Introducere

« Învață de parcă ți-ar lipsi întotdeauna cunoștințele exacte și ți-e frică să nu le pierzi.»

(Confucius)

Dorința omului de a cunoaște lumea înconjurătoare este nesfârșită. Unul dintre mijloacele de a înțelege misterele naturii este știința naturii. Această știință este implicată activ în modelarea viziunii despre lume a fiecărei persoane în mod separat și a societății în ansamblu. Diferiți cercetători definesc conceptul de „științe naturale” în moduri diferite: unii cred că știința naturii este suma științelor naturii, în timp ce alții cred că este știință unificată. Împărtășind al doilea punct de vedere, credem că structura științei naturii este ierarhică. Fiind un singur sistem de cunoaștere, el este format dintr-un anumit număr de științe incluse în acest sistem, care la rândul lor constau din ramuri și mai fracționate de cunoaștere.

În general, o persoană primește cunoștințe despre natură din chimie, fizică, geografie, biologie. Dar sunt mozaic, pentru că fiecare știință studiază anumite obiecte „proprii”. Între timp, natura este una. O imagine holistică a ordinii mondiale poate fi creată de o știință specială, care reprezintă un sistem de cunoștințe despre proprietățile generale ale naturii. O astfel de știință poate fi știință naturală.

În toate definițiile științelor naturale există două concepte de bază - „natura” și „știința”. În sensul cel mai larg al cuvântului „natura” - toate acestea sunt esențe în varietatea infinită a manifestărilor lor (Universul, materia, țesutul, organisme etc.). Știința este de obicei înțeleasă ca sfera activității umane, în cadrul căreia se dezvoltă și sistematizează cunoștințele obiective despre realitate.

Scopul științei naturii este de a dezvălui esența fenomenelor naturale, de a cunoaște legile lor și de a explica fenomene noi pe baza lor și, de asemenea, de a indica modalități posibile de utilizare a legilor cunoscute ale dezvoltării lumii materiale în practică.

„Știința naturii este atât de umană, atât de adevărată, încât le doresc mult noroc tuturor celor care se dăruiesc.”

Subiectul și metoda științelor naturale

științele naturii - Acest stiinta independenta despre imaginea lumii înconjurătoare și locul omului în sistemul naturii, acesta este un domeniu integrat de cunoaștere despre legile obiective ale existenței naturii și societății. Le combină într-o imagine științifică a lumii. În aceasta din urmă interacționează două tipuri de componente: științe naturale și umanitare. Relația lor este destul de complexă.

Cultura europeană a fost în mare măsură modelată în timpul Renașterii și își are rădăcinile în filosofia naturală antică. Științele naturii nu numai că oferă progresul științific și tehnic, dar formează și un anumit tip de gândire, care este foarte important pentru viziunea asupra lumii omul modern. Este determinată de cunoștințele științifice și de capacitatea de a înțelege lumea din jur. În același timp, componenta umanitară include arta, literatura, științele despre legile obiective ale dezvoltării societății și lumea interioara persoană. Toate acestea formează bagajul cultural, ideologic al omului modern.

Din timpuri imemoriale, în sistemul științei au intrat două forme de organizare a cunoașterii: enciclopedică și disciplinară.

Enciclopedismul este un corp de cunoștințe în întregul cerc (enciclic) al științelor. K.A. Timiryazev deține definiția unei măsuri a educației unei persoane: „O persoană educată trebuie să știe ceva despre orice și totul despre ceva”.

Cea mai faimoasă enciclopedie despre istoria naturală a lumii antice, scrisă de Gaius Pliniu cel Bătrân (23-73), începe cu o privire de ansamblu asupra imaginii antice a lumii: principalele elemente ale universului, structura Universului, locul Pământului în el. Apoi vin informații despre geografie, botanică, zoologie, agricultură, medicină etc. Privire istorică asupra lumea dezvoltat de Georges Louis Leclerc de Buffon (1707 - 1788) în lucrarea sa majoră „Istoria naturală”, unde autorul a examinat istoria Universului și a Pământului, originea și dezvoltarea vieții în general, flora și fauna, locul de omul în natură. În anii șaptezeci ai secolului al XX-lea a fost publicată cartea filosofului natural german Kraus Starni „Werden și Vergehen”, iar în 1911 a fost publicată în Rusia sub titlul „Evoluția lumii”. În zece capitole ale acestei lucrări enciclopedice, problemele macrostructurii Universului au fost luate în considerare succesiv, compoziție chimică stele, nebuloase etc.; sunt descrise structura sistemului solar și a Pământului („jurnalul Pământului”), apariția și dezvoltarea vieții pe Pământ, flora și fauna.

Astfel, organizarea enciclopedică a cunoașterii oferă o afișare epistemologică a imaginii lumii, bazată pe idei filozofice despre structura universului, despre locul Omului în despre univers, despre vezi mintea și integritatea awn al personalitatii sale ness.

Forma disciplinară a cunoașterii își are originea în Roma antică (ca și dreptul roman în jurisprudență). Este legat de împărțirea lumii înconjurătoare în domenii și subiecte de cercetare. Toate acestea au condus la o selecție mai precisă și mai adecvată a micilor fragmente ale universului.

Modelul „Cercului Cunoașterii” inerent enciclopediei a fost înlocuit cu „scara” disciplinelor. În același timp, lumea înconjurătoare este împărțită în subiecte de studiu, iar o singură imagine a lumii dispare, cunoștințele despre natură capătă un caracter mozaic.

În istoria științei, enciclopedismul sau integrarea cunoștințelor a devenit baza înțelegerii filozofice a unui număr relativ mare de fapte. La mijlocul secolului, începând cu Renașterea, cunoștințele empirice se acumulau rapid, ceea ce a intensificat fragmentarea științei în domenii separate. A început epoca „împrăștierii” științelor. Cu toate acestea, ar fi greșit să presupunem că diferențierea științei nu este însoțită de procese simultane de integrare care se desfășoară în ea. Acest lucru a condus la consolidarea conexiunilor interdisciplinare. Trecutul, secolul al XX-lea, s-a caracterizat printr-o dezvoltare atât de rapidă a disciplinelor care studiază neînsuflețitul și animale sălbatice care a dezvăluit relația lor apropiată.

Ca urmare, au fost izolate arii întregi de cunoaștere, unde au fost integrate unele dintre secțiunile ciclului științelor naturii: astrofizică, biochimie, biofizică, ecologie etc. Identificarea conexiunilor interdisciplinare a marcat începutul integrării moderne a ramurilor științifice. Ca urmare, o formă enciclopedică de organizare a cunoașterii a apărut la un nou nivel, dar cu aceeași sarcină - să cunoască cele mai generale legi ale universului și să determine locul omului în natură.

Dacă în anumite ramuri ale științei există o acumulare de material faptic, atunci în cunoștințele integrate, enciclopedice, este important să se obțină cele mai multe informații din cel mai mic număr de fapte pentru a face posibilă evidențierea tiparelor generale care să permită înţelege o varietate de fenomene dintr-un punct de vedere unitar. În natură, se pot găsi destul de multe fenomene de calitate aparent diferită, care, totuși, sunt explicate printr-o singură lege fundamentală, o singură teorie.

Să luăm în considerare unele dintre ele. Deci teoria molecular-celulară afirmă ideea discretității substanțelor și explică cursul reacțiilor chimice, răspândirea mirosurilor, procesele de respirație a diferitelor organisme, turgor, osmoză etc. Toate aceste fenomene sunt asociate cu difuzia datorită mișcării haotice continue a atomilor și moleculelor.

Alt exemplu. Iată faptele: stelele și planetele se mișcă pe cer, un balon se ridică și se înalță pe cer și o piatră cade pe Pământ; în oceane, rămășițele organismelor se așează încet pe fund; șoarecele are picioare subțiri, iar elefantul are membre uriașe; animalele terestre nu ating dimensiunea unei balene.

Se pune întrebarea, ce este comun între toate aceste fapte? Se dovedește că greutatea lor este rezultatul manifestării legii gravitației universale.

Astfel, știința naturii formează o imagine științifică a lumii într-o persoană, fiind o știință de tip enciclopedic. Se bazează pe realizările diverselor științe naturale și umane.

Fiecare știință are propriul ei subiect de studiu. De exemplu, în botanică - plante, în zoologie - animale, subiectul geneticii - moștenirea trăsăturilor într-un număr de generații, în astronomie - structura Universului etc.

Conceptul care denotă subiectul de studiu al științelor naturii ar trebui să fie generalizator. Trebuie să includă atât atomul, cât și omul, și Universul. Acest concept a fost introdus de V.I. Vernadsky încă din anii treizeci ai secolului trecut. Acesta este un corp natural natural: „Fiecare obiect al științei naturii este un corp natural sau un fenomen natural creat de procese naturale”.

IN SI. Vernadsky a evidențiat trei tipuri de corpuri naturale (naturale): inerte, vii și bio-inerte.

În general, principalele diferențe dintre corpurile vii și cele inerte nu se referă la procesele material-energetice. Corpurile bioinerte sunt rezultatul interacțiunii naturale dintre corpurile naturale inerte și vii. Ele sunt caracteristice biosferei Pământului. Ele sunt caracterizate prin migrarea biogene a elementelor chimice. Bioinertul este marea majoritate a apelor terestre, a solului etc.

Deci, subiectul științei naturii este corpurile naturale și fenomenele naturale. Sunt destul de complexe și diverse; existența și dezvoltarea lor are loc pe baza multor regularități mai mult sau mai puțin particulare (fenomene molecular-cinetice, proprietăți termice ale corpurilor, manifestarea gravitației etc.)

Cele mai generale legi ale existenței și dezvoltării lumii înconjurătoare sunt doar două legi: acon al evolutieiȘi lege cu protecţie eu lucru stva și energie.

Tabelul 1.

©2015-2019 site
Toate drepturile aparțin autorilor lor. Acest site nu pretinde autor, dar oferă o utilizare gratuită.
Data creării paginii: 2018-01-31

Metode ale științei - un set de tehnici și operații de cunoaștere practică și teoretică a realității.

Metodele de cercetare optimizează activitatea umană, o dotează cu cele mai raționale modalități de organizare a activităților. A. P. Sadokhin, pe lângă evidențierea nivelurilor de cunoaștere în clasificarea metodelor științifice, ține cont de criteriul de aplicabilitate al metodei și identifică metode generale, speciale și particulare de cunoaștere științifică. Metodele selectate sunt adesea combinate și combinate în procesul de cercetare.

Metodele generale de cunoaștere se referă la orice disciplină și fac posibilă conectarea tuturor etapelor procesului de cunoaștere. Aceste metode sunt folosite în orice domeniu de cercetare și vă permit să identificați relațiile și caracteristicile obiectelor studiate. În istoria științei, cercetătorii se referă la astfel de metode ca metode metafizice și dialectice. Metodele private de cunoaștere științifică sunt metode care sunt utilizate numai într-o anumită ramură a științei. Diverse Metodeștiințele naturii (fizică, chimie, biologie, ecologie etc.) sunt deosebite în raport cu metoda dialectică generală a cunoașterii. Uneori, metodele private pot fi folosite în afara ramurilor științelor naturale din care au provenit.

De exemplu, metodele fizice și chimice sunt folosite în astronomie, biologie și ecologie. Adesea, cercetătorii aplică un set de metode particulare interconectate pentru studiul unui subiect. De exemplu, ecologia folosește simultan metodele fizicii, matematicii, chimiei și biologiei. Metode speciale de cunoaștere sunt asociate cu metode speciale. Metode speciale examinează anumite caracteristici ale obiectului studiat. Ele se pot manifesta la nivelurile empirice și teoretice ale cunoașterii și pot fi universale.

