Методы науки

Метод как совокупность правил, приемов и операций практического и теоретического освоения действительности служит, прежде всего, получению и обоснованию объективно-истинного знания. Применяемые в науке методы – мерило ее зрелости и совершенства, показатель сложившихся в ней отношений. История ее развития, психология творчества свидетельствуют о том, что новое в познании рождалось не столько благодаря улучшению психологических качеств отдельных личностей, сколько путем изобретения и совершенствования надежных методов работы. «При хорошем методе и не очень талантливый человек может сделать многое. А при плохом методе и гениальный человек будет работать впустую и не получит ценных точных данных», – писал И.П.Павлов[6]. По справедливому замечанию Леонардо да Винчи, методы предостерегают изобретателей и исследователей от обещания себе и другим вещей, которые невозможны.

Характер метода существенно определяется предметом исследования, степенью общности поставленных задач, накопленным опытом и другими факторами. Методы, подходящие для одной области научных исследований, оказываются непригодными для достижения целей в других областях. В то же время мы являемся свидетелями многих выдающихся достижений как следствий переноса методов, хорошо зарекомендовавших себя в одних науках, в другие науки для решения их специфических задач. Наблюдаются, таким образом, противоположные тенденции дифференциации и интеграции наук на основе применяемых методов.

Учение о методах называется методологией. Она стремится упорядочить, систематизировать их, установить пригодность применения в различных областях, ответить на вопрос о том, какого рода условия, средства и действия являются необходимыми и достаточными, чтобы реализовать определенные научные цели и, вконечном счете, получить новое объективноистинное и обоснованное знание.

В структуре метода центральное место занимают правила. Правило есть предписание, устанавливающее порядок действий при достижении некоторой цели. Согласно Гегелю, правило состоит в подведении особенного под общее. Правило является таким положением, в котором отражена закономерность в некоторой предметной области. Эта зако-номерность образует базовое знание правила. Кроме того, правило вклю-чает некоторую систему операциональных норм, обеспечивающих «подве-дение», т.е. соединение средств и условий с деятельностью человека.

В базовом знании интегрируются результаты самых разнообразных наук. Можно выделить философское, общенаучное, конкретно-научное содержание научного метода. Особое место в базовом знании принадлежит его предметно-образному компоненту, закрепленному в различного рода методиках.

Философское содержание составляют положения онтологии, логики (диалектической и формальной), этики, эстетики. Все они, за исключением, пожалуй, законов формальной логики, не существуют в форме жесткой системы норм, рецептов или технических инструкций и фиксируются в самых общих ориентирах научного познания. Образно говоря, философия – это компас, помогающий определить правильный путь, но не карта, на которой заранее расчерчен путь до конечной цели.

Методологическая ценность философии находится в прямой зависимости от того, в какой мере она опирается на познание всеобщих существенных связей в объективном мире. История науки, практика научных исследований свидетельствуют о том, что надежным мировоззренческим базисом развития знания является материалистическая диалектика.

Концепции, положения которых справедливы по отношению к целому ряду фундаментальных и частных научных дисциплин, составляют базовое знание общенаучного характера. Таковы положения математики, теоретической кибернетики, семиотики, теории систем и других наук, оперирующих понятиями информации, сложности, системы, структуры, организации, модели, управления, элемента, знака, алгоритма, вероятности, разнообразия, гомоморфизма и т.д. Методы этих наук глубоко проникли в самые различные отрасли современного познания.

Знания о совокупности принципов и методов, применяемые в той или иной специальной научной дисциплине, составляют ядро конкретно-научной методологии. Специфический набор методологических средств имеют, например, исследования в биологии, физике, химии и т.д. В то же время результаты этих наук могут транслироваться в методы более конкретных наук. Например, для техникознания огромное регулирующее значение имеют закон сохранения и превращения энергии, второе начало термодинамики, запрещающие работы по изобретению «вечном двигателя». Тесная связь инженерной деятельности с практическими потребностями вызывает необходимость своевременном учета втехнических науках многобразных и быстро изменяющихся регулятивов социально-экономического характера.

