов, которые приводят к появле- нию новых проблем, целей, задач. Экспериментальное исследование, как правило, представляет собой не изолированный единичный случай, а

«систему взаимосвязанных экспериментальных работ, объединенную общим замыслом и соотнесенную с определенным теоретическим контекстом»².

Эксперимент – это перевод информационного «текста» с материального «языка» природы в понятийный, логико-математический формат. Для этого необходимы априорные принципы структурирования опытных данных, кон- цептуальный каркас, телеология, некие аксиоматические положения, наличие идеальных объектов, интервал абстракции – все то, что формируется рацио- нально. Но, хотя на всех этапах эксперимент тесно связан с теорией, экспе- риментальные практики имеют значительную автономию. Они порой теснее связаны с инженерной мыслью, чем теоретизированием. Столь необходимая экспериментатору научная аппаратура живет своей жизнью, ее создатели могут иметь собственные цели и не подозревать о наличии теорий, которые они должны обслуживать. По П. Галисону, экспериментирование – отдельная научная субкультура. В истории науки «существуют периоды, когда несколько конкурирующих экспериментальных субкультур сосуществуют в одной и той же области, например субкультуры пользователей пузырьковых и искровых камер»³. Эксперимент имеет разнообразный интеллектуальный и социальный ландшафт, говорить о его безальтернативной теоретической на- груженности – не всегда уместное упрощение.

Функциональность эксперимента многоплановая. Он позволяет опыт- ным путем проверять гипотезы и теории, проводить целевую селективную работу на предметном поле. Велика эвристическая и генерирующая функция: эксперимент – источник открытий, догадок, проблем; его результаты – дале- ко не всегда однозначные – порождают дискуссии и конкуренцию, пролифе- рацию теорий. Создавая и апробируя условия проведения эксперимента, ученые обнаруживают новые средства познания и технологии. Успешный эксперимент, давший жизнь новой революционной теории – подтверждение силы человеческих способностей, его особой миссии. Тем не менее, ареал функционирования эксперимента объективно ограничен. Ученый не может активно взаимодействовать с астрономическими объектами, не способен влиять на прошлое, контролировать и воспроизводить его. Поэтому в исто- рии, археологии, палеонтологии, геологии – эксперимент исключен. Затруд- нителен он, по этическим соображениям, в социологии, психологии.

Типологии экспериментов вариативны. Элементарно эксперименты можно поделить по дисциплинарной принадлежности – физический, хими- ческий, психологический и т. д.

По целям – на поисковые (своего рода разведка та территории непоз- нанного и неясного), проверяющие (должен подтвердить или опровергнуть наличие свойства, связи, отношения и т. д.), модифицирующий (направлен на преобразование структуры объекта, в результате которого обнаруживаются его новые качества или функции), контролирующий (позволяет управлять объектом, регламентировать его состояния).

По объекту – материальный (натурный) эксперимент (проводится над реально воспринимаемой вещью) и модельный (объект – модель, аналогич- ная объекту и замещающая его при определенных условиях). Модельный эксперимент теоретически нагружен, в то время как, например поисковый натурный эксперимент не требует предварительного теоретического знания.

По условиям проведения – естественные (проводятся в реальных усло- виях, или с их минимальной коррекцией, зависящей от цели; распространены в технических науках) и искусственные. Они, как правило, осуществляются в лаборатории. Такой эксперимент позволяет погружать объект в новые среды и состояния, невозможные в естественных условиях, проводить более четкую селекцию. Но он таит и угрозу искажений. Если позволяет объект, эти два типа совмещают, с целью сравнения результатов.

По методу – качественные и количественные. С помощью первых, на начальном этапе исследования, предварительно определяется уместность той или иной гипотезы, устанавливаются ее атрибутивные особенности. Затем проводится эксперимент с привлечением измерительной аппаратуры. Он со- провождается точной фиксацией количественных показателей и их дальней- шей математической обработкой. В 1820 г. Х. К. Эрстед провел качествен- ный эксперимент. Он поместил магнитную стрелку над проводником, по которому идет ток, обнаружив ее отклонение. Позже А. М. Ампер и М. Фа- радей осуществили уже количественные эксперименты в области электро- магнетизма. Итог подвел Дж. К. Максвелл, построив математическую теорию электромагнитного поля.

По количеству факторов (независимых переменных) – одно- и много- факторные. Традиционный эксперимент – однофакторный (метод единствен- ного различия). При его проведении изучают влияние выбранного фактора на объект исследования, варьируя его; остальные управляемые и контролируе- мые факторы – стабильны. Факторы меняют поочередно. Многофакторный эксперимент предполагает одновременное комплексное варьирование многих факторов, влияющих на исследуемый объект. Такое расширение области эксперимента, увеличивает точность и достоверность результата.

