До сих пор не удалось обнаружить какой-либо механизм перехода от фактов к теории, т. е. механизма открытия теории. Поэтому французский математик Рене Том назвал экспериментальный метод мифом. Вплоть до ХХ века считалось, что сначала надо накопить факты, а после их обработки получить теорию. Такое представление устарело. Оно и является мифом. В эмпирических науках всегда существует соотносительность между фактуальным и теоретическим знанием. Друг без друга они выпадают из сферы научного. Может случиться, что факты и теория не соответствуют друг другу и даже противоречат, но и в этом случае факты не изолированы от теории. Только степень научности теории вызывает у исследователей сомнение.
Неправильно думать, что факты – это нечто действительное, а гипотеза – всего лишь вероятное знание, поэтому между ними нет зависимости. Теория имеет дело с общим, т. е. повторяющимся в событиях, она также действительна, как и факты. Но нельзя также думать. Что мир таков, каким его придумывают себе ученые. Соотносительность теории и фактов проявляется на трех уровнях:
1) связи единичного и общего, т. е. схожего;
2) взаимосвязи чувств и мыслей;
3) единичных и универсальных высказываний, поскольку даже в единичных высказываниях используют общие понятия.
Это значит, что все экспериментальные методы существуют только в теоретическом контексте.
Рене Том подчеркивает, что всякий научный закон может быть представлен функциональной зависимостью, где независимая переменная такова, что не все значения ее могут быть экспериментально подтверждены. Особую значимость здесь приобретают неявные допущения о характере непрерывности функции. Из эксперимента эти допущения невозможно извлечь, как нельзя получить и путем индуктивного обобщения. Нужно заранее знать или предполагать наличие особых точек на графике функции. При этом нельзя, конечно говорить о тождественности теории и эксперимента.
Единство фактов и теории можно продемонстрировать на примере измерения длин. Кажется, что достаточно иметь эталон длины и приложить его к измеряемому объекту. Но при этом надо учитывать следующие обстоятельства:
1) существование несоизмеримых отрезков;
2) согласно СТО, длина одного и того же отрезка не является одинаковой относительно различных систем отсчета;
3) есть ограничения на измерения очень больших расстояний, хотя бы в силу искривленности пространства вблизи тяготеющих масс.
4) В более глубоком смысле в самой процедуре измерения существует неустранимая неопределенность, хотя бы исходя из фундаментальных допущений квантовой механики.
Это значит, что надо оставить в стороне устаревшее представление о том, что эксперимент просто предшествует теории, поскольку оно не соответствует современным научным представлениям. Однако это не должно подрывать веру в экспериментирование. Латинское слово «experimentum» буквально означает пробу, опыт. Эксперимент – это испытание изучаемых явлений в контролируемых и управляемых условиях. Экспериментатор стремится выделить явление в чистом виде, чтобы, по возможности, устранить препятствия для получения искомой информации.
Постановке эксперимента предшествует подготовительная работа: 1)разработка программы; 2) определение необходимых приборов и измерительной аппаратуры; 3) уточнение теоретических положений как необходимого инструмента экспериментатора. Теория предопределяет ожидания исследователя.
Как правило, эксперимент проводится группой исследователей, которая координирует и соизмеряет свои усилия и способности. Эксперимент требует также предметного мира экспериментатора, т. е. лаборатории, которая задает пространственные и временные границы исследования. В этих границах присутствуют сами изучаемые объекты, приборы и установки для воздействия на объект, технические средства, усиливающие чувственные и рациональные возможности человека.
Изучаемое в эксперименте явление вынуждено как-то реагировать на ситуацию, вещественные, энергетические или информационные раздражители. Данные реакции записываются приборами и после обработки фиксируются в идее так называемых «протокольных предложений». Дальнейший научный анализ выявляет не только фактуальную, но также возможную теоретическую и всякую другую интересующую экспериментатора результативность.
