Эмпирические методы исследования в современной науке

       2.2 Эксперимент - базовый метод науки 

     И наблюдение, и измерение включены в такой сложный базовый метод  науки, как эксперимент. В отличие  от наблюдения эксперимент характеризуется  вмешательством исследователя в  положение изучаемых объектов, активным воздействием на предмет исследования различных приборов и экспериментальных  средств. Эксперимент представляет собой одну из форм практики, где  сочетается взаимодействие объектов по естественным законам и искусственно организованное человеком действие. Как метод эмпирического исследования этот метод предполагает и позволяет  осуществлять в соответствии с решаемой проблемой следующие операции:

• конструктивизацию объекта;
• вычленение объекта или предмета исследования, его изоляцию от влияния побочных и затемняющих сущность явлений, изучение в относительно чистом виде;
• эмпирическую интерпретацию исходных теоретических понятий и положений, выбор или создание экспериментальных средств;
• целенаправленное воздействие на объект: планомерное изменение, варьирование, комбинирование различных условий в целях получения искомого результата;
• многократное воспроизведение хода процесса, фиксацию данных в протоколах наблюдений, их обработку и перенос на другие объекты класса, не подвергнутые исследованию.

     Эксперимент проводится не стихийно, не наудачу, а  для решения определенных научных  проблем и познавательных задач, продиктованных состоянием теории. Он необходим как основное средство накопления в изучении фактов, составляющих эмпирический базис всякой теории, является, как и вся практика в целом, объективным критерием относительной истинности теоретических положений и гипотез.

     Предметная  структура эксперимента позволяет  вычленить следующие три элемента: познающий субъект (экспериментатор), средства эксперимента, объект экспериментального исследования.

     На  этой основе можно дать разветвленную  классификацию экспериментов. В  зависимости от качественного различия объектов исследования можно различать  физический, технический, биологический, психологический, социологический  и др.

     Характер  и разнообразие средств и условий  эксперимента позволяют вычленить  прямой (натуральный) и модельный, полевой  и лабораторный эксперименты. Если принять во внимание цели экспериментатора, то различаются поисковые, измерительные  и проверочные виды экспериментов. Наконец, в зависимости от характера  стратегии можно различать эксперименты, осуществляемые методом проб и ошибок, эксперименты на основе замкнутого алгоритма (например, исследование Галилеем падения  тел), эксперимент с помощью метода «черного ящика», «шаговой стратегии» и др.

     Классический  эксперимент строился на таких методологических предпосылках, которые в той или  иной степени отражали представления  Лапласа о детерминизме как однозначной  причинно-следственной связи. Предполагалось, что, зная начальное состояние системы  в некоторых постоянных условиях, можно предвидеть поведение этой системы в будущем; можно четко  выделить изучаемое явление, реализовать  его в желаемом направлении, строго упорядочить все мешающие факторы  либо отвлечься от них как несущественных (например, исключить субъект из результатов познания).

     Возрастающее  значение вероятностно-статистических представлений и принципов в  реальной практике современной науки, а также признание не только объективной  определенности, но и объективной  неопределенности и понимание в  связи с этим детерминации как  относительной неопределенности (или  как ограничения неопределенности) привело к новому представлению  о структуре и принципах эксперимента. Выработка новой стратегии эксперимента непосредственно вызвана переходом  от изучения хорошо организованных систем, в которых можно было выделить явления, зависящие от небольшого числа  переменных, к изучению так называемых диффузных или плохо организованных систем. В этих системах нельзя четко  выделить отдельные явления и  разграничить действие переменных различной  физической природы. Это и потребовало  более широко применять методы статистики, по сути дела, внесло «концепцию случая»  в эксперимент. Программу эксперимента стали создавать так, чтобы предельно  разнообразить многочисленные факторы  и учесть их статистически.

     Таким образом, эксперимент из однофакторного, жестко детерминированного, воспроизводящего однозначные связи и отношения, превратился в метод, учитывающий  многие факторы сложной (диффузной) системы и воспроизводящий одно- и многозначные отношения, т. е. эксперимент приобрел вероятностно-детерминированный характер. Кроме того, сама стратегия эксперимента также часто не является жестко детерминированной и может меняться в зависимости от результатов на каждом этапе.

     Материальные  модели отражают соответствующие объекты  в трех формах сходства: физического  подобия, аналогии и изоморфизма  как взаимно однозначного соответствия структур. Модельный эксперимент  имеет дело с материальной моделью, которая одновременно является как  объектом изучения, так и экспериментальным  средством. С введением модели структура  эксперимента существенно усложняется. Теперь исследователь и прибор взаимодействуют  не с самим объектом, а лишь с  замещающей его моделью, вследствие чего существенно усложняется операционная структура эксперимента. Усиливается  роль теоретической стороны исследования, поскольку необходимо обосновать отношение  подобия между моделью и объектом и возможность экстраполировать на этот объект полученные данные. Рассмотрим, в чем состоят суть метода экстраполяции  и его особенности в моделировании.

     Экстраполяция как процедура переноса знаний с  одной предметной области на другую – не наблюдаемую и неизученную  – на основании некоторого выявленного  отношения между ними относится  к числу операций, обладающих функцией оптимизации процесса познания.

     В научном исследовании используются индуктивные экстраполяции, в которых  закономерность, установленная для  одного вида объектов, переносится  с определенными уточнениями  на другие объекты. Так, установив, например, для какого-то газа свойство сжатия и выразив его в виде количественного  закона, можно экстраполировать это  на другие, неисследованные газы с  учетом их коэффициента сжатия. В точном естествознании также применяется  экстраполяция, например при распространении  уравнения, описывающего некоторый  закон, на неизученную область (математическая гипотеза), при этом предполагается возможное изменение формы этого  уравнения. В целом в опытных  науках под экстраполяцией понимается распространение:

• качественных характеристик с одной предметной области на другую, с прошлого и настоящего на будущее;
• количественных характеристик одной области предметов на другую, одного агрегата на другой на основе специально разрабатываемых для этой цели методов;
• некоторого уравнения на иные предметные области в пределах одной науки или даже на иные области знания, что связано с их некоторой модификацией и (или) с переистолкованием смысла входящих в них компонентов.