Особое место в науке занимает еxperimentum crucis (лат: проба крестом, термин ввел Ф. Бэкон) – критический, решающий эксперимент. Его резуль- тат окончательно легитимирует некоторую теорию, наделяя ее общезначи- мым статусом, принципиально разрешает спор между теориями, предлагаю- щими разные решения фундаментальных проблем, сформировавших на одном предметном поле. Классические примеры таких экспериментов: опыт О. Ж. Френеля (1818), с фиксацией белого пятна в тени диска, подтвер- дивший правоту Т. Юнга и заложившего основы теории дифракции света; демонстрация в 1851 г. Ж. Фуко вращения Земли («маятник Фуко»), окон- чательно зафиксировавшее поражение теории Птолемея; подтверждение в 1919 г. гравитационного линзирования, предсказанного в общей теории отно- сительности. Эксперимент может быть признан решающим далеко не сразу. Дискуссии вокруг некоторых экспериментов (и их «ремейков»), претен- дующих на критичность, могут продолжаться десятилетиями, так и не увен- чавшись консенсусом. Эксперимент Майкельсона – Морли (80-е гг. XIX в.), например, показал, что в природе нет абсолютных систем отсчета, опроверг существование такой субстанции как эфир, доказал, что скорость света имеет конечное значение. Результаты этого эксперимента нанесли удар (как оказа- лось не смертельный) по классической механике Ньютона, в дальнейшем подкрепили теорию относительности. Однако А. Эйнштейн мало что знал об этом опыте, и «если бы эксперимент Майкельсона – Морли показал су- ществование «эфирного ветра», все равно программа Эйнштейна одержала бы верх»¹. И. Лакатос, считал, что решающих экспериментов не существует, они так ошибочно именуются только задним числом. История науки знает примеры, когда опровергнутый еxperimentum crucis теория возвращалась на сцену науки. Например, современная физика возродила корпускулярную теорию Ньютона, с целью объяснения определенных оптических эффектов. Всегда нужно иметь в виду, что «эксперимент проверяет не изолированную гипотезу, а весь корпус релевантного знания, имеющего логическое отноше- ние к гипотезе»².

Мысленный эксперимент, как и математический (численный) не пред- полагает взаимодействия человека с объектом, поэтому есть все основания считать его теоретическим методом. С другой стороны, позитивистское понимание опыта, как непосредственного прямого контакта с действитель- ностью, оказалось слишком упрощенным. Любой эксперимент существует в нашем сознании. Субстанциональное мышление в современной науке сдает свои позиции перед мышлением модальным и модельным. Реальность все чаще заменяется идеальными объектами, альтернативными состояниями и положениями дел. В возможных мирах могут происходить необычные собы- тия и экстремальные процессы, имеющие познавательную ценность.

Апории Зенона – первый пример мысленного эксперимента. Позже его практиковали Архимед, Г. Галилей, Р. Декарт, Дж. Беркли, Н. Карно, Л. Больцман. Термин «мысленный эксперимент» ввел в оборот датчанин Х. К. Эрстед, предложив использовать его вместо термина «спекуляция». В арсенал философии науки он вошел благодаря Э. Маху. Наименования мно- гих мысленных экспериментов стали своего рода научными и философскими мемами («демон Максвелла», «поезд Эйнштейна», «лифт Эйнштейна», «кот Шредингера»; «комната Марии», «философский зомби», «китайская комна- та», «мозги в бочке»).

Мысленный эксперимент – это целенаправленное создание, преобразова- ние и анализ возможного мира, достижимого из действительного. Его цели: 1) решение реальных познавательных проблем с помощью конструирования воображаемых ситуаций; 2) подтверждение (опровержение) наших способ- ностей адекватно отражать те или иные сегменты действительности. Он позволяет видеть мир в новом ракурсе, благодаря подведению реальности под нестандартные априорные положения, принципы, концептуальные схе- мы. Затем, из того «что было бы, если бы», выводятся следствия, прове- ряемые на достоверность, релевантность и непротиворечивость. Результаты, полученные в формате возможных миров, трансформируются в знания, способные преобразовывать действительность. «Изменяя «видение» реаль- ности, мы изменяем саму реальность», – отмечает И. Д. Невважай. Он подчеркивает: единство онтологической и гносеологической функций такого эксперимента хорошо проявляется в гуманитарных науках, т. к. их объектом являются не материальные вещи и процессы, а их функции, значения, смыслы. Это упрощает наделение интерпретаций действительности, рождае- мых в мысленном эксперименте, онтологическим статусом¹.