Printre metodele empirice speciale de cunoaștere se disting observația, măsurarea și experimentul.

Observația este un proces intenționat de percepție a obiectelor realității, o reflectare senzuală a obiectelor și fenomenelor, în timpul căruia o persoană primește informații primare despre lumea din jurul său. Prin urmare, cel mai adesea studiul începe cu observația și abia apoi cercetătorii trec la alte metode. Observațiile nu sunt asociate cu nicio teorie, dar scopul observației este întotdeauna asociat cu o situație problemă.

Observarea presupune existența unui anumit plan de cercetare, o presupunere supusă analizei și verificării. Observațiile sunt folosite acolo unde nu se poate face experiment direct (în vulcanologie, cosmologie). Rezultatele observației sunt consemnate într-o descriere care indică acele caracteristici și proprietăți ale obiectului studiat care fac obiectul studiului. Descrierea trebuie să fie cât mai completă, exactă și obiectivă posibil. Descrierile rezultatelor observației constituie baza empirică a științei; pe baza lor se creează generalizări empirice, sistematizare și clasificare.

Măsurarea este determinarea valorilor cantitative (caracteristicilor) ale laturilor studiate sau ale proprietăților unui obiect folosind special dispozitive tehnice. Unitățile de măsură cu care sunt comparate datele obținute joacă un rol important în studiu.

Experiment - o metodă de cunoaștere, cu ajutorul căreia fenomenele realității sunt investigate în condiții controlate și controlate. Se deosebește de observație prin intervenția în obiectul studiat, adică prin activitatea în raport cu acesta. Atunci când efectuează un experiment, cercetătorul nu se limitează la observarea pasivă a fenomenelor, ci interferează în mod conștient în cursul natural al cursului lor, influențând direct procesul studiat sau modificând condițiile în care are loc acest proces.

Dezvoltarea științelor naturii pune în discuție problema rigorii observației și experimentului. Cert este că au nevoie de instrumente și dispozitive speciale, care au devenit recent atât de complexe încât ei înșiși încep să influențeze obiectul de observație și experiment, care, în funcție de condiții, nu ar trebui să fie. Acest lucru se aplică în primul rând cercetării în domeniul fizicii microlumilor (mecanica cuantică, electrodinamică cuantică etc.).

Analogia este o metodă de cunoaștere în care are loc un transfer de cunoștințe obținute în timpul luării în considerare a oricărui obiect către altul, mai puțin studiat și în curs de studiu. Metoda analogiei se bazează pe asemănarea obiectelor într-un număr de semne, ceea ce vă permite să obțineți cunoștințe destul de fiabile despre subiectul studiat.

Utilizarea metodei analogiei în cunoștințele științifice necesită o anumită prudență. Aici este extrem de important să identificăm clar condițiile în care funcționează cel mai eficient. Cu toate acestea, în acele cazuri în care este posibil să se dezvolte un sistem de reguli clar formulate pentru transferul cunoștințelor de la un model la un prototip, rezultatele și concluziile prin metoda analogiei devin evidente.

Analiza este o metodă de cunoaștere științifică, care se bazează pe procedura de dezmembrare mentală sau reală a unui obiect în părțile sale constitutive. Dezmembrarea are ca scop trecerea de la studiul întregului la studiul părților sale și se realizează prin abstracția de la legătura părților între ele.

Sinteza este o metodă de cunoaștere științifică, care se bazează pe procedura de combinare a diferitelor elemente ale unui obiect într-un singur întreg, un sistem, fără de care o cunoaștere cu adevărat științifică a acestui subiect este imposibilă. Sinteza acţionează nu ca o metodă de construire a întregului, ci ca o metodă de reprezentare a întregului sub forma unei unităţi de cunoaştere obţinută prin analiză. În sinteză, nu are loc doar o unire, ci o generalizare a trăsăturilor distinse și studiate analitic ale unui obiect. Prevederile obţinute în urma sintezei sunt cuprinse în teoria obiectului, care, îmbogăţită şi rafinată, determină căile unei noi căutări ştiinţifice.

Inducția este o metodă de cunoaștere științifică, care este formularea unei concluzii logice prin rezumarea datelor de observație și experiment.
Deducția este o metodă de cunoaștere științifică, care constă în trecerea de la anumite premise generale la rezultate-consecințe particulare.
Rezolvarea oricărei probleme științifice include avansarea diferitelor presupuneri, presupuneri și cel mai adesea ipoteze mai mult sau mai puțin fundamentate, cu ajutorul cărora cercetătorul încearcă să explice fapte care nu se încadrează în vechile teorii. Ipotezele apar în situații incerte, a căror explicație devine relevantă pentru știință. În plus, la nivelul cunoștințelor empirice (precum și la nivelul explicației acestora) apar adesea judecăți contradictorii. Pentru a rezolva aceste probleme, sunt necesare ipoteze.

O ipoteză este orice presupunere, presupunere sau predicție propusă pentru a elimina o situație de incertitudine în cercetarea științifică. Prin urmare, o ipoteză nu este o cunoaștere de încredere, ci o cunoaștere probabilă, a cărei adevăr sau falsitate nu a fost încă stabilită.
Orice ipoteză trebuie în mod necesar să fie fundamentată fie prin cunoștințele dobândite ale unei științe date, fie prin fapte noi (cunoștințele incerte nu sunt folosite pentru a fundamenta o ipoteză). Ar trebui să aibă proprietatea de a explica toate faptele care se referă la un anumit domeniu al cunoașterii, sistematizându-le, precum și faptele din afara acestui domeniu, prezicerea apariției unor fapte noi (de exemplu, ipoteza cuantică a lui M. Planck, prezentată). la începutul secolului al XX-lea, a condus la crearea unei mecanici cuantice, a electrodinamicii cuantice și a altor teorii). În acest caz, ipoteza nu trebuie să contrazică faptele deja existente. Ipoteza trebuie fie confirmată, fie respinsă.

c) metodele private sunt metode care funcționează fie numai în cadrul unei ramuri distincte a științelor naturale, fie în afara ramurii științelor naturale de unde au provenit. Aceasta este metoda de inelare a păsărilor folosită în zoologie. Iar metodele fizicii utilizate în alte ramuri ale științelor naturale au condus la crearea astrofizicii, geofizicii, fizicii cristalelor etc. Adesea, un complex de metode particulare interconectate este aplicat studiului unui subiect. De exemplu, biologia moleculară folosește simultan metodele fizicii, matematicii, chimiei și ciberneticii.

Modelarea este o metodă de cunoaștere științifică bazată pe studiul obiectelor reale prin studiul modelelor acestor obiecte, i.e. prin studierea obiectelor substitutive de origine naturală sau artificială care sunt mai accesibile pentru cercetare și (sau) intervenție și au proprietățile obiectelor reale.

Proprietățile oricărui model nu ar trebui, și într-adevăr nu pot, să corespundă exact și complet cu absolut toate proprietățile obiectului real corespunzător în orice situație. În modelele matematice, orice parametru suplimentar poate duce la o complicare semnificativă a soluției sistemului de ecuații corespunzător, la necesitatea de a aplica ipoteze suplimentare, de a elimina termeni mici etc., în simularea numerică, timpul de procesare a problemei de către computerul crește disproporționat, iar eroarea de calcul crește.

Varietatea metodelor de cunoaștere științifică creează dificultăți în aplicarea și înțelegerea rolului lor. Aceste probleme sunt rezolvate printr-o zonă specială de cunoaștere - metodologie. Sarcina principală a metodologiei este de a studia originea, esența, eficacitatea, dezvoltarea metodelor de cunoaștere.



Universitatea de Stat din Novosibirsk

Facultatea de Mecanica si Matematica

Subiect: Concepte ale științelor naturale moderne

Pe tema: „Metode de cunoaștere științifică”

Panov L.V.

Cursul 3, grupa 4123

Știința este principalul motiv pentru trecerea la o societate postindustrială, introducerea pe scară largă a tehnologiei informației, apariția unei „noi economii”. Știința are un sistem dezvoltat de metode, principii și imperative ale cunoașterii. Este metoda corect aleasă, alături de talentul unui om de știință, care îl ajută să înțeleagă legătura profundă a fenomenelor, să le dezvăluie esența, să descopere legi și tipare. Numărul metodelor științifice este în continuă creștere. La urma urmei, în lume există număr mareȘtiințe și fiecare dintre ele are propriile sale metode și subiect de cercetare.

Scopul acestei lucrări este de a analiza în detaliu metodele de cunoaștere științifică experimentală și teoretică. Și anume care este metoda, principalele caracteristici ale metodei, clasificarea, domeniul de aplicare etc. Se vor lua în considerare și criteriile pentru cunoștințele științifice.

observare.

Cunoașterea începe cu observația. Observația este o reflectare senzuală a obiectelor și fenomenelor din lumea exterioară. Observația este un studiu intenționat al obiectelor, bazat în principal pe astfel de abilități senzoriale ale unei persoane cum ar fi senzația, percepția, reprezentarea. Aceasta este metoda inițială de cunoaștere empirică, care permite obținerea unor informații primare despre obiectele realității înconjurătoare.

Observația științifică este caracterizată de o serie de trăsături. În primul rând, prin intenție, la urma urmei, observația ar trebui efectuată pentru a rezolva sarcina de cercetare, iar atenția observatorului ar trebui să se concentreze numai asupra fenomenelor asociate cu această sarcină. În al doilea rând, regularitatea, deoarece observarea trebuie efectuată strict conform planului. În al treilea rând, activitatea - cercetătorul trebuie să caute în mod activ, să evidențieze momentele de care are nevoie în fenomenul observat, bazându-se pe cunoștințele și experiența sa pentru aceasta.

La observare nu există nicio activitate care să vizeze transformarea, schimbarea obiectelor de cunoaștere. Acest lucru se datorează unui număr de circumstanțe: inaccesibilitatea acestor obiecte pt impact practic(de exemplu, observarea obiectelor spațiale la distanță), indezirabilitatea, pe baza obiectivelor studiului, a interferenței în procesul observat (observări fenologice, psihologice și alte observații), lipsa oportunităților tehnice, energetice, financiare și de altă natură. pentru realizarea unor studii experimentale ale obiectelor de cunoaștere.

Observațiile științifice sunt întotdeauna însoțite de o descriere a obiectului cunoașterii. Cu ajutorul unei descrieri, informațiile senzoriale sunt traduse în limbajul conceptelor, semnelor, diagramelor, desenelor, graficelor și numerelor, luând astfel o formă convenabilă pentru o prelucrare rațională ulterioară. Este important ca conceptele folosite pentru descriere să aibă întotdeauna un sens clar și fără ambiguitate. Odată cu dezvoltarea științei și schimbările în fundamentele ei, mijloacele de descriere sunt transformate, adesea sistem nou concepte.

Conform metodei de efectuare a observațiilor, acestea pot fi directe și indirecte. În timpul observațiilor directe, anumite proprietăți, aspecte ale obiectului sunt reflectate, percepute de simțurile umane. Se știe că observațiile lui Tycho Brahe cu privire la poziția planetelor și a stelelor pe cer de mai bine de douăzeci de ani au oferit baza empirică pentru descoperirea de către Kepler a celebrelor sale legi. Cel mai adesea, observația științifică este indirectă, adică se realizează folosind anumite mijloace tehnice. Dacă înainte de începutul secolului al XVII-lea. Deoarece astronomii au observat corpurile cerești cu ochiul liber, invenția lui Galileo a telescopului optic în 1608 a ridicat observațiile astronomice la un nou nivel, mult mai înalt. Și crearea telescoapelor cu raze X în zilele noastre și lansarea lor în spațiul cosmic la bordul stației orbitale a făcut posibilă observarea unor astfel de obiecte ale Universului precum pulsari și quasari.

