Головна

експеримент

  1.  A. Kомплекс умов, необхідних для проведення експерименту.
  2.  III. експериментальне дослідження
  3.  III. ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ВСТАНОВЛЕННЯ навіювання з відривом.
  4.  Quot; Тюремний експеримент ".
  5.  Американська імперія як експеримент
  6.  асоціативного експерименту
  7.  асоціативний експеримент

Характерна особливість експерименту як спеціального методу емпіричного дослідження полягає в тому, що він забезпечує можливість активного практичного впливу на досліджувані явища і процеси.

Дослідник тут не обмежується пасивним спостереженням явищ, а свідомо втручається в природний хід їх протікання. Він може здійснити таке втручання шляхом безпосереднього впливу на досліджуваний процес або змінити умови, в яких відбувається цей процес. І в тому і в іншому випадку результати випробування точно фіксуються і контролюються. Таким чином, доповнення простого спостереження активним впливом на процес перетворює експеримент у вельми ефективний метод емпіричного дослідження.

Цією ефективності в чималому ступені сприяє також тісний зв'язок експерименту з теорією. Ідея експерименту, план його проведення та інтерпретація результатів в набагато більшому ступені залежать від теорії, ніж пошуки і інтерпретація даних спостереження.

B даний час експериментальний метод вважають характерною рисою всіх наук, що мають справу з досвідом і конкретними фактами. Дійсно, величезний прогрес, досягнутий за допомогою цього методу у фізиці і точних павуків в останні два століття, в значній мірі зобов'язаний експериментальному методу в поєднанні з точними вимірами і математичною обробкою даних.

У фізиці такий експеримент систематично почав застосовувати Галілей, хоча окремі спроби експериментального дослідження зустрічаються ще в античності і середньовіччя. Галілей почав свої дослідження з вивчення явищ механіки, оскільки саме механічне переміщення тіл в просторі представляє найбільш просту форму руху матерії. Однак, незважаючи на таку простоту і уявну очевидність властивостей механічного руху, він зіткнувся тут з низкою труднощів як чисто наукового, так і ненаукового характеру.

Перехід від простого спостереження явищ в природних умовах до експерименту, так само як і подальший прогрес у використанні експериментального методу, в значній мірі пов'язаний зі збільшенням кількості і якості приладів та експериментальних установок.

В даний час ці установки, наприклад у фізиці, приймають справді індустріальні розміри. Завдяки цьому у величезній мірі зростає ефективність експериментальних досліджень, і створюються найкращі умови для вивчення процесів природи в «чистому вигляді».

Розглянемо трохи докладніше основні елементи експерименту і найважливіші їх типи, які використовуються в сучасній науці.

3.2.1. Структура і основні види експерименту

Будь-експеримент, як уже зазначалося, являє такий метод емпіричного дослідження, при якому вчений впливає на досліджуваний об'єкт за допомогою спеціальних матеріальних засобів (експериментальних установок і приладів) з метою отримання необхідної інформації про властивості і особливості цих об'єктів або явищ. Тому загальна структура експерименту буде відрізнятися від спостереження тим, що в неї крім об'єкта дослідження і самого дослідника обов'язково входять певні матеріальні засоби впливу на об'єкт, що вивчається. Хоча деякі з таких засобів, наприклад прилади і вимірювальна техніка, використовуються і при спостереженні, але їх призначення зовсім інше.

Такі прилади сприяють підвищенню точності результатів спостережень, але вони, як правило, не служать для безпосереднього впливу на досліджуваний об'єкт пли процес.

Значна частина експериментальної техніки служить або для прямого впливу на досліджуваний об'єкт, або для навмисного зміни умов, в яких він повинен функціонувати. У будь-якому випадку мова йде про зміну і перетворення предметів і процесів навколишнього світу для кращого їх пізнання.

У цьому сенсі експериментальні установки і прилади в деякому відношенні аналогічні знаряддям праці в процесі виробництва. Так само як робочий за допомогою знарядь праці впливає на предмети праці, прагнучи надати їм необхідну форму, експериментатор за допомогою апаратів, установок і приладів впливає на досліджуваний об'єкт, щоб краще виявити його властивості і характеристики. Навіть метод або, краще сказати, підхід до справи у них має багато спільного. І робочий, і експериментатор, здійснюючи ті чи інші дії, спостерігають і контролюють їх результати. Відповідно до цих результатів вони вносять поправки в початкові припущення та плани. Але як би не важлива була ця аналогія, ми не повинні забувати, що в процесі праці ставляться і вирішуються, перш за все, практичні завдання, в той час як експеримент являє метод вирішення пізнавальних проблем.

