В сравнении с наблюдением у эксперимента есть целый ряд других преимуществ: он предоставляет возможность точно определить условия протекания явления, изменить его, изучить свойства объекта в определенных экстремальных условиях, создать аналог и модель природных процессов, увеличивая скорость протекания процессов более глубже проникнуть в их сущность, на основе всестороннего и точного познания изучаемых явлений расширить область их влияния и, наконец, обнаружить внутренние причины явлений.
Подходя к содержанию эксперимента с точки зрения гносеологии, можно в нем обнаружить противоположные стороны, образующие друг с другом единство – объективный и субъективный моменты. Объективную сторону эксперимента формируют исследуемые экспериментатором объективные вещи, процессы, явления и средства эксперимента (прибор, аппарат, инструмент и т.д.), субъективную же сторону – элементы, зависящие от сознания экспериментатора. Характер эксперимента зависит с одной стороны от специфики исследуемого явления и уровня развития существующих научных знаний, с другой стороны – от целого ряда субъективных факторов, относящихся непосредственно к сознанию: деятельности ученого, степени его активности, выбора объекта, основной идеи, цели исследования. В общем субъективную сторону эксперимента составляют особенности органов чувств человека, его теоретическая подготовка, уровень научных знаний и духовной культуры, методика научно экспериментального исследования, сам экспериментатор с определенными теоретическими знаниями, даже логические компоненты, состоящие из поставленных перед ним целей и задач.
Структурные компоненты научного эксперимента обладают относительной независимостью. Действительно, несмотря на то, что роль субъективных факторов для научного познания велика, их влияние на эксперимент столь существенно. Границы этого влияния, носящего ограниченный характер, определяется непосредственно внешним миром и объективными сторонами эксперимента.
Природа эксперимента сложна. Эксперимент, являющийся средством физического влияния человека на объект и способом практического освоения действительности, проводится не только с целью удовлетворить жизненные потребности человека, но также с научной целью – исследовать и изучить объект. Поэтому в эксперименте встречаются стороны, характерные не только для практики, но и для теоретического мышления – выбор сторон, интересующих исследователя и отказ от других сторон. Поэтому эксперимент стал одним из видов практической абстракции, он тесно связан не только с практикой. Но и с теоретическим мышлением. Связь эксперимента с теорией находит свое выражение в мысленных экспериментах. Отличие мысленного эксперимента от материального заключается в том, что в материальном эксперименте ученый исследует сам предмет, в мысленном эксперименте исследует его мысленный образ, идеальную модель. Являющийся специфической формой теоретической деятельности субъекта мысленный эксперимент – идеальная форма реального эксперимента. Проводимый над образными и модельными представлениями мысленный эксперимент позволяет получить новые знания, которые невозможно получит чисто логическим путем. В мысленном эксперименте, занимающем промежуточное положение между материальным экспериментом и теорией, как бы объединяются сила материального эксперимента и сила логики. Поэтому роль мысленного эксперимента в научном познании велика. Главная познавательная роль мысленного эксперимента состоит в обосновании выдвигаемых принципов и предположений. Исторически первый мысленный эксперимент (изучение движения тел в горизонтальной плоскости) был проведен Г.Галилеем и он пытался связать свой принцип инерции с этой практикой. Другой мысленный эксперимент (идеальная паровая машина) предложил С.Карно. Сформулированный на основе представлений о сохранении количества тепла «принцип необратимости тепловых процессов» Карно обосновывал посредством предложенного мысленного эксперимента.
В современной физике также происходит широкое использование мысленных экспериментов. Известный физик нашего времени А.Эйнштейн для обоснования главных принципов теории относительности умело использовал мысленные эксперименты (например, для обоснования принципа эквивалентности использовал мысленный эксперимент опускающегося лифта). В.Гейзенберг для обоснования и объяснения «отношения неопределенности» использовал мысленное измерение положения и скорости электрона.
В настоящее время в различных областях науки используются различные виды экспериментов. В зависимости от преследуемой цели, природы исследуемого предмета, характера используемой экспериментальной техники, эксперименты можно разделить на исследовательский, проверочный и наглядный.
Исследовательские эксперименты в своей основе опираются на определенные теоретические заключения и проводятся с целью обнаружения доселе неизвестные свойства объекта. Самым ярким примером подобного рода экспериментов можно считать известным эксперимент Резерфорда по определению планетарной модели атома, используя выпадение альфа частиц из золотой фольги.
