В этой статье мы рассмотрим научный метод — основу современного научного познания. На конкретных примерах разберем универсальные методы. Также остановимся на эмпирических и теоретических методах в отдельности.
Определение Научный метод — это совокупность правил, принципов и способов исследования, которые используют для получения научного знания и открытия объективных закономерностей в той или иной области. Это систематический путь познания, который позволяет на основе собранных фактических данных выдвигать обоснованные гипотезы и теории.
Применение научного метода обеспечивает достоверность, воспроизводимость и доказательность полученных результатов исследования. Он является ядром научного мышления и неотъемлемой частью любой области науки — от физики и химии до социологии и лингвистики.
К универсальным относятся общенаучные методы, применимые в самых разных областях исследования. Они лежат в основе научного анализа и формирования теорий.
Анализ — это мысленное расчленение целого на составные части. Например, при анализе какого-либо физического явления ученый выделяет и изучает по отдельности его компоненты, причины, условия протекания.
Синтез представляет собой объединение выделенных в процессе анализа элементов в единое целое для углубленного изучения объекта. Так, после анализа физического явления составляющие синтезируются воедино для построения его обобщенной теоретической модели.
Анализ и синтез — взаимодополняющие процессы, позволяющие изучать объект всесторонне.
Абстрагирование — это мысленное выделение существенных для исследования свойств объекта и отвлечение от несущественных. Ученый абстрагируется от случайных, второстепенных характеристик, концентрируясь на главных чертах.
Например, изучая движение тела, физик абстрагируется от его формы, цвета, запаха и сосредотачивается лишь на существенных для данной задачи параметрах — массе, скорости, силах, действующих на тело.
Обобщение — это мысленный переход от единичного к общему, от частных случаев и фактов к формулировке закономерностей.
Так, обобщая многочисленные наблюдения за движением отдельных тел, Исаак Ньютон вывел три общих закона механики, применимых к любому материальному объекту.
Индуктивный метод — это движение мысли от частных фактов и положений к обобщениям и теориям. Он основан на накоплении эмпирических данных и их дальнейшем анализе для выведения общих закономерностей.
Например, наблюдая в течение многих лет за отдельными растениями, животными и природными явлениями, Чарльз Дарвин пришел к выводу о существовании общего процесса эволюции видов.
Дедуктивный метод — это способ рассуждения от общих положений к частным выводам о единичных фактах и объектах. Он опирается на уже известные теории, законы и аксиомы.
Например, располагая общими законами механики, ученый может дедуктивно вывести траектории движения частиц в конкретной физической установке.
Аналогия — это метод научного познания, при котором находят сходства между разными объектами и переносят знания, полученные из наблюдений за одним объектом, на другой.
К примеру, увидев сходство в устройстве кровеносной системы человека и животных, ученые делают вывод об общих принципах функционирования кровообращения. Или, обнаружив поразительное сходство между строением атомов и планетными системами, физики создают планетарную модель атома.
Моделирование — это метод исследования объекта путем создания и изучения его модели, т.е. упрощенной его замены, сохраняющей основные черты оригинала.
Например, перед запуском нового спутника инженеры тщательно исследуют его компьютерную модель, воспроизводящую условия работы на орбите. Или экономисты строят математические модели для прогнозирования рыночных тенденций.
Использование моделей позволяет исследовать сложные объекты при недоступности самого оригинала или существенной экономии ресурсов.
Эмпирические методы связаны с получением первичной информации об объекте на основе данных опыта и наблюдений. Они направлены на накопление фактических сведений. В отличие от универсальных методов, эмпирические используются не во всех науках. Например, в математике мы не встретим их применения, так как это целиком абстрактная дисциплина. Это определяется особенностью эмпирического знания.
Эмпирическое знание — это знание, полученное из реального опыта и наблюдений, из практического взаимодействия с объектами. Оно фиксирует отдельные факты, процессы и свойства явлений, доступных нашим органам чувств.
Например, измерение температуры, скорости, давления — это непосредственное эмпирическое наблюдение. Эмпирические данные служат отправной точкой для теоретических обобщений и построения научных моделей.
Наблюдение — это целенаправленное и организованное восприятие объекта для изучения его существенных сторон. Оно может быть как непосредственным (невооруженным глазом), так и опосредованным с использованием приборов.
Например, астроном ведет непосредственное визуальное наблюдение за звездами, а также наблюдает их с помощью телескопа. Психолог наблюдает за поведением испытуемых в лаборатории.
Описание — это фиксация средствами естественного или искусственного языка данных, полученных в ходе наблюдения. Результаты описания служат исходным материалом для дальнейшего анализа и обобщений.
Примерами описания являются протоколы научных экспериментов, полевые дневники этнографов, описания новых минералов и биологических видов.
Измерение — это процесс нахождения количественных характеристик объекта с помощью специальных средств (приборов, эталонов, шкал и т.д.). В науке измерение играет ключевую роль, позволяя получить точные числовые данные.
При прямом измерении искомая величина определяется непосредственно. Например, прямо измеряются длина линейкой, масса гирями, температура термометром.