Dezvoltare științe naturale moderne asociată cu rolul sporit al așa-ziselor observații indirecte. Astfel, obiectele și fenomenele studiate fizica nucleara, nu poate fi observată direct nici cu ajutorul simțurilor umane, nici cu ajutorul celor mai avansate instrumente. De exemplu, atunci când se studiază proprietățile particulelor încărcate folosind o cameră cu nori, aceste particule sunt percepute de către cercetător în mod indirect - prin urme vizibile constând din multe picături de lichid.

experiment

Experiment - metodă mai complexă a cunoașterii empirice în comparație cu observația. Ea presupune o influență activă, intenționată și strict controlată a cercetătorului asupra obiectului studiat în vederea identificării și studierii anumitor aspecte, proprietăți, relații. În același timp, experimentatorul poate transforma obiectul studiat, poate crea condiții artificiale pentru studiul său și poate interfera cu cursul natural al proceselor. În structura de ansamblu cercetare științifică experimentul are un loc special. Este experimentul care este legătura dintre etapele și nivelurile teoretice și empirice ale cercetării științifice.

Unii oameni de știință susțin că un experiment inteligent conceput și pus în scenă cu măiestrie este superior teoriei, deoarece teoria, spre deosebire de experiență, poate fi complet respinsă.

Experimentul include, pe de o parte, observarea și măsurarea, pe de altă parte, are o serie de caracteristici importante. În primul rând, experimentul face posibilă studierea obiectului într-o formă „purificată”, adică eliminarea tot felul de factori secundari, straturi care împiedică procesul de cercetare. În al doilea rând, în timpul experimentului, obiectul poate fi plasat în unele condiții artificiale, în special, extreme, adică studiate la temperaturi ultra-scăzute, la extrem de presiuni mari sau, dimpotrivă, în vid, cu intensități uriașe câmp electromagnetic etc. În al treilea rând, în timp ce studiază orice proces, experimentatorul poate interfera cu acesta, influența activ cursul acestuia. În al patrulea rând, un avantaj important al multor experimente este reproductibilitatea lor. Aceasta înseamnă că condițiile experimentale pot fi repetate de câte ori este necesar pentru a obține rezultate fiabile.

Pregătirea și desfășurarea experimentului necesită respectarea unui număr de condiții. Astfel, un experiment științific presupune prezența unui scop clar formulat al studiului. Experimentul se bazează pe câteva prevederi teoretice inițiale. Experimentul necesită un anumit nivel de dezvoltare a mijloacelor tehnice de cunoaștere necesare implementării sale. Și, în sfârșit, ar trebui să fie realizat de oameni care au o calificare suficient de înaltă.

După natura problemelor care se rezolvă, experimentele sunt împărțite în cercetare și verificare. Experimentele de cercetare fac posibilă descoperirea unor proprietăți noi, necunoscute, într-un obiect. Rezultatul unui astfel de experiment poate fi concluzii care nu decurg din cunoștințele existente despre obiectul de studiu. Un exemplu sunt experimentele efectuate în laboratorul lui E. Rutherford, care au dus la descoperirea nucleului atomic. Experimentele de verificare servesc la testarea, confirmarea anumitor construcții teoretice. De exemplu, existența unei serii particule elementare(pozitron, neutrino etc.) a fost inițial prezis teoretic, iar abia mai târziu au fost descoperite experimental. Experimentele pot fi împărțite în calitative și cantitative. Experimentele calitative nu pot dezvălui decât efectul anumitor factori asupra fenomenului studiat. Experimentele cantitative stabilesc relații cantitative precise. După cum știți, legătura dintre fenomenele electrice și magnetice a fost descoperită pentru prima dată de fizicianul danez Oersted ca urmare a unui experiment pur calitativ (prin plasarea unui ac de busolă magnetic lângă un conductor prin care trecea un curent electric, el a descoperit că acul deviat de la poziţia iniţială). Au urmat experimentele cantitative ale oamenilor de știință francezi Biot și Savart, precum și experimentele lui Ampère, pe baza cărora a fost derivată o formulă matematică. După domeniul cunoștințelor științifice în care se desfășoară experimentul, se disting științe naturale, experimente aplicate și socio-economice.

Măsurare și comparare.

Experimentele și observațiile științifice implică de obicei efectuarea unei varietăți de măsurători. Măsurarea este un proces care constă în determinarea valorilor cantitative ale anumitor proprietăți, aspecte ale obiectului studiat, fenomenul cu ajutorul unor dispozitive tehnice speciale.

Operația de măsurare se bazează pe comparație. Pentru a face o comparație, trebuie să determinați unitățile de măsură ale unei cantități. În știință, comparația acționează și ca o metodă comparativă sau comparativ-istoric. Inițial, a apărut în filologie, critica literară, apoi a început să fie aplicat cu succes în jurisprudență, sociologie, istorie, biologie, psihologie, istoria religiei, etnografie și alte domenii ale cunoașterii. Au apărut ramuri întregi de cunoaștere care folosesc această metodă: anatomie comparată, fiziologie comparată, psihologie comparată și așa mai departe. Deci, în psihologia comparată, studiul psihicului se realizează pe baza comparării psihicului unui adult cu dezvoltarea psihicului la un copil, precum și la animale.

Un aspect important al procesului de măsurare este metoda de implementare a acestuia. Este un set de tehnici care folosesc anumite principii și mijloace de măsurare. Sub principiile măsurării, ne referim la fenomenele care stau la baza măsurătorilor.

Măsurătorile sunt împărțite în statice și dinamice. Măsurătorile statice includ măsurarea dimensiunilor corpurilor, a presiunii constante etc. Exemple de măsurători dinamice sunt măsurarea vibrațiilor, a presiunilor pulsatorii etc. După metoda de obținere a rezultatelor se disting măsurătorile directe și indirecte. În măsurătorile directe, valoarea dorită a mărimii măsurate se obține prin compararea directă cu standardul sau dată de aparatul de măsură. În măsurarea indirectă, valoarea dorită este determinată pe baza unei relații matematice cunoscute între această valoare și alte mărimi obținute prin măsurători directe. De exemplu, găsirea rezistivității electrice a unui conductor după rezistența, lungimea și aria sa secțiune transversală. Măsurătorile indirecte sunt utilizate pe scară largă în cazurile în care valoarea dorită este imposibilă sau prea dificil de măsurat direct.

În timp, pe de o parte, instrumentele de măsurare existente sunt îmbunătățite, pe de altă parte, sunt introduse noi dispozitive de măsurare. Așadar, dezvoltarea fizicii cuantice a crescut semnificativ posibilitatea măsurătorilor cu un grad ridicat de precizie. Utilizarea efectului Mössbauer face posibilă crearea unui dispozitiv cu o rezoluție de ordinul a 10 -13% din valoarea măsurată. Instrumentele de măsurare bine dezvoltate, o varietate de metode și caracteristicile înalte ale instrumentelor de măsurare contribuie la progresul cercetării științifice.

Caracteristicile generale ale metodelor teoretice

Teoria este un sistem de concepte de legi și principii care permite cuiva să descrie și să explice un anumit grup de fenomene și să schițeze un program de acțiune pentru transformarea lor. În consecință, cunoștințele teoretice se realizează cu ajutorul diferitelor concepte, legi și principii. Faptele și teoriile nu se opun, ci formează un singur întreg. Diferența dintre cele două este că faptele exprimă ceva singular, în timp ce teoria se ocupă de general. Trei niveluri pot fi distinse în fapte și teorii: eveniment, psihologic și lingvistic. Aceste niveluri de unitate pot fi reprezentate în felul următor:

Nivel lingvistic: teoria include enunțuri universale, faptele sunt enunțuri unice.

Nivel psihologic: gânduri (t) și sentimente (f).

Nivelul evenimentului - totalul evenimentelor individuale (t) și evenimentelor individuale (f)

Teoria, de regulă, este construită în așa fel încât să descrie nu realitatea înconjurătoare, ci obiecte ideale, cum ar fi un punct material, un gaz ideal, un corp absolut negru etc. Un astfel de concept științific se numește idealizare. Idealizarea este un concept construit mental al unor astfel de obiecte, procese și fenomene care nu par să existe, dar au imagini sau prototipuri. De exemplu, un corp mic poate servi ca prototip al unui punct material. Obiectele ideale, spre deosebire de cele reale, se caracterizează nu printr-un infinit, ci printr-un număr bine definit de proprietăți. De exemplu, proprietățile unui punct material sunt masa și capacitatea de a fi în spațiu și timp.

În plus, relațiile dintre obiectele ideale, descrise prin legi, sunt specificate în teorie. Obiectele derivate pot fi, de asemenea, construite din obiecte ideale primare. Drept urmare, o teorie care descrie proprietățile obiectelor ideale, relația dintre acestea și proprietățile structurilor formate din obiecte ideale primare, este capabilă să descrie toată varietatea de date pe care un om de știință le întâlnește la nivel empiric.

Să luăm în considerare principalele metode prin care se realizează cunoștințele teoretice. Astfel de metode sunt: ​​axiomatice, constructiviste, ipotetico-inductive și pragmatice.

La utilizarea metodei axiomatice, o teorie științifică se construiește sub forma unui sistem de axiome (propoziții acceptate fără dovezi logice) și reguli de inferență care fac posibilă obținerea enunțurilor acestei teorii (teoreme) prin deducție logică. Axiomele nu trebuie să se contrazică între ele, de asemenea, este de dorit ca acestea să nu depindă una de alta. Mai multe detalii despre metoda axiomatică vor fi discutate mai jos.

Metoda constructivistă, împreună cu metoda axiomatică, este utilizată în științele matematice și informatică. În această metodă, dezvoltarea unei teorii nu începe cu axiome, ci cu concepte, a căror legitimitate este considerată intuitiv justificată. În plus, sunt stabilite regulile pentru construirea de noi structuri teoretice. Numai acele structuri care au reușit să fie construite sunt considerate științifice. Această metodă este considerată cel mai bun remediu împotriva apariției contradicțiilor logice: conceptul este construit, prin urmare, modul de construire a acestuia este consecvent.

În știința naturii este utilizată pe scară largă metoda ipotetico-deductivă sau metoda ipotezelor. Baza acestei metode este ipoteza generalizării puterii, din care derivă toate celelalte cunoștințe. Atâta timp cât ipoteza nu este respinsă, ea acționează ca o lege științifică. Ipotezele, spre deosebire de axiome, necesită confirmare experimentală. Această metodă va fi descrisă în detaliu mai jos.

în tehnică şi umaniste este utilizată pe scară largă metoda pragmatică, a cărei esență este logica așa-zisului. concluzie practică. De exemplu, subiectul L vrea să implementeze A, în timp ce el crede că nu va putea implementa A dacă nu implementează c. Prin urmare, A este considerat ca făcând c. În acest caz, construcțiile logice arată astfel: A-> p-> c. Cu metoda constructivistă, construcţiile ar avea următoarea formă: A-> c-> p. Spre deosebire de inferența ipotetic-deductivă, în care informațiile despre un fapt sunt subsumate unei legi, în inferența practică, informațiile despre un mijloc c trebuie să corespundă scopului p, care este în concordanță cu anumite valori.