Залежно від цілей, предмета дослідження, характеру використовуваної експериментальної техніки і інших чинників можна побудувати досить розгалужену класифікацію різних видів експериментів. Не ставлячи перед собою завдання дати вичерпну характеристику всіх типів експериментів, обмежимося розглядом найбільш істотних з методологічної точки зору експериментів, що застосовуються в сучасній науці.

За своєї основної мети всі експерименти можна розділити на дві групи.

До першої, найбільшої групи слід віднести експерименти, за допомогою яких здійснюється емпірична перевірка тієї чи іншої гіпотези або теорії.

Меншу групу складають так звані пошукові експерименти, основне призначення яких полягає не в тому, щоб перевірити, чи вірна чи ні якась гіпотеза, а в тому, щоб зібрати необхідну емпіричну інформацію для побудови або уточнення деякої здогади або припущення.

За характером досліджуваного об'єкта можна розрізняти фізичні, хімічні, біологічні, психологічні і соціальні експерименти.

У тому випадку, коли об'єктом вивчення служить безпосередньо реально існуючий предмет або процес, експеримент можна назвати прямим. Якщо замість самого предмета використовується деяка його модель, то експеримент буде називатися модельним. В якості таких моделей найчастіше використовуються зразки, макети, копії оригінального споруди або пристрою, виконані з дотриманням встановлених правил. У модельному експерименті всі операції здійснюються не з самими реальними предметами, а з їх моделями. Результати, отримані при дослідженні цих моделей, в подальшому екстраполюються на самі предмети. Звичайно, такий експеримент менш ефективний, ніж прямий, але в ряді випадків прямої експеримент можна здійснити взагалі або з моральних міркувань, або в силу надзвичайної його дорожнечу. Ось чому нові моделі літаків, турбін, гідростанцій, гребель і тому подібних об'єктів спочатку відчувають на експериментальних зразках.

В останні роки все більш широке поширення набувають так звані концептуальні моделі, які в логіко-математичної формі висловлюють деякі суттєві залежності реально існуючих систем. Використовуючи електронно-обчислювальні машини, можна здійснювати досить успішні експерименти з такими моделями і отримувати досить надійні відомості про поведінку реальних систем, які не допускають ні прямого експериментування, ні експериментування з допомогою матеріальних моделей.

За методом і результатами дослідження всі експерименти можна розділити па якісні і кількісні. Як правило, якісні експерименти робляться для того, щоб виявити дію тих чи інших чинників на досліджуваний процес без встановлення точної кількісної залежності між ними. Такі експерименти швидше носять дослідницький, пошуковий характер: в кращому випадку з їх допомогою досягається попередня перевірка і оцінка тієї чи іншої гіпотези або теорії, ніж їх підтвердження або спростування.

Кількісний експеримент будується з таким розрахунком, щоб забезпечити точне вимірювання всіх істотних чинників, що впливають на поведінку досліджуваного об'єкта або хід процесу. Проведення такого експерименту вимагає використання значної кількості реєструє і вимірювальної апаратури, а результати вимірювань потребують більш-менш складною математичній обробці.

У реальному дослідницькій практиці якісні та кількісні експерименти представляють зазвичай послідовні етапи в пізнанні явищ. Вони характеризують ступінь проникнення в сутність цих явищ і тому не можуть протиставлятися одне одному. Як тільки буде розкрита якісна залежність досліджуваних властивостей, параметрів і характеристик явища від тих чи інших факторів, так відразу ж виникає завдання по визначенню кількісних залежностей між ними за допомогою тієї чи іншої математичної функції або рівняння. В кінцевому підсумку кількісний експеримент сприяє кращому розкриттю якісної природи знову досліджуваних явищ. Прикладом цього можуть служити деякі експерименти, за допомогою яких вдалося намацати і підтвердити найважливіші закони електромагнетизму.

Вперше зв'язок між електрикою і магнетизмом виявив Ерстед (1820г.). Помістивши компас поблизу провідника зі струмом, він виявив відхилення стрілки компаса. Цей чисто якісний експеримент надалі послужив емпіричним вихідним пунктом розвитку всього вчення про електромагнетизм.

Незабаром після цього Ампер здійснив експеримент, в якому кількісно підтвердив ідею про існування поля навколо провідника зі струмом. У 1821г. Фарадей побудував по суті першу експериментальну модель електромотора.