Экспериментальная ситуация в разной степени соответствует требованиям строгости и научности. Эксперимент подчиняется требованию чистоты его проведения. Некорректный или недостаточно четко поставленный эксперимент уместно называть старым словом опыт.
Эксперимент тесно связан с наблюдением. Есть два способа использования слова наблюдение: 1) чувственное восприятие всего, что в эксперименте доступно такому наблюдению. Наблюдение обеспечивает исследователю чувственные факты и дает материал для размышлений. Чувственный уровень фактов не сводится к зрению, можно, например, наблюдать за ходом эксперимента на слух, что, по крайней мере, дает информацию о нормальной работе приборов.
2) Иногда термины «наблюдение» и «эксперимент» противопоставляются друг другу. Говорят, например, что астрономы не экспериментируют, а только наблюдают. Но с научной точки зрения, структуры наблюдения и эксперимента сходны: объект – прибор – исследователь. Таким образом, наблюдение можно считать частным случаем экспериментирования.
Исследователь в ходе эксперимента имеет определенное представление об изучаемых объектах, поэтому использует определенные понятия. К их числу Р. Карнап относил классификационные, сравнительные и количественные.
Сравнительные понятия часто становятся основой для количественных. Так сравнение «теплее холоднее» было развито в понятие «температуры», т. е. сравнительные и количественные понятия относятся к одному и тому же качеству, которое в первом случае определяется менее точно. Можно сказать, что экспериментатор имеет дело с двумя видами понятий – классификационными, т. е. качественными, и количественными, т. е. метрическими.
Метрика – это способ организации элементов множества, по которому определяют «расстояние» между двумя «элементами» данного «пространства». Речь здесь идет о математических конструкциях. При их переносе в область действительных событий они получают пространственную, временную и всякую другую интерпретацию.
Метрика – это характерная для данного количественного многообразия структура. Классификационные понятия – первое приближение к качественным понятиям, поэтому необходимо строго определить понятия количества и качества.
Качество в теории – это общее во всех событиях, изучаемых методами данной науки, оно обозначается одним понятийным именем.
Количество в теории – величина качества, то, что измерено, что может изменяться в определенных пределах.
Качество и количество составляют единство. Учет этого обстоятельства важен для понимания сути научного знания. Качество всегда специфично, поэтому специфично и относящееся к нему количество (величина). Величина, как результат измерения, всегда имеет качественную определенность, т. к. измерение всегда связано с мерами, т. е. эталонами. Только в математике числа взяты в их безразличии к качествам, но природа и общество даны в их качественно-количественной соотнесенности, будучи научно понятой, она выглядит как органическое единство.
Американский физик и писатель А. Лайтман в романе «Друг Бенито» отметил: чтобы задача наверняка имела определенное решение, ее нужно достаточно детально поставить. Это и есть «хорошо поставленная задача». Хорошо поставить задачу – означает корректно задать граничные условия, т. е. отделить существенное от несущественного.
Одна из функций эксперимента – создание феноменов, т. е. явлений. Исследователи часто создают явления, которые впоследствии становятся центральными элементами теорий. Для понимания этого утверждения необходимо разобрать, что понимается под феноменом в науке.
Явление достойно внимания и различимо. Обычно явление – это событие или процесс определенного типа, которые происходят регулярно при определенных условиях. Словом «явление» (феномен) могут также обозначать уникальное событие, которое выделяют как особо важное. Если мы знаем регулярность. Проявляемую в феномене, то выражаем ее в законоподобном обобщении. Сам факт такой регулярности иногда называется «явлением».
Античные мыслители придерживались мнения, что феномены – изменяющиеся предметы чувств, в противоположность сущностям, т. е. неизменной реальности. Так феномены стали противопоставлять ноуменам, вещам самим по себе. Кант перенес это противопоставление в свою философию, сделав ноумены непознаваемыми. Позитивизм предположил, что непознаваемое можно не принимать в расчет, как если бы оно не существовало. Для философов эмпирической направленности слово «феномен» стало обозначать чувственные данные, т. е частное, личное, относящееся к ощущениям. Тогда вещи – лишь постоянные возможности ощущений, а внешний мир состоит из реальных и потенциальных чувственных данных.