Pe lângă metodele luate în considerare, există și așa-numitele. metode descriptive. Se face referire la ele dacă metodele discutate mai sus sunt inacceptabile. Descrierea fenomenelor studiate poate fi verbală, grafică, schematică, formal-simbolică. Metodele descriptive sunt adesea etapa cercetării științifice care duce la realizarea idealurilor unor metode științifice mai avansate. Adesea, această metodă este cea mai adecvată, deoarece știința modernă se ocupă adesea de astfel de fenomene care nu sunt supuse unor cerințe prea stricte.

Abstracția.

În procesul abstracției, există o abatere de la obiectele concrete percepute senzual la idei abstracte despre ele. Abstracția constă într-o abstracție mentală din unele proprietăți, aspecte, trăsături mai puțin esențiale ale obiectului studiat cu selecția, formarea simultană a unuia sau mai multor aspecte, proprietăți, trăsături esențiale ale acestui obiect. Rezultatul obtinut in procesul de abstractizare se numeste abstractie.

Trecerea de la senzorial-concret la abstract este întotdeauna asociată cu o anumită simplificare a realității. În același timp, ascensiind de la senzorial-concret la abstract, teoretic, cercetătorul are ocazia să înțeleagă mai bine obiectul studiat, să-și dezvăluie esența. Procesul de trecere de la reprezentările senzorio-empirice, vizuale ale fenomenelor studiate, la formarea anumitor structuri abstracte, teoretice, care reflectă esența acestor fenomene, stă la baza dezvoltării oricărei științe.

Întrucât concretul este un ansamblu de multe proprietăți, aspecte, conexiuni și relații interne și externe, este imposibil să-l cunoaștem în toată diversitatea sa, rămânând la stadiul cunoașterii senzoriale, limitat la acesta. Prin urmare, este nevoie de o înțelegere teoretică a concretului, care este de obicei numită ascensiunea de la concret-senzorial la abstract. Cu toate acestea, formarea abstracțiunilor științifice, a prevederilor teoretice generale nu este scopul final al cunoașterii, ci este doar un mijloc de cunoaștere mai profundă, mai versatilă a concretului. Prin urmare, este necesară o nouă mișcare a cunoștințelor de la abstractul realizat înapoi la concret. Concretul logic obținut în această etapă a cercetării va fi diferit calitativ în comparație cu concretul senzual. Concretul logic este concretul reprodus teoretic în gândirea cercetătorului în toată bogăția conținutului său. Ea conține în sine nu numai percepția senzuală, ci și ceva ascuns, inaccesibil percepției senzuale, ceva esențial, regulat, înțeles doar cu ajutorul gândirii teoretice, cu ajutorul anumitor abstracțiuni.

Metoda de ascensiune de la abstract la concret este utilizată în construirea diverselor teorii științifice și poate fi folosită atât în ​​științele sociale, cât și în cele ale naturii. De exemplu, în teoria gazelor, după ce a evidențiat legile de bază ale unui gaz ideal - ecuațiile lui Clapeyron, legea lui Avogadro etc., cercetătorul trece la interacțiuni și proprietăți specifice ale gazelor reale, caracterizându-le aspectele și proprietățile esențiale. Pe măsură ce intrăm mai adânc în concret, sunt introduse din ce în ce mai multe noi abstracții, care acționează ca o reflectare mai profundă a esenței obiectului. Astfel, în procesul de dezvoltare a teoriei gazelor, s-a constatat că legile unui gaz ideal caracterizează comportamentul gazelor reale doar la presiuni scăzute. Luarea în considerare a acestor forțe a condus la formularea legii van der Waals.

Idealizare. Experiment de gândire.

Idealizarea este introducerea mentală a anumitor modificări în obiectul studiat în conformitate cu obiectivele cercetării. Ca urmare a unor astfel de modificări, de exemplu, unele proprietăți, aspecte, atribute ale obiectelor pot fi excluse din considerare. Deci, idealizarea larg răspândită în mecanică - un punct material implică un corp lipsit de orice dimensiune. Un astfel de obiect abstract, ale cărui dimensiuni sunt neglijate, este convenabil pentru a descrie mișcarea unei mari varietăți de obiecte materiale de la atomi și molecule la planetele sistemului solar. Când este idealizat, un obiect poate fi înzestrat cu unele proprietăți speciale care nu sunt fezabile în realitate. Un exemplu este abstracția introdusă în fizică prin idealizare, cunoscută sub numele de corp negru. Acest corp este înzestrat cu o proprietate care nu există în natură de a absorbi absolut toată energia radiantă care cade pe el, nereflectând nimic și trecând nimic prin el însuși.

Idealizarea este oportună atunci când obiectele reale de studiat sunt suficient de complexe pentru mijloacele disponibile de analiză teoretică, în special matematică. Este oportun să se folosească idealizarea în acele cazuri când este necesar să se excludă unele proprietăți ale unui obiect care ascund esența proceselor care au loc în el. Un obiect complex este prezentat într-o formă „purificată”, ceea ce face mai ușor de studiat.

Ca exemplu, putem indica trei concepte diferite de „gaz ideal”, formate sub influența diferitelor concepte teoretice și fizice: Maxwell-Boltzmann, Bose-Einstein și Fermi-Dirac. Totuși, toate cele trei variante de idealizare astfel obținute s-au dovedit a fi fructuoase în studiul stărilor de gaz de natură variată: gazul ideal Maxwell-Boltzmann a devenit baza studiilor de gaze moleculare rarefiate obișnuite la temperaturi suficient de ridicate; gazul ideal Bose-Einstein a fost aplicat pentru studiul gazului fotonic, iar gazul ideal Fermi-Dirac a ajutat la rezolvarea unui număr de probleme cu gazul de electroni.

Experimentul gândirii presupune operarea unui obiect idealizat, care constă în selecția mentală a anumitor poziții, situații care fac posibilă depistarea unor trăsături importante ale obiectului studiat. Orice experiment real, înainte de a fi realizat în practică, este mai întâi făcut de către cercetător mental în procesul de gândire, planificare. În cunoștințele științifice, pot exista cazuri când, în studiul anumitor fenomene, situații, efectuarea de experimente reale este în general imposibilă. Acest gol în cunoștințe poate fi umplut doar printr-un experiment de gândire.

Activitatea științifică a lui Galileo, Newton, Maxwell, Carnot, Einstein și a altor oameni de știință care au pus bazele științei naturale moderne demonstrează rolul esențial al unui experiment de gândire în formarea ideilor teoretice. Istoria dezvoltării fizicii este bogată în fapte despre utilizarea experimentelor de gândire. Un exemplu sunt experimentele gândirii lui Galileo, care au dus la descoperirea legii inerției.

Principalul avantaj al idealizării ca metodă de cunoaștere științifică constă în faptul că construcțiile teoretice obținute pe baza ei fac posibilă apoi investigarea eficientă a obiectelor și fenomenelor reale. Simplificarile realizate cu ajutorul idealizării facilitează crearea unei teorii care dezvăluie legile zonei studiate ale fenomenelor lumii materiale. Dacă teoria în ansamblu descrie corect fenomenele reale, atunci idealizările care stau la baza acesteia sunt și ele legitime.

Formalizarea. Axiome.

Formalizarea este o abordare specială în cunoașterea științifică, care constă în utilizarea unor simboluri speciale care permit să se abstragă de la studiul obiectelor reale, de la conținutul prevederilor teoretice care le descriu, și în schimb să opereze cu un anumit set de simboluri ( semne).

Această metodă de cunoaștere constă în construirea unor modele matematice abstracte care dezvăluie esența proceselor studiate ale realității. La formalizare, raționamentul despre obiecte este transferat în planul operațiunii cu semne (formule). Relațiile semnelor înlocuiesc afirmațiile despre proprietățile și relațiile obiectelor. În acest fel, se creează un model de semne generalizate al unei anumite domenii, care face posibilă descoperirea structurii diverselor fenomene și procese, făcând abstracție de la caracteristicile calitative ale acestora din urmă. Derivarea unor formule din altele după regulile stricte ale logicii este un studiu formal al principalelor caracteristici ale structurii diferitelor fenomene, uneori foarte îndepărtate în natură.

Un exemplu de formalizare îl reprezintă descrierile matematice ale diferitelor obiecte și fenomene utilizate pe scară largă în știință, bazate pe teoriile semnificative corespunzătoare. În același timp, simbolismul matematic folosit nu numai că ajută la consolidarea cunoștințelor existente despre obiectele și fenomenele studiate, ci acționează și ca un fel de instrument în procesul de cunoaștere ulterioară a acestora.

Din cursul logicii matematice, se știe că pentru a construi un sistem formal este necesar să se stabilească alfabetul, să se stabilească regulile de formare a formulelor, să se stabilească regulile pentru derivarea unor formule din altele. Un avantaj important al unui sistem formal este posibilitatea de a efectua o investigare a unui obiect în cadrul acestuia într-un mod pur formal, folosind semne. Un alt avantaj al formalizării este acela de a asigura concizia și claritatea înregistrării informațiilor științifice.

Trebuie remarcat faptul că limbajele artificiale formalizate nu au flexibilitatea și bogăția unui limbaj natural. Dar le lipsește ambiguitatea termenilor (polisemia), care este caracteristică limbilor naturale. Ele sunt caracterizate prin sintaxă bine formată și semantică lipsită de ambiguitate.

Analiza si sinteza. Inducția și deducția. Analogie

Analiza empirică este pur și simplu descompunerea unui întreg în componentele sale, părți elementare mai simple. . Ca astfel de părți, pot exista elemente reale ale obiectului sau proprietățile, semnele, relațiile acestuia.

Sinteza, dimpotrivă, este combinarea componentelor unui fenomen complex. Analiza teoretică prevede selecția în obiect a principalului și esențial, imperceptibil viziunii empirice. Metoda analitică în acest caz include rezultatele abstracției, simplificării, formalizării. Sinteza teoretică este o cunoaștere în expansiune care construiește ceva nou care depășește cadrul existent.

În procesul de sinteză, părțile constitutive (laturile, proprietățile, trăsăturile etc.) ale obiectului studiat, disecate în urma analizei, sunt unite între ele. Pe această bază, are loc un studiu suplimentar al obiectului, dar deja ca un întreg. În același timp, sinteza nu înseamnă o simplă conexiune mecanică a elementelor deconectate într-un singur sistem. Analiza fixează în principal acel lucru specific care distinge părțile unele de altele. Sinteza, pe de altă parte, dezvăluie acel lucru esențial comun care leagă părțile într-un singur întreg.

Aceste două metode de cercetare interconectate își primesc concretizarea în fiecare ramură a științei. Se pot transforma dintr-o tehnică generală într-o metodă specială: de exemplu, există metode specifice de analiză matematică, chimică și socială. Metoda analitică a fost dezvoltată în unele școli și direcții filozofice. Același lucru se poate spune despre sinteză.

Inducția poate fi definită ca o metodă de trecere de la cunoașterea faptelor individuale la cunoașterea generalului. Deducția este o metodă de trecere de la cunoașterea tiparelor generale la manifestarea lor particulară.

Inducția este utilizată pe scară largă în cunoștințele științifice. Găsind caracteristici similare, proprietăți în multe obiecte dintr-o anumită clasă, cercetătorul concluzionează că aceste caracteristici, proprietăți sunt inerente tuturor obiectelor acestei clase. A jucat metoda inductivă rol importantîn descoperirea unor legi ale naturii - gravitația universală, presiunea atmosferică, dilatarea termică a corpurilor.