Мысленный эксперимент можно рассматривать и как модель, «основан- ную на абстракции потенциальной осуществимости» (С. В. Илларионов). Но это не произвольная абстракция, а удовлетворяющая требованиям непустоты классов объектов, целостности, согласованности, системности. Мысленный эксперимент, отмечает В. П. Филатов, отличается интерсубъективностью. Его идеализации и общий дизайн должны быть ясно представлены, чтобы ситуацию мог воспроизвести и проанализировать любой квалифицированный человек. Воображение должно ограничивается рамками законов и фактов, установленных в науке, а также правилами логики. Мысленный эксперимент, как и реальный, задает определенный вопрос, на который должен следовать однозначный ответ – «да» или «нет».²

Мысленные эксперименты делятся на 1) ставящие под сомнение налич- ное знание или пытающиеся указать на непроясненность, неполноту, поня- тийную неадекватность некоторых его фрагментов (пример – эксперимент, результатом которого является парадокс Эйнштейна-Подольского-Розена), 2) претендующие на обнаружение нового знания (пример – цикл Карно, положивший начало термодинамике).

Моделирование (лат. modus – мера, образ, способ) – это наблюдение и экспериментирование, объектом которого является модель (артефакт), за- мещающая другой объект (оригинал, прототип). Модель копирует (ими- тирует) свойства, отношения, функции оригинала. Общенаучную значимость моделирование приобрело в ХХ в. Его сущность в том, что естественный или искусственный объект-посредник, имея существенные сходства с прототи- пом, подвергается эмпирическому исследованию, с целью получения новой информации об оригинале. К структурным элементам наблюдения и эксперимента добавляется новый – модель. Благодаря ней обновляются, изменяются, корректируются исходные знания об объекте. Собственно моделирование включает создание модели, ее изучение и экстраполяцию знаний о ней на прототип. Кроме материальных моделей существуют модели идеальные (графические, логические, математические). Здесь моделирование уже переходит на теоретический уровень познания. Теоретические модели – это абстрактные объекты, в современной науке – преимущественно объекты математики. С помощью математической модели отображаются наиболее значимые количественные и структурные связи между частями. Результаты вычислений сравниваются с данными реальных наблюдений и экспери- ментов. Расхождения устраняется путем корректировки исходной модели. О том, какое широкое распространение в современной науке получило ком- пьютерное моделирование, не стоит и напоминать.

Теорию тоже нередко именуют моделью – фрагмента материального мира или конгломерата явлений. Перед нами обычная полисемия, ибо такая модель не является методом, а результатом использования методов. Теория – сложная конструкция, проверенная и подтвержденная, модель (в методоло- гическом смысле) – конструкция «точечная», упрощенная и гипотетическая, хотя и способная дать точное знание. «Различие между теорией и моделью состоит в том, что модель не выводится из наиболее полной теории, а как бы пристраивается к ней»¹.

Модель не должна полностью соответствовать реальности. Ее задача ре- презентировать сущностные черты ее различных уровней. «Насыщенность реальности информационным шумом, делающим маловероятным отыскание таких высокоуровневых универсальных законов, которые описывали бы все нюансы того или иного типа объектов, как раз и заставляет ученых прибегать к моделям в тех областях науки, где рассматриваются разного рода сложные системы»². Одной из таких систем является человек, поэтому моделирование применимо не только в математизированном естествознании, но и в со- циально-гуманитарных науках, а в последние годы и в философии, где оно успешно дополняют мысленные эксперименты.

К вспомогательным, но важным эмпирическим методам относятся опи- сание, сравнение, измерение. Выполнению этих операций предшествуют методы, описанные выше, ибо чтобы, например, сравнить два объекта, их необходимо, как минимум, наблюдать. Описание – один из этапов обработки эмпирических данных, представляющий собой их репрезентацию на естественном языке преимущественно в форме фактуальных суждений. С логической точки зрения, эти суждения являются атрибутивными, ассерто рическими, единичными или частными по количеству. С их помощью фиксируются условия, в которых находится изучаемый объект и его ка- чественные характеристики, проводится предварительная идентификация объекта и его отнесение к определенному классу. Большую роль описание продолжает играть в биологических, геологических науках, географии, антропологии, этнографии.