Нарешті, по самому методу здійснення в сучасній науці часто розрізняють статистичні і нестатистичні експерименти. В принципі статистичні методи використовуються при оцінці результатів будь-яких експериментів і навіть спостережень, щоб підвищити їх точність і надійність. Різниця між статистичними і нестатистичної експериментами зводиться не до використання статистики взагалі, а до способу вираження величин, з якими мають справу в експерименті. Якщо в нестатистичної експериментах самі досліджувані величини задані індивідуальним чином, то статистика тут використовується тільки для оцінки результатів дослідження.

У багатьох же експериментах в біології, агрономії, технології початкові величини задані статистично, і тому побудова таких експериментів з самого початку передбачає використання методів статистики і теорії ймовірностей.

3.2.2. Планування і побудова експерименту

У процесі наукового спостереження дослідник керується деякими гіпотезами і теоретичними уявленнями про ті чи інші факти. Значно більшою мірою ця залежність від теорії проявляється в експерименті. Перш ніж поставити експеримент, треба не тільки мати у своєму розпорядженні його спільною ідеєю, але і ретельно продумати його план, а також можливі результати.

Вибір того чи іншого типу експерименту, так само як і конкретний план його здійснення, в істотному ступені залежить від тієї наукової проблеми, яку вчений має намір вирішити за допомогою досвіду. Одна справа, коли експеримент призначений для попередньої оцінки і перевірки гіпотези, і зовсім інша, коли мова йде про кількісну перевірці тієї ж самої гіпотези.

У першому випадку обмежуються загальною, якісної констатацією залежностей між істотними факторами або властивостями досліджуваного процесу, у другому - прагнуть кількісно виразити ці залежності, коли здійснення експерименту вимагає не тільки залучення значно більшої кількості реєструючих і вимірювальних приладів і засобів, але набагато більшої акуратності і точності в контролі над досліджуваними характеристиками і властивостями. Все це неминуче повинно позначитися на загальному плані побудови експерименту.

У ще більшій мірі планування експерименту пов'язано з характером величин, які доводиться оцінювати в ході досвіду. В цьому відношенні набагато складнішими є експерименти, в яких вивчаються величини задані статистичними чином. До чисто експериментальним труднощів тут приєднуються труднощі математичного характеру. Тому не випадково в останні роки в математичній статистиці виникло самостійне напрям планування експерименту, яке ставить своїм завданням з'ясування закономірностей побудови статистичних експериментів, тобто експериментів, в яких не тільки остаточні результати, а й сам процес вимагають залучення статистичних методів.

Оскільки кожен експеримент покликаний вирішувати певну теоретичну проблему: будь то попередня оцінка гіпотези або її остаточна перевірка, - остільки при його плануванні слід враховувати не тільки наявність тієї чи іншої експериментальної техніки, а й рівень розвитку відповідної галузі знання, що особливо важливо при виявленні тих факторів , які вважаються суттєвими для експерименту.

Все це говорить про те, що план проведення кожного конкретного експерименту має свої специфічні риси та особливості. Не існує єдиного шаблону або схеми, за допомогою яких можна було б будувати експеримент для вирішення будь-якої проблеми в будь-якій галузі експериментальних наук. Найбільше, що можна тут виявити, - це намітити загальну стратегію і дати деякі загальні рекомендації з побудови та планування експерименту.

Всякий експеримент починається з проблеми, яка вимагає експериментального дозволу. Найчастіше за допомогою експерименту здійснюється емпірична перевірка будь-якої гіпотези або теорії. Іноді він використовується для отримання недостатньої інформації, щоб уточнити або побудувати нову гіпотезу.

Як тільки наукова проблема точно сформульована виникає необхідність виділити фактори, які впливають на експеримент, і фактори, які можна не брати до уваги. Так, Галілей в своїх експериментах з вивчення законів вільного падіння тіл не враховував вплив опору повітря, неоднорідність поля тяжкості, не кажучи вже про такі чинники, як колір, температура тіл, бо всі вони не надають будь-якого істотного впливу па падіння тіл поблизу земної поверхні, де опір повітря незначно, а поле тяжіння з достатнім ступенем наближення можна вважати однорідним. Ці факти в даний час здаються мало не очевидними, але за часів Галілея не існувало теорії, яка дозволяла б пояснити їх.

Якщо є достатньо розроблена теорія досліджуваних явищ, то виділення істотних факторів досягається порівняно легко. Коли ж дослідження тільки починається, а область досліджуваних явищ абсолютно нова, тоді виділити фактори, істотно впливають на процес, виявляється вельми важко.