Metoda de inducție poate fi implementată sub forma următoarelor metode. Metoda asemănării unice, în care în toate cazurile de observare a unui fenomen se găsește doar unul factor comun, toate celelalte sunt diferite. Acest singur factor similar este cauza acestui fenomen. Metoda diferenței unice, în care cauzele apariției unui fenomen și împrejurările în care acesta nu are loc sunt similare în aproape orice și diferă doar într-un singur factor care este prezent doar în primul caz. Se concluzionează că acest factor este cauza acestui fenomen. Metoda de similitudine și diferență combinată este o combinație a celor două metode de mai sus. Metoda modificărilor concomitente, în care dacă anumite modificări într-un fenomen implică de fiecare dată unele modificări ale unui alt fenomen, atunci se face o concluzie despre relația cauzală a acestor fenomene. Metoda reziduurilor, în care, dacă un fenomen complex este cauzat de o cauză multifactorială, iar unii dintre acești factori sunt cunoscuți ca fiind cauza unei părți a acestui fenomen, atunci urmează concluzia: cauza unei alte părți a fenomenului este rămaşi factori incluşi în cauza generală a acestui fenomen. De fapt, metodele de inducție științifică de mai sus servesc în principal pentru a găsi relații empirice între proprietățile observate experimental ale obiectelor și fenomenelor.

F. Bacon. a interpretat inducția extrem de larg, a considerat-o cea mai importantă metodă de descoperire a adevărurilor noi în știință, principalul mijloc de cunoaștere științifică a naturii.

Deducerea, dimpotrivă, este primirea unor concluzii particulare bazate pe cunoașterea unor prevederi generale. Cu alte cuvinte, este mișcarea gândirii noastre de la general la particular. Dar semnificația cognitivă deosebit de mare a deducției se manifestă în cazul în care premisa generală nu este doar o generalizare inductivă, ci un fel de presupunere ipotetică, de exemplu, o nouă idee științifică. În acest caz, deducția este punctul de plecare pentru nașterea unui nou sistem teoretic. Cunoștințele teoretice create în acest fel predetermina cursul următor cercetare empiricăşi ghidează construcţia de noi generalizări inductive.

Dobândirea de noi cunoștințe prin deducție există în toate științele naturii, dar metoda deductivă este deosebit de importantă în matematică. Matematicienii sunt forțați cel mai adesea să folosească deducția. Și matematica este, poate, singura știință deductivă adecvată.

În știința timpurilor moderne, matematicianul și filozoful proeminent R. Descartes a fost propagandistul metodei deductive a cunoașterii.

Inducția și deducția nu se aplică ca izolate, izolate una de cealaltă. Fiecare dintre aceste metode este utilizată într-o etapă corespunzătoare a procesului cognitiv. Mai mult, în procesul de utilizare a metodei inductive, deducția este adesea „ascunsă”.

Prin analogie se înțelege asemănarea, asemănarea unor proprietăți, trăsături sau relații în obiecte care sunt în general diferite. Stabilirea asemănărilor (sau diferențelor) între obiecte se realizează ca urmare a comparării acestora. Astfel, comparația stă la baza metodei analogiei.

Obținerea unei inferențe corecte prin analogie depinde de următorii factori. În primul rând, asupra numărului de proprietăți comune ale obiectelor comparate. În al doilea rând, din ușurința de a descoperi proprietăți comune. În al treilea rând, din profunzimea înțelegerii conexiunilor acestor proprietăți similare. În același timp, trebuie avut în vedere că dacă obiectul, în raport cu care se face o concluzie prin analogie cu un alt obiect, are o proprietate incompatibilă cu proprietatea, a cărei existență ar trebui încheiată, atunci asemănarea generală a acestor obiecte își pierde orice semnificație.

Exista Tipuri variate concluzii prin analogie. Dar ceea ce au în comun este că în toate cazurile un obiect este investigat direct și se face o concluzie despre un alt obiect. Prin urmare, inferența prin analogie în sensul cel mai general poate fi definită ca transferul de informații de la un obiect la altul. În acest caz, primul obiect, care este de fapt supus cercetării, se numește model, iar celălalt obiect, căruia îi sunt transferate informațiile obținute în urma studiului primului obiect (model), se numește original. sau prototip. Astfel, modelul acționează întotdeauna ca o analogie, adică modelul și obiectul (originalul) afișate cu ajutorul său sunt într-o anumită asemănare (asemănare).

Metoda analogiei este utilizată în diverse domenii ale științei: în matematică, fizică, chimie, cibernetică, în științe umaniste etc.

Modelare

Metoda de modelare se bazează pe crearea unui model care să înlocuiască un obiect real datorită unei anumite asemănări cu acesta. Funcția principală a modelării, dacă o luăm în sensul cel mai larg, este de a materializa, obiectiva idealul. Construcția și studiul unui model este echivalent cu studiul și construcția unui obiect simulat, cu singura diferență că al doilea se realizează material, iar primul este ideal, fără a afecta obiectul modelat în sine.

Utilizarea modelării este dictată de necesitatea dezvăluirii unor astfel de aspecte ale obiectelor care fie sunt imposibil de înțeles prin studiu direct, fie este neprofitabilă studierea lor în acest fel din motive pur economice. O persoană, de exemplu, nu poate observa direct procesul de formare naturală a diamantelor, originea și dezvoltarea vieții pe Pământ, întreaga linie fenomene ale microcosmosului și macrocosmosului. Prin urmare, trebuie să recurgem la reproducerea artificială a unor astfel de fenomene într-o formă convenabilă pentru observare și studiu. În unele cazuri, este mult mai profitabil și mai economic să construiești și să studiezi modelul său în loc să experimentezi direct cu obiectul.

În funcție de natura modelului, există mai multe tipuri de modelare. Modelarea mentală include diverse reprezentări mentale sub forma anumitor modele imaginare. Trebuie remarcat faptul că modelele mentale (ideale) pot fi adesea realizate material sub forma unor modele fizice percepute senzual. Modelarea fizică se caracterizează prin similitudine fizică între model și original și își propune să reproducă în model procesele inerente originalului. Conform rezultatelor unui studiu de anumite proprietăți fizice modelele judecă fenomenele care au loc în condiții reale.

În prezent, modelarea fizică este utilizată pe scară largă pentru dezvoltarea și studiul experimental al diferitelor structuri, mașini, pentru o mai bună înțelegere a unor fenomene naturale, pentru studiul eficient și căi sigure minerit etc.

Modelarea simbolică este asociată cu o reprezentare în semn condiționat a unor proprietăți, relații ale obiectului original. Modelele simbolice (semnale) includ o varietate de reprezentări topologice și grafice ale obiectelor studiate sau, de exemplu, modele prezentate sub formă de simboluri chimice și care reflectă starea sau raportul elementelor în timpul reacțiilor chimice. Un fel de modelare simbolică (semn) este modelarea matematică. Limbajul simbolic al matematicii face posibilă exprimarea proprietăților, laturilor, relațiilor obiectelor și fenomenelor de cea mai diversă natură. Relațiile dintre diverse mărimi care descriu funcționarea unui astfel de obiect sau fenomen pot fi reprezentate prin ecuațiile corespunzătoare (diferențială, integrală, algebrică) și sistemele acestora. Modelarea numerică se bazează pe un model matematic creat anterior al obiectului sau fenomenului studiat și este utilizată în cazurile în care sunt necesare cantități mari de calcule pentru studierea acestui model.

Modelarea numerică este deosebit de importantă acolo unde imaginea fizică a fenomenului studiat nu este complet clară, iar mecanismul intern de interacțiune nu este cunoscut. Acumularea faptelor se realizează prin calcule computerizate ale diverselor opțiuni, ceea ce face posibilă, în ultimă analiză, selectarea celor mai reale și probabile situații. Utilizarea activă a metodelor de simulare numerică face posibilă reducerea drastică a timpului dezvoltărilor științifice și de proiectare.

Metoda de modelare este în continuă evoluție: unele tipuri de modele sunt înlocuite cu altele pe măsură ce știința progresează. În același timp, un lucru rămâne neschimbat: importanța, relevanța și uneori indispensabilitatea modelării ca metodă de cunoaștere științifică.

Pentru a determina criteriile de cunoaștere a științelor naturale în metodologia științei, sunt formulate mai multe principii - principiul verificării și principiul falsificării. Formularea principiului verificării: orice concept sau judecată este semnificativ dacă este reductibil la experiență directă sau afirmații despre acesta, i.e. verificabile empiric. Dacă nu este posibil să găsim ceva ce poate fi fixat empiric pentru o astfel de judecată, atunci fie reprezintă o tautologie, fie este lipsită de sens. Deoarece conceptele unei teorii dezvoltate, de regulă, nu sunt reductibile la date experimentale, s-a făcut o relaxare pentru ele: este posibilă și verificarea indirectă. De exemplu, este imposibil să se indice un analog experimental al conceptului de „quarc”. Dar teoria cuarcilor prezice o serie de fenomene care pot fi deja fixate empiric, experimental. Și, prin urmare, verifică în mod indirect teoria în sine.

Principiul verificării permite, ca primă aproximare, delimitarea cunoștințelor științifice de cunoștințele clar neștiințifice. Cu toate acestea, el nu poate ajuta acolo unde sistemul de idei este adaptat în așa fel încât absolut toate faptele empirice posibile să fie capabile să interpreteze în favoarea lor - ideologie, religie, astrologie etc.

În astfel de cazuri, este util să se recurgă la un alt principiu de distincție între știință și non-știință, propus de cel mai mare filozof al secolului XX. K. Popper, - principiul falsificării. Afirmă că criteriul pentru statutul științific al unei teorii este falsificarea sau infirmarea acesteia. Cu alte cuvinte, doar acea cunoaștere poate pretinde titlul de „științific”, ceea ce este refuzabil în principiu.

În ciuda formei exterioare paradoxale, acest principiu are un sens simplu și profund. K. Popper a atras atenția asupra asimetriei semnificative a procedurilor de confirmare și infirmare în cunoaștere. Nicio cantitate de mere care căde nu este suficientă pentru a confirma în cele din urmă adevărul legii gravitației universale. Cu toate acestea, doar un măr care zboară departe de Pământ este suficient pentru a recunoaște această lege ca fiind falsă. Prin urmare, este vorba de încercări de falsificare, adică. infirmarea unei teorii ar trebui să fie cea mai eficientă în ceea ce privește confirmarea adevărului și caracterului științific al acesteia.

O teorie irefutabilă în principiu nu poate fi științifică. Ideea creației divine a lumii este, în principiu, de nerefuzat. Pentru orice încercare de a o respinge poate fi prezentată ca rezultat al acțiunii aceluiași plan divin, a cărui complexitate și imprevizibilitate este pur și simplu prea grea pentru noi. Dar din moment ce această idee este de nerefuzat, înseamnă că este în afara științei.

Se poate observa însă că principiul consecvent al falsificării face ca orice cunoaștere să fie ipotetică, adică. îl privează de completitudine, absolutitate, imuabilitate. Dar probabil că acest lucru nu este rău: este amenințarea constantă a falsificării care menține știința „în formă bună”, nu îi permite să stagneze, să se odihnească pe lauri.

Astfel, au fost luate în considerare principalele metode ale nivelului empiric și teoretic al cunoștințelor științifice. Cunoștințele empirice includ realizarea de observații și experimente. Cunoașterea începe cu observația. Pentru a confirma o ipoteză sau pentru a studia proprietățile unui obiect, un om de știință îl pune în anumite condiții - efectuează un experiment. Blocul de proceduri pentru experiment și observare include descrierea, măsurarea, compararea. La nivelul cunoștințelor teoretice, abstracția, idealizarea și formalizarea sunt utilizate pe scară largă. Simularea este de mare importanță, iar odată cu dezvoltarea tehnologiei informatice - simulare numerică, deoarece complexitatea și costul experimentului cresc.