Слово «феноменология» было предложено в 1764 году физиком Дж. Х. Ламбертом для обозначения науки о явлениях. С тех пор это слово стало употребляться как в научном, так и в философском значениях.
«Феноменология духа» (1807) Гегеля – исследование того, как разум развивается, проходя различные стадии познания себя как явления, но в конце концов постигает себя как реальность. В минувшем веке феноменология как философское движение было основано Э. Гуссерлем. В науке же феномен – нечто публичное, регулярное, законоподобное, но также и исключительное. Для использования термина в таком значении образцовыми являются физика и астрономия.
Когда физики встречаются в теории и в эксперименте с поучительными явлениями, они называют их «эффектами».«Эффекты» начали накапливаться в физике с середины восьмидесятых годов девятнадцатого века. Это стало симптомом новой эпохи в самой физике.
В качестве примера можно привести так называемый «эффект Холла», открытый в 1879 году в университете Джона Хопкинса. Научный руководитель попросил Холла проверить одно замечание, сделанное экспромтом Дж. Максвеллом. Максвелл в «Трактате по электричеству и магнетизму» написал, что когда проводник с током помещен в магнитное поле, то поле действует на проводник, а не на ток.
Холл предположил, что Максвелл имел в виду либо изменение сопротивления проводника, либо образование разницы потенциалов под действием магнитного поля. Холлу не удалось подтвердить первый из этих эффектов, но он в конце концов подтвердил второй. Холл в дневниковой записи от 10 ноября 1879 года отметил, что казалось неосторожным поверить в открытие нового явления. Понадобилось две недели, чтобы успешно повторить эксперимент при разных обстоятельствах. После этого стало возможным заявлять, что магнит в самом деле действует на электрическую цепь, причем этот эффект никогда до этого явно не наблюдался и не был доказан.
То, что обнаружил Холл было вовсе не тем, что ожидал найти Максвелл. Открытие не было также сделано в ходе проверки теории. Это было таким исследованием, как если бы Максвелл заявил, что где-то в океане может быть неизвестный остров. Явления и эффекты относятся к одному типу как закономерности достойные упоминания. Однако слово «явление» отсылает к образу талантливого наблюдателя, который не проникает в природу, а наблюдает за звездами. Слово «эффект» напоминает о великих экспериментаторах, которые проникали в суть природных процессов, чтобы создать закономерности, которые поначалу могли считаться регулярными лишь по отношению к будущему теоретическому основанию.
Ян Хакинг полагает, что эффект Холла не существует вне аппаратуры определенного типа. Ее современный эквивалент стал технологией, производимой надежным и единообразным способом, но эффект в чистом виде может быть реализован только в подобных приборах. Если в природе имеет место такое сочетание условий без мешающих причин, тогда имеет место эффект Холла, но нигде вне лаборатории не наблюдается такое чистое сочетание условий. В природе просто имеется сложность, которую мы можем удивительным образом анализировать. Мы делаем это, наблюдая в лаборатории «чистые», т. е. изолированные явления. В этом смысле «эффект Холла» не существовал, пока исследователь не сумел его выделить.
Эксперимент – это создание явлений. Явления должны обладать закономерной повторяемостью, поскольку неповторимый эксперимент не является таковым и не создает явления. Экспериментирование означает производство, создание, уточнение и приведение к устойчивости явлений. Получение явлений – тяжелый и трудоемкий процесс, поэтому говорят о создании, а не просто об открытии явлений. Подлинное мастерство заключается в том, чтобы понять, когда эксперимент в самом деле идет правильно. Умение распознавать правильный ход эксперимента включает понимание того, как работает аппаратура, что позволяет узнать то, как необходимо ее настроить. Здесь имеет реальное значение способность замечать все странное, неправильное, поучительное и искаженное в работе приборов.
Поможем написать любую работу на аналогичную тему