При косвенном измерении искомую величину вычисляют по результатам прямых измерений других величин, связанных с ней функциональными соотношениями. Так, гравитационную постоянную можно косвенно определить, измерив периоды колебаний маятников разной длины.
Эксперимент — это активное и целенаправленное вмешательство в протекание изучаемого процесса, воспроизведение его в наиболее благоприятных условиях. Это главный метод эмпирического исследования.
Например, ученые могут в лабораторных условиях создавать экстремальные температуры и давления для изучения поведения веществ. Или проводить эксперименты на животных для тестирования новых лекарств.
В экспериментах исследователь имеет возможность многократно воссоздавать нужные условия, фиксировать все изменения, варьировать значимые параметры. Это позволяет выявлять причинно-следственные связи между явлениями.
В отличие от эмпирических, теоретические методы направлены на формирование новых знаний путем логической обработки имеющихся данных. Они опираются на общие представления и стремятся построить целостную картину изучаемой области.
Теоретическое знание — это знание, которое выходит за рамки непосредственного опыта и включает обобщения, законы, теории, принципы, гипотезы о глубинной сущности явлений.
В отличие от эмпирического знания, которое фиксирует отдельные факты, теоретическое знание стремится раскрыть внутренние связи между явлениями, выявить их причины и закономерное развитие.
Примеры теоретического знания — периодическая система элементов Менделеева, теория относительности Эйнштейна, генетические законы Моргана и др.
Мысленный эксперимент — это мысленное исследование идеальных объектов и ситуаций, которое трудно или невозможно осуществить в реальности. Это умозрительный опыт без вмешательства в ход событий.
Мысленные эксперименты позволяют ученым продумывать и проверять самые смелые идеи, не затрачивая реальных ресурсов.
Например, Галилей в мысленном эксперименте рассматривал падение тел в безвоздушном пространстве. А Эйнштейн представлял себе движение со скоростью света.
Идеализация — это мысленное введение некоторых упрощающих допущений, создание идеализированных объектов для лучшего понимания сущности явлений.
Например, в физике рассматриваются идеальные модели: абсолютно упругие тела, идеальные газы и жидкости, невесомые нити и блоки и т.п. Экономисты используют модель «идеального» рынка совершенной конкуренции.
Идеализированные модели отбрасывают второстепенные факторы, выделяя главные принципы. Хотя в чистом виде они и не существуют, но позволяют обнаружить глубинные закономерности.
Формализация — это описание данных, отношений и закономерностей с помощью специальных формальных систем, например, логико-математических. Она способствует точности и однозначности полученных результатов.
Примерами формализации являются математические уравнения, логические исчисления, формальные грамматики естественных языков и пр.
Аксиоматический метод — это способ построения теоретической системы знания на основе исходных аксиом (недоказуемых утверждений), из которых затем выводятся все остальные утверждения данной теории.
Аксиоматический метод широко используется в математике, где теории (например, евклидова геометрия) формулируются в виде системы аксиом и производных из них теорем.
Использование аксиоматического подхода придает научной теории строгость, логическую стройность и непротиворечивость.
Гипотетико-дедуктивный метод — это путь развития научного знания, включающий выдвижение гипотез (предположений) и их эмпирическую проверку путем дедуцирования из гипотез следствий и их сопоставления с фактами.
На первом этапе ученый выдвигает гипотезу на основе известных фактов и законов. Затем из гипотезы логически выводятся ее следствия. И наконец, осуществляется экспериментальная проверка следствий. Если они подтверждаются, то гипотеза рассматривается как истинная.
Этот метод стал стандартом научного исследования, так как обеспечивает строгость и доказательность полученных результатов.
Данный общенаучный метод состоит в движении мысли от исходных абстракций к выводам, все более конкретизирующим изначальные представления.
Ученый начинает с общих понятий и абстракций, затем детализирует и конкретизирует их, дополняя новыми признаками и свойствами, и в итоге приходит к более глубокому и разностороннему пониманию объекта.
Так, биологи отталкиваются от общего понятия «живое существо» и конкретизируют его изучением разных видов и форм жизни, их строения, функционирования и взаимодействия с окружающей средой. В результате они приходят к более полному представлению о сущности жизни.
Исторический метод направлен на изучение возникновения, формирования и развития предметов и явлений в хронологической последовательности. Он предполагает рассмотрение объекта в процессе его исторической эволюции.
Например, изучая возникновение и развитие Солнечной системы, астрономы применяют исторический подход. Историки исследуют процессы становления государств и цивилизаций. Филологи прослеживают историю развития языков.
Логический метод заключается в теоретическом воспроизведении объекта, когда мысленно восстанавливается реальная логика его строения, взаимосвязи составных частей и законы функционирования.
Логический метод часто дополняет исторический и позволяет установить наиболее существенные связи и отношения, придавая изучаемой теме цельность и завершенность.
Так, в дополнение к историческим сведениям об эволюции видов ученые прибегают к логическому методу для построения теоретических схем естественного отбора и наследственности.