Lucrarea descrie două criterii principale ale cunoașterii științelor naturale - principiul verificării și falsificării.

1. Alekseev P.V., Panin A.V. „Filosofie” M.: Prospekt, 2000

2. Leshkevici T.G. „Filosofia științei: tradiții și inovații” M.: PRIOR, 2001

3. Ruzavin G.I. „Metodologia cercetării științifice” M.: UNITY-DANA, 1999.

4. Gorelov A.A. „Concepte ale științelor naturale moderne” - M .: Center, 2003.

5. http://istina.rin.ru/philosophy/text/3763.html

6. http://vsvcorp.chat.ru/mguie/teor.htm

Baza dezvoltării științelor naturale moderne este o metodologie științifică specifică. Metodologia științifică se bazează pe experienţă- bazat pe practica cunoasterea senzorio-empirica a realitatii. Sub practicăînseamnă activitate umană obiectivă care vizează obținerea de rezultate materiale.

În procesul dezvoltării sale, știința naturală clasică a dezvoltat un tip specific de practică, numit „experiment științific”. experiment științific- aceasta este și activitatea obiectivă a oamenilor, dar care vizează deja verificarea prevederilor științifice. Se crede că o poziție științifică corespunde adevărului dacă este confirmată de experiență, practică sau experiment științific.

Pe lângă interacțiunea cu experimentul, atunci când dezvoltă teorii științifice, acestea folosesc uneori pur criterii logice: consistență internă, considerații de simetrie și chiar considerații atât de vagi precum „frumusețea” ipotezei. in orice caz Judecătorii finali ai teoriei științifice sunt întotdeauna practica și experimentul..

Ca exemplu de ipoteză „frumoasă”, voi cita ipoteza fizicianului american Feynman despre identitatea particulelor elementare. Cert este că au o proprietate absolut fantastică. Particulele elementare de un fel, de exemplu, electronii, nu se pot distinge. Dacă există doi electroni în sistem și unul dintre ei a fost îndepărtat, atunci nu vom putea determina niciodată care dintre ei a fost îndepărtat și care a rămas. Pentru a explica această imposibilitate de diferențiere, Feynman a sugerat că există un singur electron în lume care se poate mișca înainte și înapoi în timp. În fiecare moment, percepem acest electron ca o multitudine de electroni, care, desigur, nu se pot distinge. De fapt, este același electron. Nu este o ipoteză bună? Nu ți-ar fi rău să poți veni cu ceva asemănător, dar în domeniul economiei.

Etapele rezolvării unei probleme științifice

Interacțiunea cu experiența a necesitat științei să dezvolte un mecanism specific de interpretare a datelor experimentale. Constă în aplicarea idealizării și abstracției acestor date.

Esența idealizării constă în înlăturarea aspectelor fenomenului studiat care nu sunt esenţiale pentru rezolvarea lui.

Latura unui fenomen sau obiect este o proprietate inerentă acestuia, care poate fi sau nu. De exemplu, mânerul unui topor de foc poate fi sau nu vopsit în roșu. În același timp, securea nu își va schimba celelalte proprietăți.

Părțile fenomenului pot fi mai mult sau mai puțin semnificative în acest sens. Deci, culoarea mânerului securei nu joacă niciun rol în raport cu scopul său principal - tăierea lemnului. În același timp, prezența culoare aprinsa esential atunci cand cauti o secure intr-o situatie extrema. Din punct de vedere estetic, folosirea unei culori roșii aprinse pentru a colora un instrument poate părea lipsită de gust. Astfel, în procesul de idealizare, laturile unui fenomen trebuie întotdeauna evaluate în acest sens particular.

În procesul de idealizare, aspectele fenomenului care sunt nesemnificative în privința luată în considerare sunt aruncate. Aspectele esențiale rămase sunt supuse unui proces de abstractizare.

abstractizare constă în trecerea de la o evaluare calitativă a părţilor în cauză la una cantitativă.

În același timp, relațiile calitative sunt îmbrăcate în „hainele” relațiilor matematice. De obicei, în aceasta sunt implicate caracteristici cantitative auxiliare și se aplică legile cunoscute la care sunt supuse aceste caracteristici. Procesul de abstractizare conduce la crearea unui model matematic al procesului studiat.

De exemplu, un sac de box maro care cântărește 80 kg și costă 55 de unități convenționale cade de la fereastra de la etajul șase al unei clădiri noi. Este necesar să se determine cantitatea de căldură degajată în momentul contactului acesteia cu asfaltul.

Pentru a rezolva problema, este necesar în primul rând să facem o idealizare. Deci, costul genții și culoarea acesteia sunt irelevante în raport cu sarcina care se rezolvă. La căderea de la o înălțime relativ mică, frecarea cu aerul poate fi de asemenea neglijată. Prin urmare, forma și dimensiunea pungii se dovedesc a fi nesemnificative în raport cu această problemă. Prin urmare, atunci când se ia în considerare procesul de cădere, modelul unui punct material poate fi aplicat pungii (un punct material este un corp, a cărui formă și dimensiune pot fi neglijate în condițiile acestei probleme).

Procesul de abstractizare dă înălțimea ferestrei de la etajul șase al unei clădiri noi aproximativ egală cu 15 m. Dacă presupunem că procesul de interacțiune a unui sac cu asfaltul respectă legile de bază ale teoriei căldurii, atunci pentru a determina cantitatea de căldura degajată în timpul căderii sale, este suficient să găsim energia cinetică a acestui sac în momentul contactului cu asfaltul. În fine, problema poate fi formulată astfel: găsiți energia cinetică pe care o dobândește un punct material cu masa de 80 kg la căderea de la o înălțime de 15 m. Pe lângă legile termodinamicii, mai este și legea conservării energiei mecanice totale. utilizate în procesul de abstractizare. Calculul folosind aceste legi va duce la rezolvarea problemei.

Ansamblul relaţiilor matematice care permit rezolvarea problemei este modelul matematic al soluției.

Trebuie remarcat aici că idealizarea, bazată în esență pe respingerea aspectelor neesențiale ale fenomenului, duce inevitabil la o oarecare pierdere de informații despre procesul descris. Paradigma legitimează idealizarea și o face să pară de la sine înțeles. Prin urmare, sub influența paradigmei, idealizarea este adesea folosită chiar și în cazurile în care este nejustificată, ceea ce, desigur, duce la erori. Pentru a evita astfel de greșeli, academicianul A. S. Predvoditelev a propus principiul dualității. Principiul dualității ne îndrumă să luăm în considerare orice problemă din două puncte de vedere alternative, renunțând la diferitele sale laturi în procesul de idealizare. Cu această abordare, pierderea de informații poate fi evitată.

Metode fenomenologice și model

Există două tipuri de interacțiune între teoria științifică și experiență: fenomenologice şi model.

Denumirea metodei fenomenologice provine de la cuvântul grecesc „fenomen”, care înseamnă fenomen. Aceasta este o metodă empirică, adică bazată pe experiment.

Sarcina trebuie mai întâi stabilită. Aceasta înseamnă că condițiile inițiale și scopul problemei de rezolvat trebuie formulate cu precizie.

După aceea, metoda prescrie să luați următorii pași pentru a o rezolva:

1. Acumularea materialelor experimentale.
2. Prelucrarea, sistematizarea și generalizarea acestor materiale.
3. Stabilirea de relații și, ca urmare, de posibile relații între valorile obținute în urma prelucrării. Aceste rapoarte constituie regularități empirice.
4. Obținerea, pe baza regularităților empirice, a previziunilor care prezic rezultate posibile verificare experimentală.
5. Verificarea experimentală și compararea rezultatelor sale cu cele prezise.

Dacă datele prezise și rezultatele testelor sunt întotdeauna de acord cu un grad satisfăcător de acuratețe, atunci regularitatea primește statutul de lege a științelor naturale.

Dacă nu se realizează o astfel de potrivire, atunci procedura se repetă, începând de la pasul 1.

Teoria fenomenologică este de obicei o generalizare a rezultatelor experimentale. Apariția unui experiment care contrazice această teorie duce la o rafinare a zonei de aplicabilitate a acestuia sau la introducerea de rafinamente în teoria însăși. Astfel, cu cât o teorie fenomenologică are mai multe respingeri, cu atât devine mai precisă.

Exemple de teorii fenomenologice sunt termodinamica clasică, relațiile fenomenologice legate de domeniul cineticii fizice și chimice, legile difuziei, conducției căldurii etc.

Teoriile modelelor folosesc metoda deductivă. Se pare că prima fundamentare științifică a acestei metode a fost dată de celebrul filozof francez Rene Descartes. Justificarea metodei deductive este cuprinsă în celebrul său tratat Despre metodă.

Crearea unei teorii a modelului începe cu avansarea unei ipoteze științifice - o presupunere privind esența fenomenului studiat. Pe baza ipotezei, prin abstractizare, se creează un model matematic care reproduce principalele tipare ale fenomenului studiat folosind relații matematice. Consecințele obținute din aceste relații sunt comparate cu experimentul. Dacă experimentul confirmă rezultatele calculelor teoretice efectuate pe baza acestui model, atunci este considerat corect. Apariția unei infirmări experimentale duce la respingerea unei ipoteze și la promovarea uneia noi.

Un exemplu de teorie a modelului este descrierea clasică a dispersiei luminii. Se bazează pe ideea prezentată de J. Thomson despre atomul ca o grămadă de sarcină pozitivă, în care, ca semințele dintr-un pepene verde, sunt intercalate electroni negativi. Teoria clasică a dispersiei oferă un bun acord calitativ cu experimentul. Cu toate acestea, deja experimentele lui Rutherford pentru a determina structura atomului au arătat eșecul ipotezei principale și au condus la respingerea completă. teoria clasică dispersie.

La prima vedere, teoriile modelelor par mai puțin atractive decât cele fenomenologice. Cu toate acestea, ele permit o înțelegere mai profundă a mecanismelor interne ale fenomenelor luate în considerare. Adesea, teoriile modelelor sunt rafinate și continuă să existe într-o nouă capacitate. Deci, pentru a explica natura forțelor nucleare, oamenii de știință ruși Ivanenko și Tamm au prezentat o ipoteză conform căreia interacțiunea particulelor nucleare are loc datorită faptului că schimbă electroni. Experiența a arătat că caracteristicile electronilor nu corespund cu scara necesară de interacțiune. Ceva mai târziu, pe baza modelului lui Ivanenko și Tamm, japonezul Yukawa a sugerat că interacțiunea nucleară este realizată de particule care au caracteristici similare cu cele ale electronilor și o masă de aproximativ două sute de ori mai mare. Ulterior, particulele descrise de Yukawa au fost descoperite experimental. Se numesc mezoni.

Măsurătorile sunt fundamentul adevărului științific

Un experiment științific necesită rezultate cantitative precise. Pentru aceasta se folosesc măsurători. Măsurătorile sunt studiate de o ramură specială a științei - metrologia.

Măsurătorile sunt fie directe, fie indirecte.. Rezultatele măsurării directe se obțin direct, de obicei prin citirea de pe cântare și indicatoare ai instrumentelor de măsură. Rezultatele măsurătorilor indirecte sunt obținute prin calcule folosind rezultatele măsurătorilor directe.

Deci pentru a măsura volumul cuboid, ar trebui să-i măsurați lungimea, lățimea și înălțimea. Acestea sunt măsurători directe. Apoi măsurătorile obținute trebuie înmulțite. Volumul rezultat este deja rezultatul unei măsurători indirecte, deoarece se obține ca urmare a unui calcul bazat pe măsurători directe.