Знания, применяемые на предметно-чувственном уровне некоторого научного исследования, составляют базу его методики. В эмпирическом исследовании методика обеспечивает сбор и первичную обработку опыт-ных данных, регулирует практику научно-исследовательской работы – экспериментально-производственную деятельность. Теоретическая работа тоже требует своей методики. Здесь ее предписания относятся к деятельности с объектами, выраженными в знаковой форме. Например, существуют методики различного рода вычислений, расшифровки текстов, проведения мысленных экспериментов и т.д.На современном этапе развития науки как на ее эмпирическом, так и на теоретическом уровне исключительно важная роль принадлежит компьютерной технике. Без нее немыслимы современный эксперимент, моделирование ситуаций, различные вычислительные процедуры.

Всякая методика создается на основе более высоких уровней знаний, но представляет собой совокупность узкоспециализированных установок, включающую в себя достаточно жесткие ограничения – инструкции, проекты, стандарты, технические условия и т.д. На уровне методики установки, существующие идеально, в мыслях человека, как бы смыкаются с практическими операциями, завершая образование метода. Без них метод представляет собой нечто умозрительное и не получает выхода во внешний мир. В свою очередь, практика исследования невозможна без управления со стороны идеальных установок. Хорошее владение методикой – показатель высокого профессионализма ученого.

Научные методы можно разделить по разным основаниям – в зависимости от стоящих при их использовании задач. Позволительно, в частности, говорить о методах общих и специфических, практических и логических, эмпирических итеоретических, употребляемых при открытии и обосновании. 0бщими мы называем методы, которые применяются в человеческом познании вообще, в то время как специфическими – те, которыми пользуется только наука. К первым относятся анализ, синтез, абстрагирование, сравнение, индукция, дедукция, аналогия и др., ко вторым – научное наблюдение, эксперимент, идеализация, формализация, аксиоматизация, восхождение от абстрактного к конкретному и т.д. Практическими являются методы, применяемые на практическом, т.е. предметно-чувственном уровне научного познания, в то время как логические методы – это логические «фигуры», которые являются результатом обобщения миллиарды раз повторяющихся практических действий. К числу первых относятся наблюдение, измерение, практический эксперимент, предметное моделирование, к числу вторых – доказательство, объяснение, выведение следствий, оправдание, мысленный эксперимент, знаковое моделирование и др. Одновременно наблюдение, измерение, практический эксперимент, предметное моделирование относятся к эмпирическим методам, как и сопровождающие их и с ними «слитые» доказательство или выведение следствий. Такие же методы, как идеализация, мысленный эксперимент, восхождение от абстрактного к конкретному, являются теоретическими. Существуют методы, приспособленные преимущественно к обоснованию знаний (эксперимент, доказательство, объяснение, интерпретация), другие же «работают» больше на открытие (наблюдение, индуктивное обобщение, аналогия).

Рассмотрим некоторые из методов подробнее.

Первые научные обобщения возникли на основе практических действий, направленных на удовлетворение жизненно важных потребностей людей. Здесь же, на основе практики, сформировались и первые методы научного познания. Например, методы, разработанные в статике и гидростатике Архимеда, были ответом на животрепещущие практические проблемы античности: перемещение грузов; установление равновесия сил; распределение тяжести между опорами; остойчивость морских судов и т.д. Общим свойством этого типа методов является их орудийно-предметный характер. Они называются практическими, или эмпирическими методами научного познания.

На общенаучном уровне к практическим методам относятся, прежде всего, наблюдение, изме­рение, эксперимент. Наблюдение — это преднамеренное и целенаправленное (обусловленное задачей исследования) восприятие объекта. Основные требования к научному наблюдению – однозначность замысла, наличие строго определенных методов и средств (в технических науках – приборов), объективность результатов. Последняя обеспечивается возможностью контроля путем либо повторного наблюдения, либо применения других методов исследования, в частности, эксперимента.

Измерение – метод исследования, при котором устанавливается отношение одной величины к другой, служащей эталоном, стандартом. Наиболее широкое применение измерение находит в технических науках, но с 20 – 30-х годов XX в. оно входит в употребление и в социальных исследованиях.