     Процедура переноса знаний, будучи лишь относительно самостоятельной, органически входит в такие методы, как индукция, аналогия, моделирование, математическая гипотеза, статистические методы и многие другие. В случае моделирования экстраполяция входит в операционную структуру этого вида эксперимента, состоящего из следующих операций и процедур:

• теоретическое обоснование будущей модели, ее сходства с объектом, т. е. операции, обеспечивающей переход от объекта к модели;
• построение модели на основе критериев подобия и цели исследования;
• экспериментальное исследование модели;
• операция перехода от модели к объекту, т. е. экстраполяция результатов, полученных при исследовании модели, на объект.

     Как правило, в научном моделировании  используется выясненная аналогия, конкретными  случаями которой являются, например, физическое подобие и физическая аналогия. Следует отметить, что  условия правомерности аналогии были разработаны не столько в  логике и методологии, сколько в  специальной инженерно-математической теории подобия, лежащей в основе современного научного моделирования.

     Теория  подобия формулирует условия, при  которых обеспечивается правомерность  перехода от высказываний о модели к высказываниям об объекте как  в том случае, когда модель и  объект принадлежат к одной и  той же форме движения (физическое подобие), так и в том случае, когда они принадлежат к различным  формам движения материи (физическая аналогия). Такими условиями являются выясненные и соблюдаемые при моделировании  критерии подобия. Так, например, при  гидравлическом моделировании, в основе которого лежат механические законы подобия, обязательно соблюдаются  геометрическое, кинематическое и динамическое подобия.

     Геометрическое  подобие предполагает постоянное соотношение  между соответствующими линейными  размерами объекта и модели, их площадями и объемами; кинематическое подобие основано на постоянном соотношении  скоростей, ускорений и промежутков  времени, в течение которых сходные  частицы описывают геометрически  подобные траектории; наконец, модель и объект будут динамически подобны, если отношения масс и сил будут  постоянны. Можно предположить, что  соблюдение указанных соотношений  обусловливает получение достоверных  знаний при экстраполяции данных модели на объект.

     Рассмотренные эмпирические методы познания дают фактуальное  знание о мире или факты, в которых  фиксируются конкретные, непосредственные проявления действительности. Термин факт неоднозначен. Он может употребляться  как в значении некоторого события, фрагмента действительности, так  и в значении особого рода эмпирических высказываний – фактофиксирующих предложений, содержанием которых он является. В отличие от фактов действительности, которые существуют независимо от того, что о них думают люди, и поэтому  не являются ни истинными, ни ложными, факты в форме предложений  допускают истинностную оценку. Они  должны быть эмпирически истинными, т. е. их истинность устанавливается  опытным, практическим путем.

     Не  всякое эмпирическое высказывание получает статус научного факта, а точнее, предложения, фиксирующего научный факт. Если высказывания описывают лишь единичные наблюдения, случайную эмпирическую ситуацию, то они образуют некоторый набор  данных, которые не обладают необходимой  степенью общности. В естественных науках и в ряде социальных, например: экономике, демографии, социологии, как  правило, имеет место статистическая обработка некоторого множества  данных, позволяющая снять содержащиеся в них случайные элементы и  вместо множества высказываний о  данных получить высказывание-резюме об этих данных, которое и приобретает статус научного факта.

     Экспериментальный метод представляет собой активное вмешательство исследователя в деятельность испытуемого с целью создания условий, в которых выявляется психологический факт. Основными достоинствами всех видов экспериментов является то, что можно специально вызвать какой-то психический процесс, проследить зависимость психического явления от изменяемых внешних условий. История науки доказала ведущую роль экспериментального метода в развитии научных знаний. Достаточно вспомнить тот факт, что психология - одна из древнейших наук - отделилась от философии в самостоятельную отрасль знаний только в середине XIX столетия, когда началось систематическое экспериментирование в психологии (В.Фехнер, Э.Вебер, В.Вундт и др.).

     Метод эксперимента направлен на изучение психических явлений в специально созданных для этого условиях и предполагает активную позицию экспериментатора по отношению к испытуемому. При эксперименте меняется сама психика человека, он может измениться внешне и внутренне. Эксперимент - это исследовательская деятельность в целях изучения причинно-следственных связей, которая предполагает, что экспериментатор сам вызывает изучаемое им явление и активно воздействует на него, изменяя условия, при которых протекает явление.

     Эксперимент позволяет неоднократно воспроизводить результаты, устанавливать количественные закономерности. Основная задача психологического эксперимента заключается в том, чтобы сделать допустимыми для  объективного внешнего наблюдения существенные особенности внутреннего психического процесса. Эксперимент как метод психологии возник в области психофизики и психофизиологии и получил широкое распространение. Расширение использования эксперимента продвигалось от элементарных процессов ощущения к высшим психическим процессам. Изменился и сам характер эксперимента: от изучения соотношения отдельного физического раздражителя и соответствующего ему психического процесса он перешел к изучению закономерностей протекания самих психических процессов в определенных объективных условиях.

     Анализ  эксперимента как научной деятельности позволяет выделить систему необходимых исследовательских этапов:

     I теоретический этап исследования (постановка проблемы).

     На  этом этапе решаются следующие задачи:

     а) формулировка проблемы и темы исследования,

     б) определение объекта и предмета исследования,