Методи емпіричного та теоретичного дослідження

У науковому пізнанні застосовують різні типи методів дослідження. По- перше, це методи і прийоми, що використовують на рівні як буденного, так і наукового пізнання. Їх називають загальнологічними методами, оскільки вони властиві людському пізнанню в цілому.

До загальнологічних методів дослідження належать такі методи, як аналіз, синтез, індукція, дедукція, абстрагування й узагальнення.

Аналіз (з грецької - розчленовування, розкладання) - процедура уявного (а часто й реального) розкладу досліджуваного об’єкта, властивостей предмета, відношень між предметами на окремі частини (ознаки, властивості). Аналітичні процедури є складовою будь-якого наукового дослідження, найчастіше - на початковій його стадії, коли дослідник здійснює перехід від нерозділеного опису досліджуваного об’єкта до з’ясування його будови, складу, властивостей.

Існує декілька видів аналізу як методу наукового мислення. Розумовий поділ цілого на частини з метою з’ясування структури цілого передбачає не лише фіксацію цих частин, а й встановлення відношень між ними. Аналіз за таких обставин дає змогу встановити тотожність структури певних предметів. Іншим видом зазначеного методу є аналіз загальних властивостей предметів і відношень між ними, коли їх розчленовують на складові (більш прості властивості й відношення). Нарешті, у науковому пізнанні застосовують поділ класів певних предметів на підкласи (класифікація).

Синтез (з грецької - поєднання, складання) - це поєднання раніше виділених частин (ознак, властивостей або відношень) предмета в єдине ціле.

Абстракція (з латини - відволікання) - такий прийом мислення, який полягає в ігноруванні низки властивостей і відношень явища, яке вивчають, з одночасним виділенням властивостей, відношень, що цікавлять дослідника. Такі властивості і відношення позначаються особливими знаками, завдяки яким вони закріплюються у свідомості як абстракції (наприклад, різні числа). Головне питання у процесі абстрагування - які саме властивості і відношення є несуттєвими, другорядними в аспекті відповідного наукового дослідження. Результатом наукового абстрагування постає узагальнений образ, у якому певна контекстуальна свобода поєднується з інформаційною повнотою, що виправдовує абстракцію для широкого класу типових обставин - сфери значень абстракції. Як зазначав К. Маркс, за посередництва абстракції ми перетворюємо будь-яку річ на логічну категорію. Найбільш розвинена система абстракцій складається в математиці. Інші науки можуть запозичувати математичні абстракції для власних методів дослідження, водночас збагачуючи їх абстракціями, притаманними саме цим наукам.

Узагальнення - прийом мислення, що встановлює загальні властивості і ознаки об’єктів. Поширеним способом узагальнення є перехід від окремих фактів, подій до їх розумового ототожнення (індуктивне узагальнення). Так, зокрема, з’ясувавши загальну і специфічну властивість усіх предметів, що становлять певну множину, дослідники утворюють поняття про цю властивість. Іншим різновидом узагальнення є перехід від одиничного або менш загального поняття до більш загального (логічне узагальнення). Наприклад, відштовхуючись від поняття „рівнобічний трикутник” й не зважаючи на властивість рівнобічності, дослідник може прийти до поняття „трикутник”, а надалі - до поняття „геометрична фігура”.

Індукція (з латини - наведення) - такий метод пізнання, у якому загальний висновок будують на основі одиничних засновків. В індукції емпіричні дані „наводять” на загальне (індукують це загальне). Проте варто враховувати: фактичний досвід завжди поступається розмаїтості явищ, охоплених відповідною закономірністю, через те індуктивне узагальнення є неповним, незавершеним, а його істинність - проблематичною. У науці індукція найчастіше є джерелом припущень - гіпотез, які надалі перевіряють (обґрунтовують) у системі інших наукових принципів.

Дедукція (з латини - виведення) - спосіб міркування, за допомогою якого із загальних засновків можна вивести частковий висновок. Науки, положення яких переважно є наслідком певних загальних принципів, постулатів, аксіом, визначають як дедуктивні (математика, теоретична механіка). Індукція та дедукція взаємно доповнюють одна одну як методи наукового пізнання.