В современной философии истории и историографии распространение получили нарративные (повествовательные) схемы и нарративность как представление прошлого. Важнейшие требования к нарративу: когерент- ность, целостность, наличие объяснительной силы. Все большую роль в нар- ративной истории играют воображение ученого, «делающего историю», построение сюжета, фигуры речи и полная методологическая свобода. Ф. Ан- керсмит, например, считает, что нарративность – это форма, которая содер- жит множество специальных моделей дискурса; для трансляции прошлого нет никаких правил. Нарратив не подпадает под действие принципа дву- значности. «Мы не можем говорить об «истинности или ложности нарра- тивов» в том смысле, в каком мы говорим об истинности или ложности высказываний»¹. Методологические идеи и процедуры, невозможные в естествознании, допустимы в гуманитарных науках. Полное описание исто- рического события, отмечает А. Данто, невозможно без нарратива, но его создает историк. «Использование повествовательной организации логически предполагает непреодолимый субъективный фактор. В этом есть элемент чистой произвольности»². Эмпирического в таких описаниях остается мало.

Сравнение объектов познания осуществляется в суждениях отношения. На помощь приходят аналогия и методы научной индукции. Один и тот же признак, обнаруживаемый у объектов, может иметь разную степень выра- женности. На первых этапах исследования, при отсутствии точных критериев и однозначных определений, невозможности использовать язык математики, сравнение – незаменимый метод. Фиксация качественных отношений (теп- лее, светлее, ярче, устойчивее, убедительнее) – первых шаг к точности и структурной упорядоченности. Во многих гуманитарных науках, он же – и последний. Благодаря сравнению строятся шкалы с определенной, пусть и произвольной, структурой. В некоторых разделах астрономии, геологии, биологии, искусствоведения – сравнение выступает доминирующей проце- дурой, со своими правилами, рекомендациями, принципами. В этом случае говорят уже об организованном сравнительном методе.

Измерение – более совершенная процедура, дающая количественные характеристики эмпирического материала. В отличие от счета, измерение дает значения, выражаемые иррациональными числами, это позволяет при- влекать такое мощное средство как математический анализ. Измерения могут быть прямые и косвенные. Последние – вероятно, изобретение Г. Галилея. Они предполагают вычисления, так как искомая величина определяется через другую величину. Измерение включает как объективные так и конвен- циональные составляющие. Оно осуществляется по жестко заданным клише, с использованием соответствующих методик; включает метрические шкалы, единицы измерения, предполагает наличие измерительных инструментов. И, конечно, правила измерения, которые определяют «как приписывается неко- торое число определенному телу или процессу, так, чтобы мы могли сказать, что это число представляет значение величины для рассматриваемого тела»³.

Итак, в результате измерения, объекту, рассматриваемому как величина, приписываются количественные характеристики, выражаемые в суждении отношения; фиксируемая величина сравнивается с некоторым принятым научным сообществом эталоном. Величина, говоря простым языком, это измеряемое свойство. Имеется два типа величин. Аддитивные (лат. additivus – прибавляемый): значение величины, соответствующее объекту как целому, сводимо к сумме значений величин, соответствующих его частям. Примеры: длина, масса, время. Неаддитивные (интенсивные) – соответственно, не сводимо. Такие величины характеризуют не свойства упорядоченного целого, а статистически фиксируемые параметры не суммируемого относительного целого. Примеры: температура, плотность, удельное сопротивление. Величи- ны также подразделяют на скалярные, векторные, тензорные.

Точность – один из критериев достоверности знания, она регулирует процессы воспроизведения (отражения) объекта в рамках теории. Точность измерения характеризует степень организации знания и его соответствия реальности, способность зафиксировать значение величины, имеющей ре- ферент в действительности. Любая такая величина измеряется с некоторой степенью точности. Имеются независимые от субъекта познания пределы точности, достаточно вспомнить принцип неопределенности В. Гейзенберга.

Кроме метрической точности, есть точность логико-математическая и гносеологическая. Метрическая точность – дитя первой научной революции, во время которой появляются инструменты. Как пишет А. Койре, они, в отличие от «полезных предметов», создаваемых ремесленниками, не были тривиальным «продолжением органов чувств», а «воплощением разума, материализации мысли». Инструменты разрушили традиционный мир «при- близительности», создали условия для появления презиционных машин¹. Необходимо различать точность и презиционность инструмента (устройства). Если повторные измерения не отличаются радикально, дают незначительный разброс значений (а, следовательно, среднее значение в дальнейшем будет сходиться быстрее), говорят о прецизионности. Она – мера уровня измен- чивости и схожести результата. Точность говорит о том, насколько среднее значение отличается от правильного результата, вносит ли инструмент сме- щение. Систематическая погрешность – неустранима, она управляет точ ностью измерений. Статистическая погрешность влияет на прецизионность. В идеале измерения должны быть и прецизионными, и точными, тогда абсолютная погрешность будет незначительной.