Возникновение современного естествознания (У.Гильберт, Г.Галилей) связано с экспери­ментом [7]— методом, при помощи которого явления действительности изучаются в контролируемых, управляемых, точно учитываемых условиях[8]. Можно сказать, что эксперимент – идеализированный опыт. Он дает возможность следить за ходом изменения явления, активно воздействовать на него, воссоздавать, если в этом есть необходимость, прежде чем сравнивать полученные результаты. Поэтому эксперимент является методом более сильным и действенным, чем наблюдение или измерение, где исследуемое явление остается неизменным. Это высшая форма эмпирического исследования. Эксперимент позволяет изучать не только то, что бросается в глаза, но и то, что нередко скрыто в глубине явления, выражает его сущностные характеристики.

Эксперимент обычно включает выделение объекта исследования (некоторой вещи, явления, процесса), создание необходимых условий (материальные факторы воздействия на объект исследования, устране­ние нежелательных воздействий – помех). Как правило, экспериментирование связано с использованием более простых практических методов – наблюдений и измерений.

Важнейшее требование к эксперименту – чистота его проведения. Эксперимент тем чище, чем полнее изолируется исследуемый объект от внешних влияний. Затем на него воз­действуют контролируемыми факторами. Число таких факторов конечно, и потому в границах эксперимента перед исследователем открывается возможность описания любого состояния объекта в прошлом и будущем. Ситуации, близкие к экспериментальным, встречаются и в естественных условиях. Пример – Солнечная система, по отношению к которой возможны предсказания и ретросказания.

Поскольку эксперимент не проводится, как правило, без наблюдений и измерений, то он должен отвечать их методическим требованиям. В частности, как и при наблюдениях и измерениях, эксперимент может считаться доказательным, если он поддается воспроизведению любым другим человеком в другом месте пространства и в другое время и дает тот же результат.

В настоящее время наука использует разные виды эксперимента. Различают практический и мысленный эксперимент. На уровне предметно-чувственной деятельности используется практический эксперимент. Его простейшая разновидность – качественный эксперимент, имеющий целью установить наличие или отсутствие предполагаемого явления. Более сложен измерительный эксперимент, выявляющий количественную определенность некоторого свойства. На абстрактно-логическом уровне познания применяются мысленные эксперименты.

Своеобразны и разнообразны социальные эксперименты. Многие из них проводятся с целью внедрения в жизнь новых форм социальной орга-низации и оптимизации управления обществом. Объект подобного экспе-римента — определенная группа людей — является таким его участником, с интересами которого приходится считаться, а сам исследователь оказы-вается включенным в изучаемую им ситуацию. Путешествия известного норвежского исследователя Тура Хейердала на “Кон-Тики”, “Ра”, “Тигрисе”, осуществленные с целью получения знаний о прошлом, по существу также являются социальными практическими экспериментами.

Как одна из форм практики, причем практики специфически организованной[9], эксперимент выполняет важную роль критерия истинности научного познания в целом. В органической связи с наблюдением и измерением эксперимент образует эмпирическую основу научного познания.

На теоретическом уровне познания особую роль играют методы моделирования, идеализации, мысленного эксперимента, системного анализа.

Моделирование (ит. modello – образец) – это метод исследования на моделях, т.е. на аналогах (схемах, структурах, знаковых системах) определенных фрагментов действительности, которые называются оригиналами. Исследователь, преобразуя эти аналоги и управляя ими, расширяет и углубляет знания об оригиналах. Возможность моделирования, т.е. переноса результатов, полученных в ходе исследования модели, на оригинал, основана на том, что: а) модель воспроизводит его признаки, важные с точки зрения поставленной задачи; б) она способна замещать оригинал в определенных отношениях;
в) получаемая с ее помощью информация допускает опытную проверку;
г) имеются в наличии четкие правила перехода от модельной информации к информации об оригинале. Логической основой метода моделирования являются выводы по аналогии.

Модель – это прежде всего то, с чем сравнивают. И это не обязательно «дела рук человеческих», как и что-то более простое, чем оригинал[10]. Главное, чтобы между моделью и оригиналом было сходство в каких-то физических характеристиках, или в структуре, или в функциях. В процессе исследования временное замещение оригинала моделью и работа с нею позволяет во многих случаях не только обнаружить, но и предсказать его новые свойства.