Аналогія (з грецької - відповідність, подібність) - такий метод пізнання, за якого на підставі схожості об’єктів за одними ознаками дослідник робить висновок щодо їх подібності і за іншими ознаками. Висновки за аналогією є важливим джерелом наукових гіпотез. Найчастіше в науковому пізнанні застосовують аналогії, узяті з досвіду передових наук. Наприклад, механістичне світобачення Нового часу сприяло тому, що за аналогією людину почали розглядати як складний механізм.

Моделювання - такий метод пізнання, за якого вивчення об’єкта (оригіналу) здійснюють за допомогою створення й дослідження його копії (моделі), що заміщує оригінал у певних аспектах, що цікавлять дослідника. Моделювання дає змогу визначати або покращувати характеристики досліджуваних об’єктів, раціоналізувати способи їх побудови, управління ними. Умовою успішного моделювання є наявність розроблених наукових теорій або гіпотез, обґрунтування яких дає змогу визначити межі спрощень, припустимих у процесі моделювання.

У науковому пізнанні застосовують два види моделей.

На емпіричному рівні дослідження вчені застосовують низку специфічних методів наукового пізнання. Одним із найважливіших методів емпіричного рівня пізнання є спостереження - систематичне сприйняття предметів та явищ, що передбачає з’ясування їх певних властивостей і відношень. На відміну від буденного споглядання, наукове спостереження опосередковане теоретичним знанням і має цілеспрямований діяльнісний характер.

Визначають чотири різновиди спостереження:

• пряме (має справу безпосередньо з властивостями об’єкта дослідження);

• непряме (здійснюється сприйняття не самого об’єкта, а тих наслідків, які він спричиняє);

• безпосереднє (здійснюється органами людського відчуття);

• опосередковане (здійснюється за допомогою технічних засобів).

Ефективність усіх видів спостереження залежить від реалізації певних вимог:

• цілеспрямованість (наявність чітко сформульованого завдання, вирішенню якого спостереження підпорядковане);

• систематичність (безперервність, дотримання відповідного плану);

• точна фіксація помічених фактів різними засобами;

• спеціальна теоретична та практична підготовка дослідника, його увага й ретельність у процесі здійснення спостереження.

Спостереження в науковому дослідженні виконує три основні функції. Перша з них полягає в забезпеченні емпіричною інформацією, необхідною як для постановки нових проблем, висунення гіпотез, так і для подальшої їх перевірки. Це, звичайно, не означає, що до початку спостереження вчений не керується жодною ідеєю, гіпотезою або теорією.

Друга функція спостереження полягає в перевірці таких гіпотез і теорій, які не можуть бути здійснені експериментальним шляхом. Там, де неможливо здійснити експеримент, єдиними доказами можуть бути лише дані спостережень. Результати такої перевірки можуть бути не гіршими за експериментальні, що підтверджує, зокрема, історія розвитку астрономії.

Третя функція спостереження полягає в тому, що завдяки його проведенню здійснюють зіставлення результатів, отриманих під час теоретичного дослідження, перевіряється їх адекватність й істинність. У процесі емпіричного дослідження учений звертається до теорії, що створює підґрунтя для цілеспрямованого спостереження і проведення експериментів. Проте для подальшої розробки теорії науковець вимушений час від часу „перевіряти” поняття, принципи і думки даними досвіду. Оскільки зіставлення абстрактних положень теорії безпосередньо з досвідом неможливе, виникає потреба застосовувати допоміжні прийоми, до яких належить формулювання емпіричних результатів «мовою спостереження».

Спостереження завжди пов’язане з описом. Цей метод полягає у фіксації відомостей про спостережувані об’єкти засобами природної або штучної мови. Виділяють кількісний опис, що здійснюють за допомогою таблиць, графіків, створених внаслідок різних вимірювальних процедур, і якісний опис, який фіксує різні якісні характеристики спостережуваного об’єкта.