В принципі будь-який чинник може виявитися важливим, тому заздалегідь не можна виключити жоден з них без попереднього обговорення і перевірки. Оскільки така перевірка неминуче пов'язана зі зверненням до досвіду, виникає важка проблема відбору саме таких факторів, які є істотними для досліджуваного процесу. Зазвичай неможливо фактично перевірити всі припущення про істотні фактори. Тому вчений більше покладається на свій досвід і здоровий глузд, але вони не гарантують його від помилок. Відомо, що Роберт Бойль, який відкрив закон про обернено пропорційну залежність між тиском і об'ємом газу, не рахував температуру фактором, що істотно впливає на стан газу. Згодом Жак Шарль і Гей-Люссак встановили, що обсяг газу збільшується прямо пропорційно його температурі. Крім того, слід пам'ятати, що фактор, який є несуттєвим в одному експерименті, може стати суттєвим в іншому. Якщо Галілей в своїх дослідах міг знехтувати опором повітря, оскільки мав справу з повільно рухомими тілами, то цього не можна зробити в експериментах по дослідженню швидко рухомих тіл, наприклад снаряда або літака, особливо якщо він летить з надзвуковою швидкістю. Отже, саме поняття істотного фактора є відносним, бо воно залежить від завдань і умов експерименту, а також від рівня розвитку наукового знання.

Наступним етапом в здійсненні експерименту є зміна одних факторів при збереженні інших відносно незмінними і постійними. Мабуть, в цьому найяскравіше проявляється відмінність експерименту від спостереження, так як саме можливість створення деякої штучної середовища дозволяє досліднику спостерігати явища «за умов, що забезпечують перебіг процесу в чистому вигляді». Припустимо, відомо, що досліджуване явище залежить від деякого числа істотних властивостей або факторів. Щоб встановити роль кожного з них, а також їх взаємозв'язок один з одним, треба вибрати спочатку два будь-яких властивості. Зберігаючи всі інші істотні властивості або фактори постійними, змушуємо одне з обраних властивостей змінюватися і спостерігаємо, як веде себе інше властивість або фактор. Таким же способом перевіряється залежність між іншими властивостями. В результаті експериментально встановлюється залежність, яка характеризує відношення між досліджуваними властивостями явища.

Після обробки даних експерименту ця залежність може бути представлена ??у вигляді певної математичної формули або рівняння.

В якості наочної ілюстрації розглянемо, як емпірично були відкриті закони, що описують стан ідеального газу. Перший газовий закон був відкритий Бойл в 1660г. Він вважав, що температура не робить якого-небудь істотного впливу на стан газу. Тому в його експерименті цей фактор не фігурував.

Підтримуючи температуру постійною, можна переконатися в справедливості закону, встановленого Бойл: обсяг даної маси газу обернено пропорційний тиску. Підтримуючи постійним тиск, можна поставити експеримент, щоб з'ясувати, як впливає підвищення температури газу на його об'єм. Вперше такі вимірювання були здійснені французьким фізиком Ж. Шарлем, проте отримані ним результати не були опубліковані. Півтора століття тому англійський хімік Джон Дальтон провів експерименти з різними газами і переконався, що при постійному тиску вони розширюються при нагріванні (хоча вважав, що їх здатність розширюватися повинна зменшуватися з підвищенням температури).

Значення експериментів Дальтона полягає не стільки в точності висновків, скільки в доведенні того, що з підвищенням температури склад газу не впливає на його розширення.

Гей-Люссак, що відновив пріоритет Шарля, багато зробив для встановлення точної кількісної залежності між температурою і об'ємом газу. Він знайшов, що для так званих постійних газів збільшення обсягу кожного з них в межах від температури танення льоду до температури кипіння води одно 100/26666 початкового об'єму. Після того як були знайдені, і експериментально перевірені приватні емпіричні закони, які виражають зв'язок між тиском і об'ємом, об'ємом і температурою газу, можна було сформулювати більш загальний закон, що характеризує стан будь-якого ідеального газу. Цей закон говорить, що твір тиску на об'єм газу дорівнює добутку температури на деяку величину R, Яка залежить від кількості, взятого газу: PV = RT,

де Р позначає тиск, V - Об `єм, Т - Температуру газу.

Подібне узагальнення емпіричних законів не дає можливості відкривати більш складні і глибокі теоретичні закони, за допомогою яких можуть бути пояснені емпіричні закони. Однак описаний метод експериментального встановлення залежностей між істотними факторами досліджуваного процесу служить найважливішою попередньої щаблем у пізнанні нових явищ.