Măsurarea implică compararea a două sau mai multe obiecte. Pentru a face acest lucru, obiectele trebuie să fie omogene în raport cu criteriul de comparare. Deci, dacă doriți să măsurați numărul de studenți care au venit la forumul de tineret, atunci trebuie să selectați toți cei care sunt studenți din audiență (criteriu de comparație) și să îi numărați. Restul calităților lor (sex, vârstă, culoarea părului) pot fi arbitrare. Omogenitatea obiectelor în acest caz înseamnă că nu trebuie să țineți cont de lăcătuși decât dacă sunt studenți.

Tehnica de măsurare este determinată de obiectele măsurate. Obiectele de măsurare de același tip formează o mulțime. Se poate vorbi, de exemplu, de un set de lungimi sau de un set de mase.

Pentru a efectua măsurători, este necesar să aveți o măsură pe un set de obiecte măsurate și un dispozitiv de măsurare. Deci, o măsură pentru un set de lungimi este un metru, iar o riglă obișnuită poate servi ca instrument. Pe un set de mase, se ia ca măsură un kilogram. Masa se măsoară cel mai adesea cu ajutorul cântarelor.

Setul de obiecte măsurate este împărțit în continuu și discret.

O mulțime este considerată continuă dacă pentru oricare două dintre elementele sale este întotdeauna posibil să se găsească un al treilea între ele. Toate punctele axei numerice formează o mulțime continuă. Pentru un set discret, puteți găsi întotdeauna două elemente între care nu există un al treilea. De exemplu, mulțimea tuturor numerelor naturale este discretă.

Există o diferență fundamentală între mulțimile continue și discrete. Un set discret conține măsura sa internă în sine. Prin urmare, pentru a efectua măsurători pe o mulțime discretă, este suficient un calcul simplu. De exemplu, pentru a găsi distanța dintre punctele 1 și 10 ale seriei naturale, este suficient să numărați pur și simplu numărul de numere de la unu la zece.

Seturile continue nu au măsură internă. Trebuie adus din exterior. Pentru a face acest lucru, utilizați standardul de măsurare. Un exemplu tipic de măsurare pe un set continuu este măsurarea lungimii. Pentru a măsura lungimea, se folosește o linie dreaptă standard de un metru lungime, cu care se compară lungimea măsurată.

Aici trebuie remarcat faptul că pentru aproape tot timpul dezvoltării tehnologiei moderne, măsurarea diferitelor mărimi fizice a căutat să se reducă la măsurarea lungimii. Astfel, măsurarea timpului s-a redus la măsurarea distanței parcurse de acul ceasului. Măsura unghiului în tehnologie este raportul dintre lungimea arcului scăzută de unghi și lungimea razei acestui arc. Valorile măsurate de dispozitivele pointer sunt determinate de distanța parcursă de pointerul dispozitivului. Studiind tehnica măsurătorilor fizice și chimice, se minunează involuntar de trucurile la care au recurs oamenii de știință pentru a reduce măsurarea unei cantități la măsurarea lungimii.

Aproximativ la mijlocul secolului al XX-lea, în legătură cu crearea calculatoarelor electronice, a fost dezvoltată o tehnică de măsurare fundamental nouă, care a fost numită digitală. Esența tehnicii digitale constă în faptul că o valoare măsurată continuă este convertită într-una discretă folosind dispozitive de prag special selectate. Pe setul discret rezultat, măsurarea este redusă la un simplu calcul efectuat printr-o schemă de recalculare.

Un dispozitiv digital de măsurare conține un convertor analog-digital (ADC), un dispozitiv logic de numărare și un indicator. Baza convertorului analog-digital este un digitizator, comparator și sumator. Un prelevator este un dispozitiv capabil să producă semnale care au niveluri fixe. Diferența dintre aceste niveluri este întotdeauna egală cu cel mai mic dintre ele și se numește interval de eșantionare. Comparatorul compară semnalul măsurat cu primul interval de eșantionare. Dacă semnalul sa dovedit a fi mai mic, atunci zero este afișat pe indicator. Dacă primul nivel de eșantionare este depășit, atunci semnalul este comparat cu al doilea și o unitate este trimisă la sumator. Acest proces continuă până când nivelul semnalului este depășit de nivelul de eșantionare. În acest caz, sumatorul va conține un număr de niveluri de discretizare mai mic decât sau egal cu semnal măsurat. Indicatorul afișează valoarea sumatorului înmulțită cu valoarea intervalului de eșantionare.

Deci, de exemplu, funcționează ceas digital. Un generator special generează impulsuri cu o perioadă strict stabilizată. Numărarea numărului acestor impulsuri dă valoarea intervalului de timp măsurat.

Exemple de astfel de discretizare sunt ușor de găsit în viața de zi cu zi. Astfel, distanța parcursă de-a lungul drumului putea fi determinată de stâlpii de telegraf. În Uniunea Sovietică, stâlpii de telegraf erau instalați la fiecare 25 m. Numărând numărul de stâlpi și înmulțindu-l cu 25, s-a putut determina distanța parcursă. Eroarea în acest caz a fost de 25 m (interval de eșantionare).

Fiabilitate și precizie de măsurare

Principalele caracteristici ale măsurătorii sunt acuratețea și fiabilitatea acesteia.. Pentru seturile continue, precizia este determinată de precizia fabricării standardului și de posibilele erori care apar în timpul procesului de măsurare. Să presupunem că, atunci când măsoară lungimea, o riglă standard poate servi ca standard, sau poate instrument special- Subler. Lungimile diferitelor rigle pot diferi cu cel mult 1 mm. Etrierele sunt realizate astfel încât lungimile lor să poată diferi cu cel mult 0,1 mm. În consecință, precizia de măsurare a barei de scară nu depășește 1 mm, iar precizia etrierului este de 10 ori mai mare.

Eroarea minimă posibilă care apare la măsurarea cu acest dispozitiv este clasa sa de precizie. De obicei, clasa de precizie a dispozitivului este indicată pe scara acestuia. Dacă nu există o astfel de indicație, valoarea minimă a diviziunii instrumentului este considerată clasa de precizie. Erorile de măsurare determinate de clasa de precizie instrument de masurare se numesc instrumentale.

Lăsați rezultatul măsurării să fie calculat printr-o formulă care implică măsurători directe efectuate de diverse instrumente, adică măsurarea este indirectă. Eroarea asociată cu acuratețea limitată a acestor instrumente se numește eroare de metodă. O eroare de metodă este eroarea minimă care poate fi tolerată într-o măsurătoare folosind o metodă dată.

Când se măsoară pe seturi discrete, de regulă, nu există erori determinate de precizia dispozitivului. Măsurarea pe astfel de seturi se reduce la o simplă numărare. Prin urmare, precizia măsurării este determinată de precizia numărării. O măsurătoare pe un set discret poate fi, în principiu, absolut precisă. În practică, pentru astfel de măsurători se folosesc contoare mecanice sau electronice (adunatoare). Precizia unor astfel de adaosuri este determinată de grila lor de biți. Numărul de cifre din sumator determină numărul maxim pe care îl poate afișa. Dacă acest număr este depășit, sumatorul „sare” peste zero. Evident, în acest caz, va fi returnată o valoare eronată.

Pentru măsurătorile digitale, acuratețea este determinată de erorile de discretizare și grila de biți a sumatorului utilizat în această măsurătoare.

Fiabilitatea rezultatelor obținute în urma măsurării arată cât de mult putem avea încredere în rezultatele obținute. Fiabilitatea și acuratețea sunt interconectate în așa fel încât pe măsură ce precizia crește, fiabilitatea scade și, dimpotrivă, pe măsură ce crește fiabilitatea, precizia scade. De exemplu, dacă vi se spune că lungimea segmentului măsurat se află între zero și infinit, atunci această afirmație va avea o fiabilitate absolută. În acest caz, nu este deloc nevoie să vorbim despre acuratețe. Dacă o anumită valoare a lungimii este numită exact, atunci această declarație va avea fiabilitate zero. Din cauza erorilor de măsurare, puteți specifica doar intervalul în care se poate afla valoarea măsurată.

În practică, ei se străduiesc să efectueze măsurarea astfel încât atât acuratețea măsurării, cât și fiabilitatea acesteia să satisfacă cerințele problemei care se rezolvă. În matematică, o astfel de coordonare a cantităților care se comportă în sens invers se numește optimizare. Problemele de optimizare sunt caracteristice economiei. De exemplu, tu, mergând la piață, încerci să achiziționezi cantitatea maximă de bunuri, cheltuind în același timp cea mai mică sumă de bani.

Pe lângă erorile asociate cu clasa de precizie a dispozitivului de măsurare, pot fi permise și alte erori în timpul procesului de măsurare datorită capacităților limitate ale instrumentului de măsurare. Un exemplu ar fi un bug legat de paralaxă. Apare atunci când se măsoară cu o riglă, dacă linia de vedere este orientată într-un unghi față de scara riglei.

Pe lângă erorile instrumentale și aleatorii din metrologie, se obișnuiește să se evidențieze erorile sistematice și gafele grave. Erorile sistematice se manifestă prin faptul că la valoarea măsurată se adaugă o părtinire regulată. Adesea sunt asociate cu o schimbare a originii. Pentru a compensa aceste erori, majoritatea instrumentelor pointer sunt echipate cu un corector special de zero. Ratele mari apar ca urmare a neatenției aparatului de măsurare. În mod obișnuit, ratele brute ies puternic în evidență din gama de valori măsurate. Teoria generală a metrologiei permite să nu se ia în considerare până la 30% din valorile care se presupune că sunt rateuri brute.

Metodologia stiintelor naturii

Dacă înțelegem conexiunile dintre procesele științelor naturale, atunci ne putem construi o imagine a științei naturale moderne. Știința naturii a trecut prin mai multe etape: colectarea informațiilor din știința naturii, apoi analiza acesteia. Etapa de analiză este deja o parte a metodologiei. Știința cu dezvoltarea sa devine din ce în ce mai complicată în metode.

Probleme metodologice generale ale stiintelor naturii:
• Dezvăluirea conexiunii universale a fenomenelor naturale (vii și neînsuflețite), stabilirea esenței vieții, originea ei, fundamentele fizice și chimice ale eredității.
• Dezvăluirea esenței fenomenelor atât în ​​adâncurile materiei (zona particulelor elementare), cât și către obiecte macro (aproape de pământ) și mega (mai departe).
• Dezvăluirea contradicțiilor reale ale obiectelor naturii, cum ar fi dualitatea undă-particulă (cine ne-ar spune avocaților ce este aceasta?), particule și antiparticule, relația dintre legile dinamice și statistice (legile dinamice reflectă o relație deterministă rigidă între obiecte, aceasta relația este neechivocă și previzibilă, dacă am aplicat o forță la un anumit punct, atunci știm în ce moment și în ce loc va fi); modele statistice (numite uneori legi probabilistice, folosite pentru a descrie analiza în sistemele în care există o mulțime de componente, unde este imposibil să se prezică totul cu exactitate), aleatoriu și necesitate.
• Dezvăluirea esenței unei transformări calitative în natură (în știința naturii, nu tranziția în sine este importantă, ci condițiile de tranziție în realitate și natura saltului, adică mecanismul), relevând relația dintre materie și constiinta. Pe stadiul prezent sunt necesare abordări complet noi.

Metodologia științelor naturii este axată pe rezolvarea problemei principale, problema dezvoltării controlate a cunoștințelor științifice.