Существуют различные виды моделирования. Основные среди
них — предметное (прямое) и знаковое моделирование. Предметным называется моделирование, в ходе которого исследование ведется на модели, воспроизводящей определенные физические, геометрические и пр. характеристики оригинала. Предметное моделирование используется как практический метод познания. При знаковом моделировании моделями служат схемы, чертежи, формулы, предложения естественного или искусственного языка и т.д. Поскольку действия со знаками есть одновременно действия с некоторыми мыслями, постольку всякое знаковое моделирование по своей сути является моделированием мысленным.

Теоретический уровень познания необходимо предполагает использование в моделировании процедуры идеализации. Под идеализацией понимается мысленное конструирование ситуации (объекта, явления), которой приписываются свойства или отношения, возможные в "предельном" случае. Результатами такого конструирования являются идеализированные объекты. Таковы, например, точка, прямая, плоскость в геометрии, идеальный газ, абсолютно черное тело в физике, процесс товарного производства в марксовой теории капитализма.

Идеализированные объекты гораздо проще реальных объектов, что позволяет применить к ним математические методы описания. Благодаря идеализации процессы рассматриваются в их наиболее чистом виде, без случайных привнесений извне, что открывает пути к выявлению законов, по которым эти процессы протекают[11].

Процесс идеализации можно проиллюстрировать на таком примере. Допустим, что некто, идущий по горизонтальной дороге с багажной тележкой, внезапно перестает ее толкать. Тележка будет двигаться еще некоторое время, пройдя небольшое расстояние, а затем остановится. Существует ряд способов удлинения пути, проходимого тележкой после толкания, например смазка колес, устройство более гладкой дороги и т.п. Чем легче вращаются колеса и чем ровнее дорога, тем дальше будет двигаться тележка. Смазка колес и сглаживание неровностей пути приводят к уменьшению внешних воздействий на движущееся тело. Экспериментально устанавливается, что, чем меньше внешние воздействия на движущееся тело, тем длиннее путь, проходимый этим телом. Иначе говоря, обнаруживается обратно пропорциональная зависимость между внешними воздействиями на движущееся тело и путем, проходимым этим телом. Мы можем находить все новые и новые способы уменьшения внешних воздействий на движущееся тело и, соответственно, все новые способы удлинения пути, проходимого движущимся телом. Однако все внешние воздействия устранить невозможно. Выявленная же нами закономерность (зависимость между внешними воздействиями на движущееся тело и длиной пути, проходимого этим телом) дает нам возможность сделать решающий шаг – признать, что если совсем устранить внешние воздействия на движущееся тело, то оно будет двигаться бесконечно и при этом равномерно и прямолинейно. Такой вывод и был сделан в свое время Галилеем и наиболее четко сформулирован спустя поколение Ньютоном в виде закона инерции: всякое тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения, если только оно не вынуждено изменять его под влиянием действующих сил.

Таким образом, то, что не могло быть достигнуто непосредственно экспериментальным путем, достигается посредством мышления, процесса идеализации.

Процесс идеализации можно разбить на следующие этапы:

1. Изменяя некоторые условия, в которых находится изучаемый объект, мы делаем их действия убывающими (иногда соответственно возрастающими).

2. При этом обнаруживаем, что какие-то свойства изучаемого объекта также единообразно изменяются.

3. Предполагая, что действия условий на изучаемый предмет сводятся к нулю, мы совершаем мысленный переход к предельному случаю, и тем самым к некоторому идеализированному предмету[12].

Идеализированный предмет в отличие от реального характеризуется не бесконечным, а вполне определенным числом свойств и потому исследователь получает возможность полного интеллектуального контроля над ним. Идеализированные предметы моделируют наиболее существенные отношения в реальных предметах.

Итак, идеализация — процесс мысленного конструирования понятий об объектах, не существующих в действительности, но сохраняющих некоторые черты реальных объектов. Любая наука пользуется процедурой идеализации. Плодотворность научных идеализаций проверяется в экспериментах и производственной практике.

Моделирование и идеализация являются предварительными условиями проведения мысленного эксперимента – способа познания, при котором исследователь производит операции с воображаемыми объектами[13]. Модель при этом оказывается воображаемым объектом, преобразуемым в соответствии с правилами, пригодными для данной ситуации. Недоступные практическому эксперименту состояния раскрываются с помощью его продолжения – мысленного эксперимента.