Якщо в плануванні експерименту передбачається тільки виявлення істотних факторів, що впливають на процес, то такого роду експерименти часто називають факторними. У більшості випадків, особливо в точному природознавстві, прагнуть не тільки виявити суттєві чинники, а й встановити форми кількісної залежності між ними: послідовно визначають, як зі зміною одного фактора або величини відповідно змінюється інший фактор. Іншими словами, в основі зазначених експериментів лежить ідея про функціональної залежності між деякими істотними факторами досліджуваних явищ. Такі експерименти отримали назву функціональних.

Однак якою б експеримент ні планувався, його проведення вимагає точного обліку тих змін, які експериментатор вносить в досліджуваний процес. Це вимагає ретельного контролю, як об'єкта дослідження, так і засобів спостереження і вимірювання.

3.2.3. контроль експерименту

Велика частина експериментальної техніки служить для контролю тих факторів, характеристик або властивостей, які з тих чи інших причин вважаються істотними для досліджуваного процесу. Без такого контролю можна було б досягти мети експерименту. Техніка, яка використовується в експерименті, повинна бути не тільки практично перевірена, але і теоретично обгрунтована.

Однак перш ніж говорити про теоретичне обгрунтування, треба переконатися в практичній здійсненності експерименту.

Навіть в тому випадку, коли Дослідна установка успішно функціонує, її робота, і особливо результати, може залежати від самих різних причин. Тому перш ніж приступити до експерименту, дослідник прагне пояснити функціонування майбутньої експериментальної установки за допомогою вже відомої і добре підтвердженою теорії.

Якщо експеримент повинен служити критерієм істинності наукового знання, то цілком природно, що він повинен спиратися тільки на добре перевірене і надійне знання, істинність якого встановлена ??поза рамками даного експерименту.

Точно так само йде справа з новою експериментальною технікою. Крім теоретичного обгрунтування її надійність слід перевіряти за допомогою інших методів. Наприклад, техніка використання так званих мічених атомів в біології і радіоактивних ізотопів в різних галузях науки і техніки в істотному ступені спирається на зіставлення результатів, отриманих за допомогою зазначеної техніки, з даними, отриманими іншим способом. Відомо, що результати визначення часу існування тих плі інших органічних відкладень в Землі, віку гірських порід за допомогою техніки радіоізотопів (зокрема, ізотопу вуглецю С14) контролювалися вже перевіреними методами (астрономічними, біологічними, хроніками і т.д.).

Однак, як би не була важлива перевірка технічного боку досвіду, вона не вичерпує істоти контролю при плануванні і проведенні експерименту. Щоб точно визначити зміни, які відбуваються в процесі експерименту, дуже часто поряд з експериментальної групою використовують ще так звану контрольну групу. Там, де не відбувається помітних індивідуальних змін, в якості контрольної групи або системи може служити сам досліджуваний об'єкт. Наприклад, для визначення зміни механічних властивостей металу від впливу струмів високої частоти досить вичерпно описати ці властивості до і після експерименту.

Початкові властивості металу можна при цьому розглядати як властивості контрольної системи, за допомогою яких можна судити про результати впливу на метал в процесі експерименту.

Всі дії і зміни відбуваються над експериментальною групою, а про результати цих впливів судять, порівнюючи з контрольною групою. Так, щоб перевірити ефективність нових ліків, точно з'ясувати всі позитивні і негативні фактори, викликані ним, необхідно всіх піддослідних тварин розділити на дві групи: експериментальну і контрольну. Те ж саме роблять при експериментальній перевірці щеплень проти інфекційних захворювань.

У всіх випадках, коли за умовами дослідження потрібно утворити експериментальну і контрольну групи, необхідно домагатися того, щоб вони були якомога більш однорідними. В іншому випадку результати експерименту можуть виявитися не цілком надійними і навіть вельми сумнівними. Найпростіший спосіб досягнення такої однорідності полягає в попарном порівнюванні індивідуумів експериментальної і контрольної груп. Для великих груп такий спосіб виявляється малопридатним. Тому в даний час найчастіше вдаються до статистичних методів контролю, при використанні яких враховуються загальні, статистичні характеристики порівнюваних труп, не індивідуальні їх особливості.

Як статистичних критеріїв контролю нерідко вибирають контроль розподілів. Розподілу характеризують, як часто або з якою ймовірністю та чи інша випадкова, величина приймає будь-яка з можливих її значень. Шляхом порівняння функцій розподілу можна досягти більшої пли меншою мірою однорідності експериментальної та контрольної груп.