Здійснюючи спостереження, науковці застосовують метод порівняння. Порівняння - це пізнавальна операція, на якій ґрунтується судження про подібність або відмінність об’єктів.

Ще один метод емпіричного дослідження - вимірювання, що є пізнавальною операцією, наслідком якої стає чисельне значення вимірюваних величин. Вимірювання - це процедура порівняння певної величини з іншою, прийнятою за еталон (одиницю). Пряме вимірювання є безпосередньою емпіричною процедурою, що фіксує відповідну характеристику об’єкта. Непряме вимірювання здійснюють на основі математичних залежностей, через використання закономірного зв’язку величини, що безпосередньо недоступна, з іншими величинами, функціонально пов’язаними з нею (в астрономії, атомній фізиці).

Одним із головних методів емпіричного дослідження є експеримент - цілеспрямований дослідницький метод, що відбувається у спеціально створених і відтворюваних умовах шляхом їх контрольованої зміни. Як історична форма дослідження, експеримент виникає в процесі наукового пізнання Нового часу. На відміну від спостереження, під час експериментальних досліджень науковець активно втручається в розгортання процесу, що вивчає, з метою набуття про нього певних знань. Науковці виявляють творчу активність у створенні спеціальних умов, у яких досліджують явище, що дає змогу відтворювати його за збереження цих умов.

Перевага експерименту над спостереженням полягає передусім у тому, що вчений може вивчати явище в різних умовах, ускладнювати або спрощувати ситуації, контролюючи хід експерименту та його результати. Інколи експеримент порівнюють із питанням, зверненим до природи. Така характеристика відображає основну мету експерименту - давати відповіді на питання, перевіряти ідеї, гіпотези, теорії щодо властивостей і закономірностей тих або інших процесів у природі. У звичайних умовах ці процеси є складними і заплутаними, щодо них неможливо здійснювати контроль та управління. Постає завдання організації такого дослідження, яке б дозволило простежити хід процесу в „чистому” вигляді. Для цього в експерименті відокремлюють суттєві чинники від несуттєвих, тим самим значно спрощуючи ситуацію. Хоча таке спрощення певною мірою віддаляє нас від дійсності, у підсумку воно сприяє глибшому розумінню явищ природи і уможливлює визначення головних його показників, через те експеримент є ближчим до теоретичної моделі, ніж спостереження. Експериментатор зосереджує увагу на вивченні лише найважливіших аспектів, прагнучи мінімізувати дію другорядних чинників.

До найбільш важливих проблем, які вимагають залучення експериментального методу, належить перевірка гіпотез і теорій - основна функція експерименту в науковому дослідженні. В античності та середньовіччі не існувало методу експерименту в точному сенсі цього слова, оскільки там основною метою дослідів був збір даних, а не перевірка ідей. Г. Галілей, що відмовився від натурфілософських і схоластичних традицій, вперше почав систематично перевіряти гіпотези за допомогою експерименту. Успіхи в розвитку механіки Нового часу можна пояснити саме тим, що розробка нових принципів передбачала їх експериментальну перевірку.

Евристична функція експерименту при створенні гіпотез полягає у використанні досвіду для уточнення первинних ідей. У процесі експериментального дослідження науковець не тільки уточнює свою первинну гіпотезу, а й перевіряє її. План проведення експерименту, інтерпретація його результатів завжди вимагають звернення до теорії. Поза фундаментальними теоретичними принципами і законами неможливим є будь-яке експериментування.

Експериментальний метод продемонстрував свою високу ефективність як найважливіший спосіб емпіричного дослідження. Ця ефективність зростала з ускладненням експериментальної техніки і поглибленням теоретичної думки. Індустріальний характер сучасного експерименту, складність його техніки, зміст новітніх наукових теорій вимагають створення великих дослідницьких колективів. Головною умовою успішного застосування експериментального методу в науці є принципова можливість цілеспрямованої діяльності дослідника. Найбільші успіхи цього методу спостерігаємо у фізиці й хімії, де науковці найактивніше можуть втручатися в хід досліджуваних процесів. У наш час у зв’язку з поширенням фізико-хімічних методів у біології експеримент стає складовою біологічного дослідження. У соціальних науках експерименти здійснюють здебільшого над малими групами людей; тут більше небезпеки викривити хід досліджуваних явищ через їх надзвичайну складність.