К проверочным экспериментам обычно обращаются в случае необходимости проверить то или иное заключение. Современные естественные науки, особенно физика, богаты проверочными экспериментами. Существование многих элементарных частиц (например, позитрон, нейтрон и др.) было, как говорится, открытием пера ученых, и они некоторое время считались только предположением. Лишь спустя некоторое время эти частицы были обнаружены экспериментальным путем, и тем самым была подтверждена их реальность и истинность выдвинутых ранее теоретических предположений. Целесообразность таких проверочных экспериментов заключается в том, что они в то же самое время выступают в роли критерия истины.
Для того, чтобы продемонстрировать какое-либо явление с обучающей целью, используются наглядные эксперименты. Такого рода эксперименты демонстрируются обычно в лабораториях средних и высших школ.
В зависимости от характера исследуемого объекта эксперименты делятся на физические, химические, биологические, психологические, социальные.[5] В современной науке также используются модельные эксперименты. Модельные эксперименты проводятся не над реальными предметами, а над их моделями и после этого результаты операции экстраполируются самим предметом.
В настоящее время не только для изучения природы, но и для изучения общественной жизни используются эксперименты. С целью изучения общественных явлений в относительно малых коллективах проводятся социальные эксперименты и с их помощью исследуются различные формы научного руководства в обществе, пути повышения производительности труда влияния различных общественных закономерностей в обществе и другое.
Эмпирическо-теоретические методы научного познания.
Главной характеризующей стороной эмпирическо-теоретических методов научного познания является их применение, как на эмпирическом, так и на теоретическом уровнях научного исследования. Это в свою очередь показывает более высокую степень обобщенности этих методов, чем у эмпирических исследовательских методов.
Одним из эмпирическо-теоретических методов научного познания является абстрагирование. Абстрагирование – метод универсальной умственной деятельности. Так, каждый шаг мысли связан с использованием либо самого этого процесса, либо его результатов.
Сущность процесса абстрагирования состоит в мысленном отвлечении от несущественных показателей, отношений и связей предметов и в тоже время в выборе одного или нескольких интересующих исследователя существенных признаков.
В научном исследовании необходимо отличать друг от друга две проблемы – сам процесс абстрагирования и абстракцию, как результат этого процесса. Результат абстрагирования – абстракция, при произнесении этого слова обычно подразумевается приобретенное знание о некоторых сторонах предмета. Использующиеся в повседневной жизни и науке понятия «книга, тетрадь, масса, сила, наследственность, валентность, существительное и другие» - абстракции. Сам же процесс абстрагирования – совокупность операций, ведущий к достижению определенного результата. Абстракции – необходимые элементы, создающие глубокое и всестороннее отражение в мышлении действительности, процесс же абстрагирования – научное мышление, отражающее сущность, содержание и формы явлений посредством абстракций.
Механизм процесса абстрагирования сложен, состоит из двух ступеней органически связанных друг с другом. На первой ступени этого процесса, называемой «подставкой процессу абстрагирования», посредством методов анализа и сравнения различаются друг от друга существенные и несущественные стороны интересующие исследователя явления и отбирается одна или несколько существенных сторон. На этой ступени абстрагирования осуществляется оценка разных сторон явлений и их связей, а также определение их общих и существенных сторон. Например, подготовительная работа, проводимая для формирования абстракции «масса», требует, чтобы был определен признак, считающийся общим для всех материальных образований. Этот признак, как известно – свойство инерции, присущий всем телам.
Одна из существенных проблем подготовки к акту абстрагирования заключается в обнаружении независимости изучаемого явления от определенных факторов. Например, если мы в ходе абстрагирования определим независимость явления А от формы фактора V, тем самым мы можем отвлечься от хода процесса, теоретически рассматривая это последнее явление А как несущественный фактор.[6]
Вторая ступень процесса абстрагирования состоит в реализации возможности абстракции, определенной ранее. Сущность этой ступени, называемой «акт абстрагирования» или «отвлечения» состоит в том, что в данной ситуации какой-либо реальный объект О1 согласно своим свойствам и отношениям становится скуднее О1; какой либо объект О2, выступающий как его абстрактная модель, его заменяет. Например, в астрономических расчетах, отвлекшись от измерения планет, заменили их «материальной точкой», в решении электростатических задач отвлекшись от измерения линий электропередачи заменили их «точечным зарядом».