Методы эмпирического исследования

Методы и формы познания эмпирического уровня: обработка и систематизация знаний.

За группой методов, которые направлены на вычленение и исследование реальных объектов, следуют методы обработки полученной информации. К ним относятся: анализ и синтез, индукция и дедукция, аналогия, систематизация, классификация и другие.

И все это сводится к такой форме знания, как эмпирический закон, эмпирическая (описательная) гипотеза.

Изучения научных фактов начинается с анализа. Под анализом понимают метод исследования, который состоит в мысленном расчленении целого на составные, более элементарные части и выделение этих отдельных сторон, свойств, связей целого.

Анализ не является конечной целью данной процедуры. Для того, чтобы понять внутреннюю структуру, закономерности развития целого, выполняется процедура синтеза или воспроизведения связей проанализированных частей в их единстве.

Переход от анализа к теоретическому синтезу осуществляется с помощью методов индукции и дедукции. Индукция – это метод перехода от знания отдельных фактов к знанию общего, к эмпирическому обобщению и установлению общего положения, переходящего в закон или другую существенную связь. Однако, знание, полученное на основе индуктивных выводов, всегда остается неполным, вероятностным.

Поэтому существует ряд других методов обобщения эмпирического материала: метод аналогий, статистические методы, метод модельной экстраполяции. Все они также носят вероятностный характер. Они объединяются часто под общим названием индуктивных методов.

Дедукция – это не только метод перехода от общих рассуждений к частным, но всякое необходимое следование из одних высказываний, рассматриваемых в качестве посылок, других высказываний (заключений) с помощью законов и правил логики. Необходимый характер следования из одного другого делает получаемое знание не вероятным, а достоверным, что резко повышает его ценность для науки.

В дедуктивном выводе различают два аспекта логического основания: содержательный, или семантический, и формальный, или синтаксический.

Для обработки и обобщения фактов в научном исследовании широко применяются систематизация как приведение в единую систему и классификация как разбиение на классы, группы, типы. В физике описательные классификации – это деление фундаментальных частиц по заряду, спину, массе.

 

Наука начинается с познания логики объектов, выявления научных фактов, формирования на их основе системы высказываний (гипотез и законов), а также обобщенных учений (теорий).

Рассмотрение способов познания объектов мы начали с операций опознания, обозначения, описания и объяснения.

Еще ранее, говоря о логике, мы выделили роль индуктивных умозаключений для эмпирического познания мира. Основная функция индуктивных выводов в процессе познания – это генерализация то есть получение общих суждений. Научной индукцией называют умозаключение, в котором кроме официального обоснования полученного индуктивным путем заключения, дается дополнительное содержательное обоснование его истинности, обобщение строится путем отбора необходимых и исключения случайных обстоятельств. Именно в этом случае научная индукция рассматривается как метод познания. В зависимости от способов исследования различают индукцию методом отбора (селекции) и индукцию методом исключения (элиминации). Кратко мы рассмотрели их в первой части пособия. Теперь пришло время вернуться к ним как важным методам экспериментального исследования, используя книгу М.Коэна и Э.Нагеля. (Коэн М., Нагель Э. Введение в логику и научный метод. – Челябинск: изд-во Социум, 2010. – 655с.).

Причинно-следственная упорядоченность

Итак, цель науки состоит в отыскании порядка среди фактов. Считается, что науку интересуют только причинно-следственная упорядоченность. Обратимся к анализу различных типов упорядоченности.

Первый тип проявляется на обыденном уровне и по силам здравому смыслу. Все мы определяем одни вещи, как воду, другие, как землю, третьи как металлы, другие как дерево. Почему мы в этом абсолютно уверены? Мы используем термин «вода» по отношению к тому, что становится жидкостью при одной температуре, испаряется при другой, замерзает при третьей. Это вещество обычно является полупрозрачным, не имеет запах и цвета; оно обладает неизменной плотностью и практически несжимаемо; оно гасит огонь и утоляет жажду. Вода, таким образом, обозначает неизменную конъюнкцию свойств, и данное имя дается этой конъюнкцией, с тем, чтобы отличить ее от других подобных конъюнкций или вещей. То же самое относится к таким словам, как «металл», «дерево», «земля».