Однак як при індивідуальній, так і статистичної оцінці цих груп завжди зберігається можливість упередженого вибору індивідуумів. Щоб виключити таку можливість, при плануванні експерименту вдаються до методу рандомізації, мета якого-забезпечити рівноймовірно вибору будь-якого індивідуума з наявної сукупності. Техніка такого вибору може бути будь-якою, але вона повинна сприяти досягненню головної мети - побудови однорідних груп (експериментальної і контрольної) з сукупності, що підлягає дослідженню.

3.2.4. Інтерпретація результатів експерименту

Залежність експерименту від теорії позначається не тільки при плануванні, але в ще більшому ступені при тлумаченні його результатів.

По-перше, результати будь-якого експерименту потребують статистичному аналізі, щоб виключити можливі систематичні помилки. Такий аналіз стає особливо необхідним при здійсненні експериментів, в яких досліджувані фактори або величини задані не індивідуальним, а статистичним чином. Але навіть при індивідуальному завданні, як правило, виробляють безліч різних вимірів, щоб виключити можливі помилки. В принципі статистична обробка результатів експерименту, в якому досліджувані величини задані індивідуально, нічим не відрізняється від обробки даних спостереження. Набагато більші труднощі виникають при аналізі статистичних експериментів.

Перш за все, тут доводиться встановлювати і оцінювати відмінність між експериментальною і контрольною групами. Іноді різниця між ними може бути викликана випадковими, неконтрольованими факторами.

Тому виникає завдання визначення та статистичної перевірки різниці між експериментальної і контрольної групами. Якщо ця різниця перевищує деякий мінімум, то це є показником того, що між величинами, що вивчаються в даному експерименті, існує деяка реальна зв'язок. Знаходження конкретної форми цього взаємозв'язку представляє мета подальшого дослідження.

По-друге, результати експерименту, які зазнали статистичної обробці, можуть бути по-справжньому зрозумілі і оцінені лише в рамках теоретичних уявлень відповідної галузі наукового знання. При всій тонкощі і складності сучасних статистичних методів з їх допомогою в кращому випадку може бути намацаний або вгадана деяка гіпотеза про реальну взаємозв'язку досліджуваних факторів або величин. За допомогою методів кореляційного аналізу можна, наприклад, оцінити ступінь залежності або співвідношення однієї величини від іншої, але такий аналіз не може розкрити конкретну форму або тип функціонального зв'язку між ними, тобто закон, керуючий цими явищами. Ось чому тлумачення результатів експериментального дослідження набуває таке важливе значення для розуміння і пояснення цих результатів.

При інтерпретації даних експерименту дослідник може зустрітися з двома альтернативами.

По перше, Він може пояснити ці результати в термінах вже відомих теорій або гіпотез. В цьому випадку його завдання зводиться до перевірки або повторному огляді готівкового знання. Оскільки така перевірка полягає в зіставленні тверджень, що виражають дані експерименту, з висновками теорії, то виникає необхідність в отриманні таких логічних наслідків з теорії, які допускають емпіричну перевірку. Це неминуче пов'язане з інтерпретацією, по крайней мере, деяких понять і тверджень теорії.

По-друге, В ряді випадків вчений не має готової теорією або навіть більш-менш обґрунтованої гіпотезою, за допомогою яких він зміг би пояснити дані свого експерименту. Іноді такого роду експерименти навіть суперечать тим теоретичним уявленням, які панують в тій чи іншій галузі науки.

Про це свідчать численні експериментальні результати, отримані в фізиці в кінці XIX- початку XX ст., Які вперто не вкладалися в рамки старих, класичних уявлень. У 1900р. Макс Планк, переконавшись в неможливості класичними методами пояснити експериментальні дані, що відносяться до властивостей теплового випромінювання, запропонував свою інтерпретацію в термінах кінцевих квантів енергії.

Ця інтерпретація допомогла згодом пояснити особливості фотоефекту, експерименти Франка і Герца, ефекти Комптона і Штерна-Герлаха і багато інших досліди.

Звичайно, не всяка нова інтерпретація експериментальних даних призводить до революційних змін в науці. Однак будь-яка інтерпретація пред'являє серйозні вимоги до існуючим теоріям, починаючи від перегляду і модифікації деяких їх елементів і закінчуючи радикальним переглядом вихідних принципів і постулатів.