Сучасне наукове дослідження на емпіричному рівні неможливе без створення спеціальних засобів спостереження й експериментальних установок. Прогрес наукового пізнання істотно залежить від розвитку використовуваних наукою засобів. Минув час, коли наукові дослідження могли здійснювати без допомоги технічних засобів. Так, розвиток астрономії неможливий без телескопів, які дають змогу спостерігати процеси в космосі, що відбуваються за багато мільярдів кілометрів від Землі. Створення у XX ст. радіотелескопів ознаменувало собою справжню революцію у дослідженні космосу. Наукою сьогодні активно використовує для проведення експериментів і спостережень космічні кораблі, підводні човни, наукові станції, спеціально організовані заповідники. Наукові дослідження неможливі без наявності приладів, еталонів, які дають змогу зафіксувати ті або інші властивості реальності, дати їм кількісну та якісну оцінку, обробити результати спостереження й експерименту. Особливого значення набувають точні прилади, що вимірюють час, відстань, енергію. У практиці сучасної науки все більш поширенимм стає автоматизоване здійснення експерименту із застосуванням комп’ютерної техніки.

На теоретичному рівні дослідження, окрім загальнологічних методів, використовують специфічні для цього рівня методи, які дають змогу збагнути сутність явищ, що вивчають. До таких методів належить уявний експеримент, завданням якого є побудова абстрактних об’єктів як теоретичних зразків дійсності й оперування ними з метою вивчення суттєвих характеристик дійсності. У хімії такими теоретичними зразками дійсності є образи структури речовини, у біології - структури клітини, у математиці - образи точок, прямої лінії, кола.

У зв’язку з математизацією науки в ній все частіше використовують такі прийоми теоретичного пізнання, як ідеалізація і формалізація. Ідеалізація є різновидом операції абстрагування, сутність якої полягає у виділенні однієї з необхідних умов існування об’єкта дослідження і в подальшій зміні виділеної умови, поступовому зведенні її дії до мінімуму. У такий спосіб у фізиці були створені такі ідеалізовані об’єкти, як „ідеальний газ”, „абсолютно пружне тіло”, у математиці - „точка”, „пряма”.

Метод формалізації полягає в побудові абстрактно-математичних моделей, коли міркування про об’єкти переносять у площину операції зі знаками (формулами). Відношення знаків замінюють собою вислови про властивості і відношення предметів. Формалізацію успішно застосовують у математиці, логіці, сучасній лінгвістиці, кібернетиці. Побудова узагальненої моделі певної наочної сфери дає змогу виявити структуру різних явищ, не враховуючи їх якісні характеристики.

Теоретичне наукове дослідження у наш час потребує використання аксіоматичного методу. Аксіомами є твердження, істинність яких не вимагає доказів. За логічного висновку істинність аксіом постає перенесеною на наслідки, виведені з них, що сприяє організації, систематизації наукового знання, є важливим засобом побудови розвиненої теорії.

Специфічним методом побудови теоретичних знань в емпіричних науках є гіпотетико-дедуктивний метод, сутність якого полягає у створенні системи дедуктивно пов’язаних між собою гіпотез, із яких виводять твердження про емпіричні факти. Гіпотетична система, побудована за допомогою цього методу, надалі дедуктивно розгортається, утворюючи цілу систему гіпотез, а згодом зазнає дослідної перевірки.

У сучасній фізиці часто використовують метод математичної гіпотези, коли дослідник спочатку відшукує математичний апарат, оперує з величинами, про які, як зауважив видатний радянський фізик Л.І. Мандельштам, заздалегідь не ясно, що вони означають, прагне поширити побудовані рівняння на нову сферу дійсності, що вивчається, знайти інтерпретацію рівнянь, встановлюючи зв’язок між величинами й об’єктами реальності. Тільки досвід може встановити відповідність математичної гіпотези об’єктивній реальності.