Неясный термин «вещь» обозначает крайне примитивный, но основной тип упорядоченности. Он обозначает определенную неизменную конъюнкцию, или ассоциации, свойств, отличную, от других конъюнкций. Открытие данного типа упорядоченности играет фундаментальную роль в отыскании какого бы то ни было типа физического порядка.

Второй тип связан с временным промежутком, временной направленностью. Выражение «железо ржавеет на сыром воздухе» - пример такого рода. Именно этот тип порядка обычно считается причинно-следственным. Однако даже с точки зрения здравого смысла приходится признать, что неизменность причинно-следственных отношений зачастую кажущаяся. Железо не всегда ржавеет на сыром воздухе, а окно не всегда бьется, когда в него попадает камень. Тогда начинается поиск других факторов, и наш анализ углубляется.

Третий тип указывает на то, что многие единообразия выражаются в численных уравнениях. Закон Ома в электричестве утверждает, что сила тока равна отношению между напряжением и сопротивлением. Согласно принципу рычага, равновесие достигается, когда два веса изменяются обратно пропорционально расстояниям до точки опоры.

Неизменные отношения данного типа больше не утверждают наличия временного следования и, по-видимому, вообще не рассматриваются в качестве примеров причинно-следственной упорядоченности. Верным является то, что, проводя эксперименты с электрической цепью, мы можем сначала изменить силу тока, а потом отметить изменение в напряжении. Однако в законе Ома не говорится о порядке, в котором мы осуществляем наблюдения. В этом законе утверждается, что наблюдаемые измеряемые элементы находятся друг к другу в определенных неизменных отношениях.

Четвертый тип упорядоченности демонстрируется на примере таких сложных теорий, как теория гравитации или кинетическая теория вещества. В таких теориях не все элементы, между которыми устанавливаются неизменные отношения, являются непосредственно наблюдаемыми. Также не каждое из отношений можно подвергнуть непосредственной экспериментальной проверке. Так, такие объекты, как атомы, их движение и столкновение, неизменность их средней энергии, не доступны непосредственной верификации.

Функция таких всесторонних теорий заключается в том, что они позволяют нам демонстрировать, что многочисленные и качественные законы, доступные для непосредственного подтверждения, не являются изолированными друг от друга. Зачастую можно показать, что такие законы являются необходимым следствием еще более абстрактного закона, утверждаемого теорией.

Так, численные отношения между амплитудой, объемом и давлением газов; численные законы, соотносящие плотность и удельную теплоемкость газов; соотношения между точкой плавления, давлением и объемом твердых тел – все они выводятся с помощью логических законов из допущение кинетической теории вещества.

 

Если мы сделаем анализ четырех типов упорядочения, то обнаружим, что свойственной им всем родовой особенностью будет утверждение некоторого вида неизменного отношения между различными элементами. В одних случаях это отношение может выражаться временной асимметрией, ведь принято считать, что причина предшествует во времени своему следствию. В других случаях ссылка на последовательность во времени отсутствует. Поэтому значимой как в теоретическом, так и в практическом смысле является неизменность.

Поэтому под причиной некоторого следствия мы будем понимать некоторый фактор, связанный со следствием неизменным отношением. Если следствием является то, что А страдает от гриппа в момент времени t, то под причиной мы будем понимать некоторое изменение С, такое, чтобы истинным было следующее утверждение: если имеет место С, то А будут страдать от гриппа в момент времени t, а если С не имеет места, то этого не произойдет. Описанное будут истинным для всех значений А, С и t, где А является индивидом определенного типа, С – событием определенного типы, а t – моментом времени.

Поиск причин может пониматься как попытка отыскания некоторого неизменного порядка между различными видами элементов или факторов. Специфическая природа данного порядка будет меняться в зависимости от природы предметной области и цели исследования. В разных исследованиях она также будет разниться. В одних случаях мы заранее обладаем знанием неизменного порядка и некоторых элементов, и тогда мы стремимся отыскать только дополнительные элементы. В других случаях нам могут быть известны элементы, и тогда мы ищем только неизменный порядок между ними.