В качестве иллюстрации можно взять модель, построенную К.Марксом и позволившую ему основательно исследовать капиталистический способ производства середины ХIХ века. Построение этой модели было связано с рядом идеализирующих допущений. В частности, было предположено, что в экономике отсутствует монополия; отменены всякие установления, препятствующие перемещению рабочей силы из одного места или сферы производства в другую; труд во всех сферах производства редуцирован к простому труду; норма прибавочной стоимости одинакова во всех сферах производства; среднее органическое строение капитала во всех отраслях производства одинаково; спрос на каждый товар равен его предложению; длительность рабочего дня и денежная цена рабочей силы постоянны; сельское хозяйство осуществляет производство так же, как и любая иная отрасль производства: отсутствует торговый и банковый капитал; экспорт и импорт сбалансированы; существуют только два класса - капиталистов и наемных рабочих; капиталист постоянно стремится к максимальной прибыли, действуя при этом всегда рационально.

В результате получилась модель некоего “идеального” капитализма. Мысленное экспериментирование с ней позволило сформулировать законы капиталистического общества, в частности, важнейший из них — закон стоимости, согласно которому производство и обмен товаров совершаются на основе затрат общественно необходимого труда.

В последние десятилетия мысленное моделирование связано с применением вычислительной техники, информационных сетей, банков знаний, экспертных систем. Возникло особое направление — компьютерное моделирование, позволяющее исследовать весьма сложные системы. Так, уже к 1988 году с помощью компьютеров было построено около 100 моделей глобального характера — модели климата, “ядерной зимы”, стратегического баланса и др.[14]

В XX в. одно из ведущих мест в научном познании занимает системный подход – направление в методологии, в основе которого лежит исследование объектов как систем. Система (от греч. systēma – целое, составленное из частей) – совокупность элементов, или частей, находящихся в отношениях и связях друг с другом, образуя нечто целое. Предпосылкой формирования системного подхода явился переход к решению задач, связанных с освоением сложных, развивающихся объектов, границы и состав которых далеко не очевидны и требуют специального исследования в каждом отдельном случае. К наиболее сложным системам относятся целенаправленные системы, поведение которых подчинено достижению определенных целей, и самоорганизующиеся системы, способные в процессе функционирования видоизменять свою структуру, т.е. сеть связей и отношений, которая остается относительно постоянной независимо от воздействий на систему.

Философские аспекты системного подхода выражаются в принципе системности, содержание которого раскрывается в понятиях целостности, структурности, взаимозависимости системы и среды, иерархичности, множественности описания каждой системы и др.

Понятие целостности отображает принципиальную несводимость свойств системы к сумме свойств составляющих ее элементов и невыводимость из последних свойств целого и, вместе с тем, зависимость каждого элемента, свойства и отношения системы от его места, функций и т.д. внутри целого.

В понятии структурности фиксируется тот факт, что поведение системы обусловлено не столько поведением ее отдельных элементов, сколько свойствами ее структуры и что существует возможность описания системы через установление ее структуры..

Взаимозависимость системы и среды означает, что система формирует и проявляет свои свойства в постоянном взаимодействии со средой, оставаясь при этом ведущим активным компонентом взаимодействия.

Понятие иерархичности ориентирует на то, что каждый элемент системы может рассматриваться как система, а исследуемая в данном случае система является одним из элементов более широкой системы.

Возможность множественности описаний системы существует в силу принципиальной сложности каждой системы, вследствие чего ее адекватное познание требует построения множества различных моделей, каждая из которых описывает лишь определенный аспект системы[15].

Системный подход лежит в основе системного анализа, исследовательского процесса, который обеспечивает подготовку и обоснование решений по сложным проблемам в конкретных областях знаний и сфер деятельности – политической, экономической, социальной, военной, технической и пр. Его центральной процедурой является построение обобщенной модели, которая отображает линию действий, совершаемых исследователем на пути к принятию решения. Линия действия состоит из следующих этапов: а) формулировки проблемы; б) ее адаптации к методам решения; в) выдвижения гипотез; г) их анализа; д) их оценки; е) выбора (принятия решения).