O metodă este un set de tehnici și operații pentru dezvoltarea practică și teoretică a realității. Metoda echipează cercetătorul cu un sistem de principii, cerințe, reguli, ghidate după care poate atinge scopul urmărit. A deține o metodă înseamnă a ști cum, în ce secvență să realizezi anumite acțiuni. Metodologia este un domeniu de cunoaștere care studiază metodele, evaluează eficacitatea, esența și aplicabilitatea acestora; metodele de cunoaștere științifică sunt de obicei împărțite în funcție de gradul de generalitate a acestora, adică. amplitudinea aplicabilității în procesul de cercetare științifică:

• Prima grupă este metodele generale: dialectice și metafizice, sunt numite și metode filosofice generale.
• Al doilea grup de metode este format din metode științifice generale care sunt utilizate în diverse domenii ale științei, adică. au o gamă largă de aplicații interdisciplinare.
• Al treilea grup de metode: științifice private, care sunt utilizate numai în cadrul studiului unei anumite științe sau chiar a unui anumit fenomen.

Această structură în trei etape este în concordanță cu conceptul de sistem. Aceste metode, în ordine descrescătoare, ghidează dezvoltarea cercetării de la general la specific, folosind o varietate de metode. Metodele științifice private sunt de obicei dezvoltate în legătură cu un anumit studiu, de obicei la momentul unei revoluții științifice.

Există două niveluri de cunoaștere, este empiric și teoretic. La nivel empiric se folosesc observarea, experimentul, măsurarea. La nivel teoretic se folosesc idealizarea și formalizarea. Iar metoda de modelare poate fi folosită la ambele niveluri. Modelul trebuie să țină cont de mulți factori și să-i optimizeze. Modelarea este folosită mai des la nivel teoretic, când există deja multe fapte, acestea trebuie generalizate, calificate pentru a prezice. Metodele de modelare matematică au pătruns în toate științele.

Elemente ale structurii cunoștințelor științifice:
1. Materiale faptice sau un fapt ferm stabilit.
2. Acestea sunt rezultatele generalizării materialului faptic exprimat în concepte.
3. Ipoteze științifice (ipoteze).
4. Normele cunoașterii științifice sunt un set de linii directoare specifice, conceptuale și metodologice inerente științei în fiecare etapă istorică specifică a dezvoltării acesteia. Funcția principală este organizarea și reglementarea procesului de cercetare. Identificarea celor mai eficiente căi și mijloace de rezolvare a problemei. Schimbarea etapelor în știință duce la o schimbare a normelor cunoașterii științifice.
5. Legi, principii, teorii.
6. Stilul de gândire se caracterizează prin două abordări (în principal) privind luarea în considerare a obiectelor. Prima este ideea de sisteme dinamice simple (acesta este primul tip istoric de gândire), iar a doua este ideea de procese complexe, sisteme de auto-organizare.

Scopul metodologiei este de a crea noi căi și metode de rezolvare a problemelor științei moderne.

Problema dezvoltării gestionate:

Odată cu trecerea în stadiul actual al științelor naturale la studiul obiectelor (sisteme) mari și complexe, vechile metode ale științelor naturale clasice s-au dovedit a fi ineficiente. În rest, lumea obiectelor părea mult mai diversă și complexă decât se aștepta, iar acele metode care făceau posibilă studierea unora dintre obiecte și puteau da o imagine în statică nu mai pot fi aplicate în stadiul actual. Acum lumea este înțeleasă ca un sistem dinamic în care componentele interacționează și dobândesc noi calități.

Pentru a studia un astfel de sistem, a abordarea sistemelor(studiu sistem al obiectelor). Fondatorul teoriei sistemelor Bertalanffy a dezvoltat primul sistem, acesta este un biolog teoretic austriac, iar abordarea sistemelor a fost folosită pentru prima dată în biologie. Sarcina principală teorie generală sisteme este de a găsi un set de legi care explică comportamentul funcționării și dezvoltării întregii clase de obiecte în ansamblu. Acesta are ca scop construirea unui model teoretic holistic al claselor de obiecte. În știința clasică se lua un sistem, avea niște componente (aici, analogia mecanicii, totul se reducea la mișcare în cadrul sistemului, toate sistemele erau considerate sisteme închise). Astăzi este posibil să se pună o astfel de întrebare, dacă există sisteme izolate în principiu, răspunsul este negativ. Sistemele naturale din natură sunt deschise sisteme termodinamice care fac schimb de energie, materie și informații cu mediul. Caracteristicile unei abordări sistematice:

• Atunci când studiem un obiect ca sistem, componentele acestui sistem nu sunt luate în considerare separat, ci luând în considerare locul lor în structura întregului.
• Chiar dacă componentele sistemului sunt de aceeași clasă, atunci în analiza sistemului sunt considerate ca fiind dotate cu proprietăți, parametri și funcții diferite, dar care sunt unite printr-un program comun de control.
• La studierea sistemelor, este necesar să se țină cont de condițiile externe ale existenței acestora. Pentru sistemele foarte organizate (organice), o descriere cauzală a comportamentului lor se dovedește a fi insuficientă. Aceasta înseamnă că relația cauzală este foarte rigidă (în sensul lipsit de ambiguitate), conform unor astfel de idei, se credea că era posibil să se prezică întregul proces al evenimentelor, aceasta este conform școlii clasice. Atât aleatorii, cât și ilogicitatea au fost considerate ca un fel de neînțelegere. Aleatoriei nu i sa acordat suficientă atenție. În același timp, când oamenii de știință au început să ia în considerare comportamentul sistemelor complexe extrem de organizate (biologice, sociale, tehnice), s-a dovedit că nu exista o predeterminare strictă (unicitatea prognozei). Nu a existat nicio criză în știință în legătură cu asta, pentru că. descoperirile din domeniul științelor naturii au relevat tiparele generale ale sistemelor specifice, apoi aceste tipare au devenit posibile aplicabile științei însăși.

Paradigma evolutiv-sinergetică, crearea unei astfel de abordări a devenit posibilă pe baza unei noi direcții științifice – sinergetica. Sinergetica este știința auto-organizării sistemelor constând din multe subsisteme de natură foarte diferită. Aceasta subliniază universalitatea acestei abordări metodologice, i.e. este aplicabil în diverse domenii ale științei, pe baza înțelegerii că sistemele funcționale se bazează pe sisteme dinamice complexe de autoorganizare. O altă definiție a sinergeticii este cooperarea, cooperarea, interacțiunea diferitelor elemente ale sistemelor.

Mișcarea dezvoltării științei, ridicând la un nou nivel calitativ, a fost asociată cu revoluția științifică și tehnologică. Dacă vorbim despre dezvoltarea sistemelor complexe, atunci există întotdeauna un punct de bifurcare (orice sistem complex în dezvoltarea sa se apropie de acest moment). Din acest punct, dezvoltarea poate scădea sau poate crește. În ceea ce privește sistemele complexe în punctul de bifurcație, este necesar să se aplice puține forțe pentru ca dezvoltarea să urce.

DEZVOLTARE
/ \
Ordinea haosului

Dacă mai devreme se credea că dezvoltarea este doar mișcare, iar haosul era perceput ca un abis teribil și nu înțelegea că există o relație între haos și ordine. Ca urmare a saltului, sistemul dobândește noi proprietăți datorită ordinii interne (organizației). Dacă vorbim despre solide, aceasta este ordinea în structură ( celulă cristalină), așa că vedem și ordine în natură. Ordinea se dezvoltă prin haos. Alegerea este determinată de condiții influență externă la sistem. Din punctul de bifurcare sunt posibile două căi: trecerea la o organizare superioară sau distrugerea sistemului (luați în considerare degradarea). În științe există puncte critice de dezvoltare, dar există o nuanță că există mai multe căi de alegere la un moment dat. Principiul principal este că, dacă înțelegem cum se dezvoltă un sistem complex, nu ar trebui să interferăm cu el, dar, dacă este necesar, să îndreptăm doar puțin sistemul în direcția corectă. Prevederi din abordarea sinergică:

• Este imposibil să se impună modalitățile de dezvoltare a acestora sistemelor complex organizate. Dimpotrivă, ar trebui să înțeleagă cum să-și promoveze propriile tendințe de dezvoltare. Prin urmare, este necesar să încercăm să-i aducem la propriile căi mai eficiente de dezvoltare.
• Această abordare face posibilă înțelegerea rolului haosului ca o nouă organizare a sistemelor.
• Vă permite să înțelegeți și să utilizați momentele de instabilitate ale sistemului. Punctul de bifurcație este tocmai momentul de instabilitate, unde un mic efort generează consecințe mari. În momentele de instabilitate, schimbările pot apărea la niveluri superioare de organizare a materiei.
• Sinergetica arată că pentru sistemele complexe există mai multe moduri alternative de dezvoltare. Această prevedere ne permite să concluzionam că, în principiu, există astfel de modalități de dezvoltare a omului și a naturii care i-ar putea conveni omului și nu dăuna naturii. Pentru a găsi astfel de căi, trebuie să înțelegem tiparele de dezvoltare ale sistemelor complexe.
• Synergetics oferă cunoștințe despre cum să operați sisteme complexe.
• Sinergetica permite dezvăluirea tiparelor proceselor rapide, neliniare, care stau la baza transformărilor calitative ale sistemului.

Ce legi pot fi folosite pentru a descrie regularitățile obiective: folosind legile dinamice sau cele statistice? Aici apare problema corelației. Cu alte cuvinte, vorbim: în primul rând, despre aplicabilitatea legilor, iar în al doilea rând, despre corelarea legilor, care sunt principalele și care sunt deosebite. În cadrul acestei probleme (corelarea legilor), au apărut două direcții filozofice:

1. Determinismul este doctrina condiționalității materiale cauzale a fenomenelor naturale, sociale și mentale.
2. Indeterminismul este o doctrină care neagă orice cauzalitate obiectivă a fenomenelor.

Teoriile fizice s-au dezvoltat în acest sens.

legi dinamice. Prima și asemenea teorie, care s-a corelat cu determinismul, este dinamică. O lege dinamică este o lege fizică care reflectă o regularitate obiectivă sub forma unei conexiuni fără ambiguitate a anumitor mărimi fizice exprimate cantitativ. Din punct de vedere istoric, mecanica dinamică a lui Newton a fost prima și cea mai simplă. Laplace aparține absolutizării legilor dinamice. Conform principiului său, toate fenomenele din lume sunt determinate, adică. predeterminat de necesitate. Iar fenomenelor și evenimentelor întâmplătoare, ca categorie obiectivă, nu li se acordă niciun loc. La o anumită etapă a dezvoltării unor astfel de legi, a apărut întrebarea că legile dinamice nu sunt singurele legi, că nu sunt universale. Din punct de vedere istoric, acest lucru este asociat cu studiul sistemelor mai complexe, precum și cu dorința oamenilor de știință de a pătrunde în adâncurile materiei.

legi statistice. Alături de legile dinamice, există legi de alt fel, ale căror predicții nu sunt sigure, ci probabiliste. Dar determinismul nu părăsește știința, iar abordarea menționată mai sus se numește determinism probabilist - predicție probabilistică a modelelor obiective bazată pe legi probabiliste. Astfel de legi se numesc statistice. Aceasta înseamnă că este posibil să se prezică un eveniment nu fără ambiguitate, ci cu un anumit grad de probabilitate. Aici funcționează cu valori medii și valori medii. Aceste legi sunt numite probabilistice deoarece concluziile bazate pe ele nu decurg logic din informațiile disponibile și, prin urmare, nu sunt lipsite de ambiguitate. Deoarece informația în sine este de natură statistică, aceste legi se numesc statistice. Logica dezvăluirii acestor legi îi aparține lui Maxwell. Probabilitatea are un caracter obiectiv, ceea ce înseamnă că pe fondul multor evenimente se găsește un anumit tipar, exprimat printr-un anumit număr.