В силу того, что существует огромное множество видов специфического порядка и факторов, способных быть объектами исследования, вера в возможность нахождения каких-либо общих правил для удовлетворительного объяснения всех возможных проблем может показаться абсурдной. Не будем отчаиваться, а рассмотрим подходы к данной проблеме.

Согласно Дж.Миллю, экспериментальные методы призваны выполнить двойную функцию. Во-первых, они являются методами открытия причинно-следственных связей, пользуясь которыми можно обнаружить порядок, по которому организованы факты. Именно эти методы предлагают первые обобщения, от которых зависит все последующее построение гипотез.

Во-вторых, они также обладают демонстративной функцией. Милль связывал задачу логики с доказательством. Согласно его позиции, индуктивная логика должна обеспечить правила и модели (силлогизм и связанные с ним правила умозаключения), которым должны соответствовать индуктивные аргументы, для того, чтобы быть обоснованными. Таким образом, эти методы должны представлять собой некие тесты для любой экспериментальной процедуры. Подобно тому, как основание для некоторого суждения является окончательным, если отношения между суждениями, предложенными в качестве основания, и доказываемыми суждениями отвечают условиям необходимого следствия, индуктивный аргумент, согласно Миллю, является обоснованным, если он согласуется с экспериментальными методами. Заключения, получаемые при исследовании реальных положений дел, могут, таким образом, быть абсолютно достоверными.

 

Следовательно, мы сможем более взвешенно оценить два утверждения, если опишем общую природу данных методов и если при этом вспомним об условиях, при которых может проходить исследование.

Сначала для исследования выбирается некоторая часть нашего опыта, объектов, которые являются проблематичными.

Суть проблемы должна формулироваться в терминах, описывающих ситуацию, породившую исследование. Анализ данной ситуации должен идти путем разложения ее на ряд присутствующих или отсутствующих факторов. В качестве причины нельзя рассматривать фактор, который существует при отсутствии следствия, или отсутствует при наличии следствия, или претерпевает какие-либо изменения без каких-либо соответствующих изменений и следствий.

Функция эксперимента заключается в том, чтобы в случае каждого из факторов, которые рассматриваются в качестве причины, определить, имеет ли место неизменное отношение между ним и следствием. Если С и Е – два фактора или два процесса, то существует четыре возможные конъюнкции, которые мы можем обнаружить: либо оба имеют место, либо оба не имеют места, а также то один, то другой не имеет места. Чтобы показать, что С связано с Е неизменны отношением, мы должны попробовать показать, что последние две альтернативы не имеют места. Для этого необходимо по очереди изменять возможные причины и устанавливать те из них, которые являются относительно независимыми друг от друга. Мы сможем убедиться, что функция эксперимента является элиминативной, а методы исследования обладают этой функцией.

 

Метод единственного сходства как принцип научного открытия

Известно, что резкие перепады температуры губительны для садовых растений и овощей в начале лета. Если это происходит во всех садах одновременно, мы склонны считать, что имеем дело с причиной, которая объясняет сходство событий. В данном примере нам заранее известна причина подобного рода явлений.

Но вот установление зависимости по принципу сходства в случае выяснения причины облысения мужчин будет не таким легким делом.

Метод единственного сходства требует сравнения факторов в двух или более примерах. Поэтому данный метод также оказывается бесполезным, если заранее не проведено разложение примера на составляющие его факторы.

Но каким образом мы раскладываем пример на составляющие его факторы, и является ли каждый случай подобного разложения обоснованным? Рассмотрим следующий эксперимент.

В двух или более пробирках различного размера и содержащих жидкость разного цвета формируется осадок. Мы должны установить причину формирования осадка и обнаруживаем, что каждый из примеров может быть разложен на следующие факторы:

-размер пробирки;

-наличие жидкости конкретного цвета;

-добавление серной кислоты;

-формирование осадка.