Варто зазначити, що застосування математики має все більше значення в сучасній науці. Зокрема, фізика розвивається з часів Г. Галілея як виявлення математичних структур у фізичній реальності. Щодо інших наук, то й у них відбувається процес математизації, що передбачає не тільки застосування математики для обробки емпіричних даних, а й визначає зміст теоретичних побудов різних наук. Так, зокрема, у біології еволюційна генетика в цьому аспекті вже мало відрізняється від фізичної теорії. Нікого вже не дивує словосполучення „математична лінгвістика”. В історії також здійснюють спроби побудови математичних моделей історичних явищ.

Теоретичне пізнання, націлене на виявлення істотних зв’язків і залежностей, постійно звертається до методу сходження від абстрактного до конкретного. Учений, застосовуючи його, знаходить головний зв’язок досліджуваного об’єкта, а потім, простежуючи трансформації об’єкта в різних умовах, відкриває нові зв’язки, встановлює їх взаємодії і через них розкриває сутність об’єкта. Цей метод використовують як у природничих, так і в суспільних науках. Пізнання при цьому рухається від тілесно-конкретного до абстрактного і потім повертається до конкретного. Так, вивчаючи конкретну взаємодію реальних газів, їх властивості, дослідники виводили нові абстракції, зокрема - абстракцію ідеального газу, що дало змогу наблизитися до більш конкретного вираження сутності поведінки реальних газів. Для побудови теорії капіталістичного суспільства К. Маркс також відштовхується від визначених раніше абстракцій, що характеризують капіталістичне виробництво („товар”, „вартість”, „гроші”), а надалі, розгортаючи їх зміст, будує цілісну систему понять, що розкривають не тільки окремі зв’язки виробництва, а й конкретну взаємодію цих зв’язків.

Вивчення складних систем, що розвиваються, вимагає застосування історичного й логічного методів дослідження. Історичний метод заснований на дослідженні історії у всьому її різноманітті, узагальненні емпіричного матеріалу і встановленні на цій основі загальних історичних закономірностей. Основу ж логічного методу становить вивчення об’єкта або процесу на вищих стадіях його розвитку, на яких відтворюють основні риси попередніх етапів у вигляді, позбавленому випадковостей. Так, зокрема, в індивідуальному розвитку людини (до її народження) відображена вся історія становлення тваринного світу у найбільш важливих моментах (аналогія між онтогенезом та філогенезом). Історичний метод переважає у вивченні об’єктів, що розвиваються, де доступне безпосереднє вивчення минулого (або його реконструкція за матеріальними залишками). У тих випадках, коли така можливість відсутня, застосовують логічний метод. Доповнюючи і збагачуючи один одного, історичний та логічний методи дають змогу дослідникам розкривати сутність досліджуваних процесів.

Звичайно, методи і засоби, використовувані в різних науках, не є однаковими. Значну варіативність спостерігаємо й у стилі викладу матеріалу (приклади може надати зіставлення математичних чи фізичних наукових даних із текстами гуманітарних або соціальних наук). Ці відмінності визначає не лише специфіка предметних сфер науки, а й загальний рівень розвитку наукового знання. У науці відбувається постійне взаємопроникнення методів та засобів різних дисциплін. Розвиток конкретної сфери науки здійснюється не лише за рахунок власних прийомів, методів пізнання, а й завдяки запозиченню інструментарію з інших наук.

Пізнавальні можливості в усіх науках постійно зростають. Водночас, хоча зрозуміло, що науки й надалі розвиватимуться, надаючи нам нові можливості пізнання дійсності, навряд чи слід чекати повної універсалізації методів та засобів, використовуваних у науках. Особливості об’єктів пізнання, а відповідно - різні пізнавальні завдання, імовірно, будуть, і в майбутньому стимулювати появу специфічних методів та засобів, характерних не лише для різних наук, а й для окремих сфер дослідження. Методологічне обґрунтування наукового знання, перетворення його на струнку, єдину систему завжди залишається одним із найважливіших чинників розвитку науки.