3.2.5. Функції експерименту в науковому дослідженні

Перевага експерименту над спостереженням полягає, перш за все, в тому, що він дає можливість активно і цілеспрямовано досліджувати цікаві для науку явища. Вчений може за своїм бажанням вивчати ці явища в самих різних умовах їх протікання, ускладнювати або спрощувати ситуацію, суворо контролюючи при цьому хід і результати процесу. Часто експеримент уподібнюють питання, зверненого до природи. Хоча такий метафоричний спосіб вираження і не вільний від недоліків, проте, він дуже вдало схоплює основну мету експерименту - давати відповіді на наші запитання, перевіряти ідеї, гіпотези і теорії щодо властивостей і закономірностей протікання тих чи інших процесів в природі. У звичайних умовах ці процеси вкрай складні і заплутані, не піддаються точному контролю і управління. Тому і виникає завдання організації такого їх дослідження, при якому можна було б простежити хід процесу «в чистому» вигляді.

З цією метою в експерименті відокремлюють істотні фактори від несуттєвих і тим самим значно спрощують ситуацію. Хоча таке спрощення і віддаляє нас від дійсності, але в кінцевому підсумку воно сприяє більш глибокому розумінню явищ і можливості контролю небагатьох істотних для даного процесу факторів або величин. В цьому відношенні експеримент набагато ближче стоїть до теоретичної моделі, ніж спостереження. При експериментуванні дослідник зосереджує увагу на вивченні лише найбільш важливих сторін і особливостей процесів, намагаючись звести до мінімуму із рівноваги вплив другорядних факторів. Звідси напрошується природна аналогія між експериментом і абстрагированием.

Подібно до того, як при абстрагуванні ми відволікаємося від усіх несуттєвих моментів, властивостей і особливостей явищ, яри експериментуванні прагнуть виділити і вивчити ті властивості і чинники, які детермінують цей процес. І в тому і в іншому випадку дослідник ставить задачу - вивчити хід процесу «в чистому вигляді», і тому не бере до уваги безліч додаткових чинників і обставин.

Але, мабуть, більше ніж в іншій аналогії, тут доводиться рахуватися з важливими відмінностями принципового характеру. По-перше, будь-яке абстрагування являє спосіб уявного виділення істотних властивостей і особливостей досліджуваного, явища, в той час як при експериментуванні з допомогою спеціальних засобів і приладів створюють штучне середовище, яка дасть можливість аналізувати явища в умовах, більш-менш вільних від обурює впливу другорядних чинників. Звичайно, в порівнянні з можливостями уявного відволікання можливості фактичної ізоляції явищ в умовах експерименту представляються більш скромними. По-друге, в реальній практиці наукового дослідження абстрагування завжди передує експерименту. Перш ніж поставити експеримент, вчений повинен виходити з деякою гіпотези або просто здогадки про те, які властивості або фактори в досліджуваному явищі вважати істотними, а які можна не брати до уваги. Все це показує, що абстрагування і експеримент відносяться до якісно різних методів дослідження і вирішують свої, специфічні завдання.

До числа найважливіших проблем, які вимагають залучення експериментального методу, відноситься, перш за все, досвідчена перевірка гіпотез і теорій. Це найвідоміша і найбільш істотна функція експерименту в науковому дослідженні, яка служить показником зрілості самого методу. Ні в античності, ні в середні віки не було експерименту в точному сенсі цього слова, так як там метою дослідів швидше був збір даних, ніж перевірка ідей.

Галілей, рішуче порвав з натурфілософськими і схоластичними традиціями колишньої фізики, вперше систематично став перевіряти свої гіпотези за допомогою експерименту. Великих успіхів у розвитку механіки в Новий час були пов'язані з тим, що розробка нових її гіпотез і теорій йшла рука об руку з їх експериментальною перевіркою. Поступово такий метод перевірки нових гіпотез і теорій проник в усі галузі природознавства, а в наш час успішно використовується і в ряді соціальних наук.

Не менш цінну роль експеримент грає при формуванні нових гіпотез і теоретичних уявлень. Евристична функція експерименту при створенні гіпотез полягає в тому, щоб використовувати досвід для уточнення і виправлення початкових припущень і здогадок. У той час як при перевірці дослідник має готової гіпотезою і прагне за допомогою експерименту або підтвердити, або спростувати її, при висуненні та обґрунтуванні нових гіпотез йому часто не вистачає додаткової емпіричної інформації. Тому він змушений звертатися до експерименту, у тому числі до модельного і уявному, щоб відкоригувати свої початкові припущення. Зазвичай пошуковий і перевірки експерименти здійснюються одночасно.