С помощью указанного принципа можно исключить первые два фактора, поскольку они не являются общими для двух примеров. Согласно этому принципу, следует остановиться на добавлении серной кислоты как причине 4-го явления. Однако данный способ разложения этого примера не является единственно возможным. Мы можем рассмотреть и иное разложение на факторы:

-размер пробирки;

-наличие в пробирке жидкости;

-добавление серной кислоты в жидкости разного цвета;

-формирование осадка.

На основании этого разложения наш принцип укажет на второй фактор как на причину формирования осадка. На самом деле данное заключение ложно. Оно ложно потому, что второй способ разложения примеров не корректен.

В чем причина некорректности? Дело в том, что в экспериментах подобного рода мы не должны отделять объем, занимаемый жидкостью, от того, что было в нее добавлено. Однако метод единственного сходства не способен сообщить нам, какое из двух разложений является корректным. Он не сможет за нас обнаружить то, как те или иные примеры следует разделять на факторы, которые смогут связываться между собой неизменными отношениями. Данный метод не может функционировать, если не сделаны допущения относительно того, какие факторы являются релевантными.

Метод единственного сходства как принцип доказательства

Рассмотрим, является ли метод единственного сходства методом доказательства, даже если мы установили, что он не может быть методом открытия.

Причина явления должна быть связана с явлением неизменным отношением. Мы можем исследовать только ограниченное число случаев любого предполагаемого неизменного отношения.

Считается, что метод единственного сходства не обеспечивает удовлетворительного доказательства раз и навсегда потому, что существует такое явление, как множественность причин. Одно и то же явление не всегда производится одной и той же причиной. Отсюда потребность в некотором критерии для разложения примеров на факторы. Так вот, этот критерий не обеспечивается методом единственного сходства.

Почему ртутный столбик в барометрах поднимается? Если мы применим данный метод, то окажется, что поскольку сверху над каждым столбом находится вакуум, то наличие вакуума является причиной наблюдаемого падения или подъема ртутного столба. Такое заключение является ошибочным, поскольку нам известно, что наличия вакуума недостаточно. Другими условиями являются атмосферное давление, температура в комнате и другие факторы.

Метод может зафиксировать наше внимание только на определенных условиях, которые должны быть удовлетворены.

В чем же ценность метода? У него есть ограниченная ценность, если придать ему отрицательную формулировку: ничто не может быть причиной явления, если оно не является общим фактором во всех примерах рассматриваемого явления.

Будучи сформулированным таким образом, данный принцип становится методом элиминирования предлагаемых причин, не отвечающих основным требованиям для того, чтобы таковыми считаться. Фактор, не являющийся общим для всех примеров феномена, по определению не может состоять в причинно-следственной связи с феноменом.

Поиск причин начинается с определенных допущений относительно факторов, которые могут иметь отношение к явлению. Метод единственного сходства способствует элиминации некоторых или всех из предполагаемых альтернатив. Так мы будем продвигаться до тех пор, пока не обнаружим, что одна из них не может быть элиминирована. Однако до того момента, пока мы не включим в набор альтернатив тот фактор, который на самом деле является причиной, метод не поможет нам его идентифицировать. Его функция заключается в том, что он помогает элиминировать нерелевантные факторы.

 

Метод единственного различия как принцип научного открытия

От недостатков предыдущего метода можно избавиться, если использовать принцип единственного различия. Этот метод применяется, когда имеют место два примера, похожие друг на друга во всех отношениях, но различающиеся в наличии или отсутствии исследуемого явления. Вот его формулировка у Милля.

Если пример, в котором имеет место исследуемое явление, и пример, в котором оно не имеет места, имеют все общие факторы за исключением одного, который имеет место в первом из них, то тот фактор, в котором различны эти два примера, являются следствием или причиной или же неотъемлемой частью причины или самого явления.

Предположим, вы покупаете две перьевые ручки сходного типа, наполняете их одними и теми же чернилами, кладете в карман, а затем обнаруживаете, что одна из них протекает. В чем причина? Применив принцип единственного различия, мы найдем, что контейнер одной из ручек утратил эластичность.

Кто-то возразит, что двум ручкам вовсе не обязательно быть похожими друг на друга: одна была произведена раньше другой, формы двух ручек имеют различия, их сделали разные мастера. Они должны совпадать только релевантными факторами.

На это мы должны ответить, что принцип единственного различия требует именно такого рода релевантности и что он сам по себе не предоставляет никакой другой информации. Исчерпывающее рассмотрение всех факторов невозможно.

Как и предыдущий, данный принцип требует предварительной гипотезы о факторах, которые будут рассматриваться как релевантные. Этот принцип не может нам указать, какие из бесчисленного числа существующих факторов следует отобрать для изучения. Кроме того, данный принцип требует, чтобы факторы были правильно разделены и разложены. Мы вынуждены признать, что данный метод не может быть методом открытия.

Метод единственного различия как принцип доказательства

Является ли метод единственного различия принципом доказательства? Не более, чем предыдущий. Ценностью, которой может обладать данный метод, зависит от допущения о том, что различия являются установленными с учетом наличия или отсутствия некоторого единственного фактора. Однако может ли данный принцип уверить нас в том, что такой фактор не является составным?

Данный метод обладает ограниченной ценностью, будучи сформулирован в отрицательном виде: ничто не может считаться причиной явления, если это явление не имеет места тогда, когда имеет место эта его предполагаемая причина. В такой формулировке метод способен элиминировать одну или более предполагаемых причин, не отвечающих основным требованиям причинности. Фактор, который имеет место независимо от того, имеет место исследуемое явление или нет, по определению не может состоять с ним в причинно-следственной связи. Так, если мы исследуем ревматизм, то можем сформулировать гипотезу о том, что он вызывается чрезмерным количеством крахмала в пище, или же недостатком физических упражнений, или же очаговой инфекцией в зубах. При условии, что данные альтернативы представляют верный анализ и отграничение факторов, мы можем элиминировать диетическую теорию происхождения ревматизма, если сможем показать, что большие количества крахмала можно употреблять без появления заболеваний. Далее, согласно принципу толлендо поненс, мы можем элиминировать все альтернативы, кроме одной. Метод единственного различия не помогает, если мы не включили в ряд рассматриваемых альтернатив тот фактор, который на самом деле есть причина.

 

Соединенный метод сходства и различия

Для применения двух рассмотренных методов требуется соблюдение условий, которые реально никогда не могут быть соблюдены.

Согласно первому методу, нам требуются примеры, непохожие друг на друга во всем, кроме одного аспекта; для второго метода требуется, чтобы все рассматриваемые примеры были схожими во всех аспектах, кроме одного. Когда происхождение некоторого явления зависит от сложного набора условий, совсем непросто разделить существенные факторы и изменять их по очереди. Поэтому Милль предложил сочетать два метода.

Согласно этому, нам необходимо два набора факторов. В одном наборе явление имеет место, и взятые вместе два примера должны обладать единственным общим фактором, хотя если каждый из них рассмотреть по отдельности, то они могут согласоваться относительно нескольких факторов. Во втором наборе явление не имеет места, а примеры должны быть отобраны таким образом, чтобы у них, взятых вместе, не было ничего общего, кроме отсутствия самого явления. Однако если мы последуем данным инструкциям, то во второй набор мы можем включить все что пожелаем, поскольку единственным определяющим признаком является отсутствие некоторого свойства.

Допустим, мы хотим обнаружить условия, при которых совершаются разводы. Сначала нам следует рассмотреть набор разведенных пар, далее набор неразведенных пар (пар цветов, детей, гор). Мы никак не смогли бы использовать эти отрицательные примеры для определения причины разводов. Следовательно, нам нужно модифицировать формулировку данного принципа. Относительные параметры должны относиться к одному типу.

Как метод открытия или доказательства, этот принцип сочетает в себе все недостатки первых двух принципов, а его преимущества являются преимуществами только каждого из двух принципов, взятых по отдельности.

Тем не менее, если нам нужно исследовать большое число женатых пар, то мы могли бы показать, что некоторые из факторов, присущих им всем, не являются значимыми для их пребывания в браке. Для этого мы показали бы, что все разведенные пары также проявляются эти же общие свойства. Истинную причину развода мы не нашли бы, но такая статистика может дать максимум из того, что можно получить по данному вопросу.