В ході дослідження вчений не тільки уточнює свою первісну гіпотезу і доводить її до рівня наукової гіпотези, але одночасно перевіряє цю гіпотезу спочатку частинами, а потім і цілком.

Який би експеримент, однак, не здійснювався, він завжди служить лише певним ланкою в загальному ланцюгу наукового дослідження. Тому його не можна розглядати як самоціль і тим більше протиставляти теорії.

Якщо експеримент ставить питання природі, то таке питання може виникнути лише в сфері ідей і при досить високому рівні розвитку теоретичного знання.

Як уже зазначалося, сам план проведення експерименту, інтерпретація його результатів вимагають звернення до теорії. Без теорії та її керівних ідей неможливий ніякий наукове експериментування.

На перший погляд може здатися, що таке підкреслення значення теорії для експерименту і емпіричного пізнання взагалі суперечить відомій тезі про послідовність етапів процесу пізнання. Насправді теза про рух пізнання від живого споглядання до абстрактного мислення і від нього до практики дає загальну історичну картину процесу, з'ясовує генетичний зв'язок між емпіричної і раціональної ступенями пізнання.

У реальній практиці наукового дослідження ці ступені виступають у взаємодії і єдності. Безперечно, що теоретичні уявлення завжди грунтуються на якихось емпіричних даних або фактах.

В кінцевому рахунку, все знання спирається на досвід, експеримент, практику. Однак саме емпіричне пізнання, особливо в науці, відштовхується від існуючих теоретичних уявлень. Така взаємодія між теорією і емпірією з особливою наочністю проявляється на прикладі експерименту. Ось чому в науковому дослідженні найменше можна говорити про незалежність різних методів і ступенів пізнання, а тим більше про їх протиставленні один одному. Навпаки, тільки облік їх діалектичному взаємозв'язку та взаємодії дає можливість правильно зрозуміти не тільки весь процес дослідження в Загалом, а й окремі його етапи та методи.

За чотири століття існування експериментальний метод продемонстрував свою високу ефективність як найважливіший спосіб емпіричного дослідження. Ця ефективність зростала, але міру ускладнення експериментальної техніки і ступеня зрілості теоретичної думки. Від найпростіших дослідів, що представляють по суті справи ускладнені спостереження, до створення індустріальних установок для прискорення заряджених частинок, отримання високих і надвисоких температур і тисків, потужних радіотелескопів і космічних лабораторій - ось той гігантський стрибок, який характеризує розвиток експериментальної техніки. Індустріальний характер сучасного фізичного експерименту і складність його техніки роблять необхідним створення великих колективів дослідників. Важливою перевагою колективних методів наукової роботи є те, що вони допомагають долати однобічність і суб'єктивізм як в оцінці перспективності тих чи інших напрямків, так і в інтерпретації отриманих результатів.

Виникає питання: якщо експериментальний метод є настільки ефективним методом емпіричного дослідження, то чому він не застосовується у всіх науках?

Головною умовою успішного застосування експериментального методу в тій чи іншій науці є принципова можливість активної, перетворюючої діяльності дослідника з досліджуваним об'єктом. Дійсно, найбільший успіх, досягнутий за допомогою цього методу, відноситься головним чином до фізики і хімії, де найлегше можна втручатися в хід досліджуваних процесів.

У деяких науках вчені об'єктивно не можуть впливати на процеси, що вивчаються. Так, в астрономії, незважаючи на великий успіх космічних досліджень, вони часто змушені обмежуватися спостереженнями за небесними тілами. Те ж саме слід сказати про геологію і деяких інших науках. Такі науки хоча і використовують емпіричні методи (наприклад, спостереження і вимірювання), але не належать до наук експериментальним.

У найбільш розвинених експериментальних науках і спостереження і досліди супроводжуються ретельними вимірами досліджуваних величин. Хоча техніка вимірювань і їх спеціальна методика може бути дуже різною, все ж існують деякі загальні принципи, правила і прийоми вимірювань, якими керується будь-який науковець в процесі дослідження.





 Методологія наукових досліджень 1 сторінка |  Методологія наукових досліджень 2 сторінка |  Методологія наукових досліджень 3 сторінка |  Методологія наукових досліджень 4 сторінка |  Методологія наукових досліджень 5 сторінка |  Методологія наукових досліджень 6 сторінка |  Методологія наукових досліджень 7 сторінка |  Методологія наукових досліджень 8 сторінка |  Методологія наукових досліджень 9 сторінка |  Методологія наукових досліджень 10 сторінка |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати