Научното познание е система, която има няколко нива на познание, различаващи се по редица параметри. В зависимост от предмета, характера, вида, метода и метода на полученото познание се разграничават емпирични и теоретични нива на познание. Всеки от тях изпълнява специфични функции и има специфични методи за изследване. Нивата съответстват на взаимосвързани, но в същото време специфични видове познавателна дейност: емпирични и теоретични изследвания. Като разграничава емпиричните и теоретичните нива на научното познание, съвременният изследовател е наясно, че ако в обикновеното познание е легитимно да се прави разлика между сетивните и рационалните нива, то в научното изследване емпиричното ниво на изследване никога не се ограничава до чисто сетивно познание, теоретичното познание не представлява чиста рационалност. Дори първоначалните емпирични знания, получени чрез наблюдение, се записват с помощта на научни термини. Теоретичните знания също не са чиста рационалност. При изграждането на теория се използват визуални представи, които са в основата на сетивното възприятие. Така можем да кажем, че в началото на емпиричното изследване преобладава чувственото, а в теоретичното – рационалното. На ниво емпирично изследване е възможно да се идентифицират зависимости и връзки между явления и определени закономерности. Но ако емпиричното ниво може да улови само външното проявление, то теоретичното ниво идва да обясни съществените връзки на изследвания обект.

Емпиричното знание е резултат от прякото взаимодействие на изследователя с реалността при наблюдение или експеримент. На емпирично ниво се извършва не само натрупването на факти, но и тяхната първична систематизация и класификация, което позволява да се идентифицират емпирични правила, принципи и закони, които се трансформират в наблюдавани явления. На това ниво изследваният обект се отразява преди всичко във външни връзки и прояви. Сложността на научното познание се определя от наличието в него не само на нива и методи на познание, но и на формите, в които то се записва и развива. Основните форми на научно познание са факти, проблеми, хипотезиИ теории.Тяхното значение е да разкрият динамиката на процеса на познаване в хода на изследване и изучаване на обект. Установяването на факти е необходимо условие за успеха на природонаучните изследвания. За да се изгради една теория, фактите трябва не само да бъдат надеждно установени, систематизирани и обобщени, но и да се разглеждат във взаимовръзка. Хипотезата е предполагаемо знание, което има вероятностен характер и изисква проверка. Ако по време на тестването съдържанието на хипотезата не съответства на емпиричните данни, тя се отхвърля. Ако хипотезата се потвърди, тогава можем да говорим за нея с различна степен на вероятност. В резултат на тестване и доказване някои хипотези се превръщат в теории, други се изясняват и уточняват, а трети се отхвърлят, ако проверката им даде отрицателен резултат. Основният критерий за истинността на една хипотеза е практиката в различни форми.

Научната теория е обобщена система от знания, която осигурява цялостно показване на естествени и значими връзки в определена област на обективната реалност. Основната задача на теорията е да опише, систематизира и обясни цялата съвкупност от емпирични факти. Теориите се класифицират като описателен, наученИ дедуктивен.В дескриптивните теории изследователите формулират общи модели въз основа на емпирични данни. Описателните теории не изискват логически анализ и конкретни доказателства (физиологичната теория на И. Павлов, еволюционната теория на Чарлз Дарвин и др.). В научните теории се изгражда модел, който замества реалния обект. Последиците от теорията се проверяват чрез експеримент (физични теории и др.). В дедуктивните теории е разработен специален формализиран език, всички термини на който подлежат на тълкуване. Първият от тях е „Елементите“ на Евклид (основната аксиома е формулирана, след това към нея се добавят разпоредби, логически изведени от нея, и всички доказателства се извършват на тази основа).

Основните елементи на научната теория са принципи и закони. Принципите предоставят общи и важни потвърждения на теорията. В теорията принципите играят ролята на първични предпоставки, които формират нейната основа. От своя страна съдържанието на всеки принцип се разкрива с помощта на закони. Те уточняват принципите, разкриват механизма на тяхното действие, логиката на връзката и произтичащите от тях последствия. Законите са форма на теоретични постановки, които разкриват общите връзки на изучаваните явления, обекти и процеси. Когато формулира принципи и закони, за изследователя е доста трудно да види зад множество, често напълно различни външно факти, основните свойства и характеристики на свойствата на обектите и явленията, които се изследват. Трудността се състои в това, че е трудно да се регистрират съществените характеристики на обекта, който се изследва при пряко наблюдение. Следователно е невъзможно да се премине директно от емпиричното ниво на познание към теоретичното. Теорията не се изгражда чрез директно обобщаване на опита, така че следващата стъпка е формулирането на проблема. Определя се като форма на знание, чието съдържание е съзнателен въпрос, за отговор на който съществуващото знание не е достатъчно. Търсенето, формулирането и решаването на проблеми са основните характеристики на научната дейност. На свой ред наличието на проблем при разбирането на необясними факти води до предварително заключение, което изисква експериментално, теоретично и логическо потвърждение. Процесът на опознаване на околния свят е решаването на различни видове проблеми, които възникват в хода на човешката практическа дейност. Тези проблеми се решават с помощта на специални техники - методи.

– съвкупност от техники и операции за практическо и теоретично познание на действителността.

Изследователските методи оптимизират човешките дейности и ги оборудват с най-рационалните начини за организиране на дейностите. A.P. Садохин, в допълнение към подчертаването на нивата на познание при класифицирането на научните методи, взема предвид критерия за приложимост на метода и идентифицира общи, специални и частни методи на научно познание. Избраните методи често се комбинират и съчетават по време на изследователския процес.

Общи методизнанието засяга всяка дисциплина и позволява да се свържат всички етапи на процеса на познание. Тези методи се използват във всяка област на изследване и позволяват да се идентифицират връзките и характеристиките на изследваните обекти. В историята на науката изследователите включват метафизични и диалектически методи сред тези методи. Частни методинаучните познания са методи, използвани само в определен клон на науката. Различните методи на естествените науки (физика, химия, биология, екология и др.) са специфични по отношение на общия диалектически метод на познание. Понякога частните методи могат да се използват извън клоновете на природните науки, в които са възникнали. Например физични и химични методи се използват в астрономията, биологията и екологията. Често изследователите прилагат набор от взаимосвързани частни методи за изучаване на един предмет. Например, екологията използва едновременно методите на физиката, математиката, химията и биологията. Отделни методи на познание са свързани със специални методи. Специални методиизследват определени характеристики на обекта, който се изучава. Те могат да се проявяват на емпирично и теоретично ниво на познанието и да бъдат универсални.

Сред специални емпирични методи на познаниеправи разлика между наблюдение, измерване и експеримент.

Наблюдениее целенасочен процес на възприемане на обекти от реалността, сетивно отражение на обекти и явления, по време на който човек получава първична информация за света около него. Следователно изследването най-често започва с наблюдение и едва след това изследователите преминават към други методи. Наблюденията не са свързани с някаква теория, но целта на наблюдението винаги е свързана с някаква проблемна ситуация. Наблюдението предполага наличието на определен изследователски план, допускане, което подлежи на анализ и проверка. Наблюденията се използват там, където не могат да се извършат преки експерименти (във вулканологията, космологията). Резултатите от наблюдението се записват в описание, като се отбелязват онези признаци и свойства на изучавания обект, които са предмет на изследване. Описанието трябва да бъде максимално пълно, точно и обективно. Описанията на резултатите от наблюденията съставляват емпиричната основа на науката, на тяхна база се създават емпирични обобщения, систематизация и класификация.

Измерване– това е определянето на количествени стойности (характеристики) на изследваните аспекти или свойства на обект с помощта на специални технически устройства. Важна роля в изследването играят мерните единици, с които се сравняват получените данни.

Експеримент –по-сложен метод на емпирично познание в сравнение с наблюдението. То представлява целенасочено и строго контролирано въздействие на изследователя върху интересуващ го обект или явление за изследване на различните му страни, връзки и отношения. По време на експерименталното изследване ученият се намесва в естествения ход на процесите и трансформира обекта на изследване. Спецификата на експеримента е също така, че ви позволява да видите обекта или процеса в неговата чиста форма. Това се дължи на максималното изключване на експозицията на външни фактори. Експериментаторът отделя съществените факти от маловажните и по този начин значително опростява ситуацията. Това опростяване допринася за дълбокото разбиране на същността на явленията и процесите и създава възможност за контрол на множество фактори и величини, които са важни за даден експеримент. Съвременният експеримент се характеризира със следните характеристики: повишена роля на теорията в подготвителния етап на експеримента; сложност на техническите средства; мащаб на експеримента. Основната цел на експеримента е да се проверят хипотези и заключения на теории, които имат фундаментално и приложно значение. При експерименталната работа с активно въздействие върху изследвания обект се изолират изкуствено определени негови свойства, които са обект на изследване в природни или специално създадени условия. В процеса на естественонаучни експерименти те често прибягват до физическо моделиране на обекта, който се изследва, и създават различни контролирани условия за него. С. X. Карпенков разделя експерименталните средства според тяхното съдържание на следните системи:

С. Х. Карпенков посочва, че в зависимост от поставената задача тези системи играят различни роли. Например, когато се определят магнитните свойства на дадено вещество, резултатите от експеримента до голяма степен зависят от чувствителността на инструментите. В същото време, когато се изучават свойствата на вещество, което не се среща в природата при обикновени условия и дори при ниски температури, всички системи от експериментални средства са важни.

Във всеки природонаучен експеримент се разграничават следните етапи:

Подготвителният етап представлява теоретичната обосновка на експеримента, неговото планиране, изготвяне на проба от обекта на изследване, избор на условия и технически средства за изследване. Резултатите, получени на добре подготвена експериментална основа, като правило, по-лесно се поддават на сложна математическа обработка. Анализът на експерименталните резултати позволява да се оценят определени характеристики на обекта на изследване и да се сравнят получените резултати с хипотезата, което е много важно за определяне на правилността и степента на надеждност на крайните резултати от изследването.

За повишаване на надеждността на получените експериментални резултати е необходимо:

Сред специални теоретични методи на научното познаниеразграничават процедурите на абстракция и идеализация. В процесите на абстракция и идеализация се формират понятията и термините, използвани във всички теории. Понятията отразяват съществената страна на явленията, която се проявява при обобщаване на изследването. В този случай се подчертава само някакъв аспект на обект или явление. По този начин на понятието „температура“ може да се даде операционна дефиниция (показател за степента на нагряване на тялото в определена скала на термометъра), а от гледна точка на молекулярно-кинетичната теория температурата е стойност, пропорционална на средната кинетична енергията на движение на частиците, изграждащи тялото. Абстракция –умствено отвличане на вниманието от всички свойства, връзки и отношения на изследвания обект, които се считат за маловажни. Това са моделите на точка, права линия, окръжност и равнина. Резултатът от процеса на абстракция се нарича абстракция. Реалните обекти в някои задачи могат да бъдат заменени с тези абстракции (Земята може да се счита за материална точка, когато се движи около Слънцето, но не и когато се движи по повърхността му).

Идеализацияпредставлява операция за мислено идентифициране на едно свойство или връзка, което е важно за дадена теория, и мислено конструиране на обект, надарен с това свойство (връзка). В резултат на това идеалният обект има само това свойство (отношение). Науката идентифицира общи модели в реалността, които са значими и се повтарят в различни теми, така че трябва да прибягваме до абстракции от реални обекти. Така се формират понятия като „атом“, „набор“, „абсолютно черно тяло“, „идеален газ“, „непрекъсната среда“. Така получените идеални обекти всъщност не съществуват, тъй като в природата не могат да съществуват обекти и явления, които да имат само едно свойство или качество. При прилагането на теорията е необходимо отново да се съпоставят получените и използвани идеални и абстрактни модели с реалността. Ето защо е важно абстракциите да се избират в съответствие с тяхната адекватност към дадена теория и след това да се изключват.

Сред специални универсални методи на изследванеидентифицира анализ, синтез, сравнение, класификация, аналогия, моделиране. Процесът на естественонаучното познание се осъществява по такъв начин, че първо наблюдаваме общата картина на изучавания обект, в която подробностите остават в сянка. При такова наблюдение е невъзможно да се знае вътрешната структура на обекта. За да го изучаваме, трябва да разделим изследваните обекти.

Анализ- един от началните етапи на изследването, когато се преминава от пълно описание на обект към неговата структура, състав, характеристики и свойства. Анализът е метод на научно познание, който се основава на процедурата на мислено или реално разделяне на обект на съставните му части и тяхното отделно изследване. Невъзможно е да се знае същността на един обект само чрез подчертаване на елементите, от които се състои. Когато особеностите на изследвания обект се изучават чрез анализ, той се допълва чрез синтез.

Синтез –метод на научно познание, който се основава на комбинация от елементи, идентифицирани чрез анализ. Синтезът не действа като метод за конструиране на цялото, а като метод за представяне на цялото под формата на единственото знание, получено чрез анализ. Показва мястото и ролята на всеки елемент в системата, връзката им с други компоненти. Анализът улавя основно онова специфично нещо, което отличава частите една от друга, синтезът – обобщава аналитично идентифицираните и изследвани характеристики на даден обект. Анализът и синтезът се зараждат в практическата дейност на човека. Човекът се е научил да анализира и синтезира мислено само въз основа на практическо отделяне, постепенно разбирайки какво се случва с даден обект, когато извършва практически действия с него. Анализът и синтезът са компоненти на аналитико-синтетичния метод на познание.

Когато се извършва количествено сравнение на изследваните свойства, параметри на обекти или явления, говорим за метод на сравнение. Сравнение– метод на научно познание, който позволява да се установят приликите и разликите на изследваните обекти. Сравнението е в основата на много естествени научни измервания, които са неразделна част от всеки експеримент. Сравнявайки обектите един с друг, човек получава възможност правилно да ги разпознава и по този начин правилно да се ориентира в света около себе си и целенасочено да му влияе. Сравнението има значение, когато се сравняват обекти, които са наистина хомогенни и подобни по същество. Методът на сравнение подчертава разликите между изследваните обекти и формира основата на всякакви измервания, тоест основата на експерименталните изследвания.

Класификация– метод на научно познание, който обединява в един клас обекти, които са възможно най-сходни един с друг по съществени характеристики. Класификацията позволява да се намали натрупаният разнообразен материал до сравнително малък брой класове, типове и форми и да се идентифицират първоначалните единици за анализ, да се открият стабилни характеристики и връзки. Обикновено класификациите се изразяват под формата на текстове на естествен език, диаграми и таблици.

аналогия –метод на познание, при който знанията, получени от изследването на даден обект, се прехвърлят към друг, по-малко изучен, но подобен на първия в някои съществени свойства. Методът на аналогията се основава на сходството на обектите по редица характеристики, а сходството се установява в резултат на сравняване на обекти помежду си. По този начин основата на метода на аналогията е методът на сравнение.

Методът на аналогията е тясно свързан с метода моделиране,което е изследване на всякакви обекти с помощта на модели с по-нататъшно прехвърляне на получените данни към оригинала. Този метод се основава на значителното сходство на оригиналния обект и неговия модел. В съвременните изследвания се използват различни видове моделиране: предметно, мисловно, символно, компютърно. Предметмоделирането е използването на модели, които възпроизвеждат определени характеристики на даден обект. психическиМоделирането е използването на различни умствени представи под формата на въображаеми модели. Символичномоделирането използва чертежи, диаграми и формули като модели. Те отразяват определени свойства на оригинала в символна форма. Вид символично моделиране е математическото моделиране, произведено с помощта на математика и логика. Включва формирането на системи от уравнения, които описват изследваното природно явление, и тяхното решаване при различни условия. компютърмоделирането напоследък стана широко разпространено (Sadokhin A.P., 2007).

Разнообразието от методи на научно познание създава трудности при тяхното прилагане и разбиране на тяхната роля. Тези проблеми се решават от специална област на знанието - методология. Основната цел на методологията е да изследва произхода, същността, ефективността и развитието на методите на познанието.

2) разкрива възможността за използване на известните закони, сили и вещества на природата на практика.

Целта на естествената наука в крайна сметка е опит за разрешаване на така наречените „световни мистерии“, формулирани в края на 19 век от Е. Хекел и Е.Г. Дюбоа-Реймон. Две от тези гатанки са свързани с физиката, две с биологията и три с психологията. Това са загадките:

същност на материята и силата

произход на движението

произход на живота

целесъобразността на природата

появата на усещане и съзнание

появата на мислене и реч

свободна воля.

Задачата на естествознаниетое познаването на обективните закони на природата и насърчаването на тяхното практическо използване в интерес на човека. Природонаучното знание се създава в резултат на обобщаване на наблюденията, получени и натрупани в процеса на практическата дейност на хората, и само по себе си е теоретичната основа на тяхната дейност.

Всички изследвания на природата днес могат да бъдат визуално представени като голяма мрежа, състояща се от клонове и възли. Тази мрежа свързва множество клонове на физическите, химичните и биологичните науки, включително синтетичните науки, възникнали на кръстовището на основните направления (биохимия, биофизика и др.).

Дори когато изучаваме най-простия организъм, трябва да вземем предвид, че той е механична единица, термодинамична система и химически реактор с многопосочни потоци от маса, топлина и електрически импулси; в същото време е вид „електрическа машина“, която генерира и абсорбира електромагнитно излъчване. И в същото време не е нито едното, нито другото, то е едно цяло.

Природонаучни методи

Процесът на научно познание в най-общата му форма е решаването на различни видове проблеми, които възникват в хода на практическата дейност. Решаването на проблемите, които възникват в този случай, се постига чрез използване на специални техники (методи), които позволяват да се премине от вече известното към нови знания. Тази система от техники обикновено се нарича метод. Методе набор от техники и операции на практическо и теоретично познание на реалността.

Методите на естествената наука се основават на единството на нейната емпирична и теоретична страна. Те са взаимосвързани и се обуславят взаимно. Тяхното разкъсване или преференциалното развитие на едното за сметка на другото затваря пътя към правилното познание на природата - теорията става безсмислена, опитът става сляп.

Емпирична странапредполага необходимостта от събиране на факти и информация (установяване на факти, тяхното регистриране, натрупване), както и тяхното описание (излагане на факти и тяхното първично систематизиране).

Теоретична странасвързани с обяснение, обобщение, създаване на нови теории, издигане на хипотези, откриване на нови закони, предвиждане на нови факти в рамките на тези теории. С тяхна помощ се изгражда научна картина на света и по този начин се осъществява идеологическата функция на науката.

Природонаучните методи могат да бъдат разделени на групи:

а) общи методиотнасящи се до цялата естествена наука, всеки предмет на природата, всяка наука. Това са различни форми на метод, който позволява да се свържат заедно всички аспекти на процеса на познание, всичките му етапи, например методът на изкачване от абстрактното към конкретното, единството на логическото и историческото. Това са по-скоро общофилософски методи на познание.

б) специални методи- специални методи, които се отнасят не към предмета на естествената наука като цяло, а само към един от неговите аспекти или към конкретен метод на изследване: анализ, синтез, индукция, дедукция;

Специалните методи също включват наблюдение, измерване, сравнение и експеримент.

В естествените науки на специалните методи на науката се придава изключително важно значение, следователно в рамките на нашия курс е необходимо да разгледаме по-подробно тяхната същност.

Наблюдение -Това е целенасочен, строг процес на възприемане на обекти от реалността, които не трябва да се променят. Исторически методът на наблюдение се развива като неразделна част от трудовата операция, която включва установяване на съответствието на продукта на труда с неговия планиран модел.

Наблюдението като метод предполага наличието на изследователска програма, формирана въз основа на минали вярвания, установени факти и приети концепции. Специални случаи на метода на наблюдение са измерване и сравнение.

Експеримент -метод на познание, с помощта на който се изучават явления от действителността при контролирани и контролирани условия. Различава се от наблюдението чрез намеса в изучавания обект, тоест дейност по отношение на него. При провеждане на експеримент изследователят не се ограничава с пасивно наблюдение на явленията, а съзнателно се намесва в естествения ход на тяхното протичане, като влияе пряко върху изследвания процес или променя условията, в които протича този процес.

Развитието на естествените науки повдига проблема за строгостта на наблюдението и експеримента. Факт е, че те се нуждаят от специални инструменти и устройства, които напоследък са станали толкова сложни, че сами започват да влияят върху обекта на наблюдение и експеримент, което според условията не би трябвало да е така. Това се отнася преди всичко за изследванията в областта на физиката на микросвета (квантова механика, квантова електродинамика и др.).

аналогия -метод на познание, при който прехвърлянето на знания, получени по време на разглеждането на всеки един обект, се случва към друг, по-малко проучен и в момента се изучава. Методът на аналогията се основава на сходството на обектите по редица характеристики, което позволява да се получат напълно надеждни знания за изучавания предмет.

Използването на метода на аналогията в научното познание изисква известно внимание. Тук е изключително важно ясно да се идентифицират условията, при които той работи най-ефективно. Въпреки това, в случаите, когато е възможно да се разработи система от ясно формулирани правила за прехвърляне на знания от модел към прототип, резултатите и заключенията с помощта на метода на аналогията придобиват доказателствена сила.

анализ -метод на научно познание, който се основава на процедурата на умствено или реално разделяне на обект на неговите съставни части. Разчленяването има за цел да премине от изследване на цялото към изучаване на неговите части и се извършва чрез абстрахиране от връзката на частите помежду си.

Синтез -Това е метод на научно познание, който се основава на процедурата за комбиниране на различни елементи от даден предмет в едно цяло, система, без която наистина научното познание на този предмет е невъзможно. Синтезът действа не като метод за конструиране на цялото, а като метод за представяне на цялото под формата на единство от знания, получени чрез анализ. При синтеза има не просто обединяване, а обобщение на аналитично установените и изследвани признаци на обекта. Положенията, получени в резултат на синтеза, са включени в теорията на обекта, която, обогатена и усъвършенствана, определя пътя на новите научни изследвания.

индукция -метод на научно познание, който е формулирането на логическо заключение чрез обобщаване на наблюдения и експериментални данни.

приспадане -метод на научно познание, който се състои в прехода от определени общи предпоставки към конкретни резултати и последствия.

Решаването на всеки научен проблем включва излагане на различни предположения, предположения и най-често повече или по-малко обосновани хипотези, с помощта на които изследователят се опитва да обясни факти, които не се вписват в старите теории. В несигурни ситуации възникват хипотези, чието обяснение става релевантно за науката. Освен това на нивото на емпиричното познание (както и на нивото на неговото обяснение) често има противоречиви преценки. За разрешаването на тези проблеми са необходими хипотези.

Хипотезае всяко предположение, предположение или прогноза, направено за премахване на ситуация на несигурност в научното изследване. Следователно хипотезата не е надеждно знание, а вероятно знание, чиято истинност или неистинност все още не е установена.

Всяка хипотеза трябва да бъде обоснована или от постигнатото познание на дадена наука, или от нови факти (несигурните знания не се използват за обосноваване на хипотезата). Тя трябва да има свойството да обяснява всички факти, които се отнасят до дадена област на знанието, да ги систематизира, както и факти извън тази област, предсказвайки появата на нови факти (например квантовата хипотеза на М. Планк, изложена на началото на 20 век, довежда до създаването на квантова механика, квантова електродинамика и други теории). Освен това хипотезата не трябва да противоречи на съществуващите факти. Една хипотеза трябва или да бъде потвърдена, или опровергана.

в) частни методи- това са методи, които работят или само в рамките на определен клон на естествената наука, или извън клона на естествената наука, където са възникнали. Това е методът за опръстеняване на птиците, използван в зоологията. А методите на физиката, използвани в други клонове на естествените науки, доведоха до създаването на астрофизика, геофизика, кристална физика и т.н. Често се използва комплекс от взаимосвързани конкретни методи за изучаване на един предмет. Например, молекулярната биология едновременно използва методите на физиката, математиката, химията и кибернетиката.

Моделирането е метод на научно познание, основаващ се на изследване на реални обекти чрез изследване на модели на тези обекти, т.е. чрез изучаване на заместващи обекти от естествен или изкуствен произход, които са по-достъпни за изследване и (или) намеса и имат свойствата на реални обекти.

Свойствата на нито един модел не трябва и не могат да съответстват точно и напълно на абсолютно всички свойства на съответния реален обект във всички ситуации. В математическите модели всеки допълнителен параметър може да доведе до значително усложняване на решаването на съответната система от уравнения, до необходимостта от прилагане на допълнителни допускания, отхвърляне на малки членове и т.н., при числено моделиране времето за обработка на проблема от компютър се увеличава непропорционално , а грешката в изчислението се увеличава.

Заключение

Естествените науки се появяват преди повече от 3000 години. Тогава нямаше разделение на физика, биология, география. Философите са изучавали наука. С развитието на търговията и мореплаването започва развитието на географията, а с развитието на техниката - развитието на физиката и химията.

Естествената наука е много разклонена област на научното познание, засягаща широк кръг от въпроси за различни аспекти от живота на природата. Природата като обект на изследване в естествознанието е сложна и разнообразна в своите проявления: тя непрекъснато се променя и е в постоянно движение. Съответно това разнообразие се отразява в голям брой концепции, посветени на почти всички природни процеси и явления. Внимателното им изследване показва, че Вселената е правилна и предвидима; материята се състои от атоми и елементарни частици; свойствата на материалните обекти зависят от това кои атоми са включени в техния състав и как са разположени там; атомите се състоят от кварки и лептони; звездите се раждат и умират, както всичко останало на света; Вселената е възникнала в далечното минало и оттогава се разширява; всички живи същества се състоят от клетки и всички организми са се появили в резултат на естествен подбор; природните процеси на Земята протичат циклично; на повърхността му непрекъснато стават промени и няма нищо вечно и т.н. Като цяло светът е едновременно единен и учудващо многообразен, той е вечен и безкраен в постоянния процес на взаимно превръщане на едни системи в други, докато всяка част от тя е относително независима, неизбежно зависима от общите закони на съществуването.

Списък на използваната литература

Новосибирски държавен университет

Механико-математически факултет

Предмет: Концепции на съвременното естествознание

По темата: „Методи на научното познание“

Панов Л.В.

Курс 3, група 4123

Науката е основната причина за прехода към постиндустриално общество, широкото навлизане на информационните технологии и появата на „нова икономика“. Науката има развита система от методи, принципи и императиви на познанието. Това е правилно избраният метод, заедно с таланта на учения, който му помага да разбере дълбоката връзка на явленията, да разкрие тяхната същност, да открие закони и закономерности. Броят на научните методи непрекъснато се увеличава. В крайна сметка в света има голям брой науки и всяка от тях има свои специфични методи и предмет на изследване.

Целта на тази работа е да разгледа подробно методите на научното експериментално и теоретично познание. А именно, какъв е методът, основните характеристики на метода, класификация, обхват и др. Ще бъдат разгледани и критериите за научно познание.

Наблюдение.

Познанието започва с наблюдение. Наблюдението е сетивно отразяване на обекти и явления от външния свят. Наблюдението е целенасочено изследване на обекти, основано главно на такива сетивни способности на човека като усещане, възприятие и представяне. Това е първоначалният метод на емпирично познание, който ни позволява да получим някаква първична информация за обектите на заобикалящата ни действителност.

Научното наблюдение се характеризира с редица особености. Първо, чрез целенасоченост, наблюдението трябва да се извършва за решаване на поставения изследователски проблем и вниманието на наблюдателя трябва да бъде фиксирано само върху явления, свързани с тази задача. Второ, систематично, тъй като наблюдението трябва да се извършва стриктно по план. Трето, по дейност - изследователят трябва активно да търси, да откроява нужните му моменти в наблюдаваното явление, като черпи за това своите знания и опит.

По време на наблюдението няма дейност, насочена към трансформиране или промяна на обектите на познание. Това се дължи на редица обстоятелства: недостъпността на тези обекти за практическо въздействие (например наблюдение на далечни космически обекти), нежелателността, въз основа на целите на изследването, намеса в наблюдавания процес (фенологични, психологически и други наблюдения), липсата на технически, енергийни, финансови и други възможности за създаване на експериментални изследвания на обекти на познание.

Научните наблюдения винаги са придружени от описание на обекта на познание. С помощта на описание сензорната информация се превежда на езика на концепции, знаци, диаграми, чертежи, графики и числа, като по този начин приема форма, удобна за по-нататъшна рационална обработка. Важно е използваните за описание понятия винаги да имат ясно и недвусмислено значение. С развитието на науката и промените в нейните основи средствата за описание се трансформират и често се създава нова система от понятия.

Според метода на провеждане на наблюденията те могат да бъдат преки и непреки. По време на преки наблюдения определени свойства и аспекти на даден обект се отразяват и възприемат от човешките сетива. Известно е, че наблюденията на позициите на планетите и звездите в небето, извършвани повече от двадесет години от Тихо Брахе, са емпиричната основа за откриването на знаменитите закони на Кеплер. Най-често научното наблюдение е непряко, т.е. извършва се с помощта на определени технически средства. Ако преди началото на 17в. Докато астрономите наблюдаваха небесните тела с невъоръжено око, изобретяването на оптичния телескоп от Галилей през 1608 г. издигна астрономическите наблюдения на ново, много по-високо ниво. И създаването днес на рентгенови телескопи и изстрелването им в открития космос на борда на орбитална станция направи възможно наблюдението на такива обекти на Вселената като пулсари и квазари.

Развитието на съвременното естествознание е свързано с нарастващата роля на т. нар. косвени наблюдения. По този начин обектите и явленията, изучавани от ядрената физика, не могат да бъдат пряко наблюдавани нито с помощта на човешките сетива, нито с помощта на най-модерните инструменти. Например, когато се изучават свойствата на заредени частици с помощта на облачна камера, тези частици се възприемат от изследователя индиректно - чрез видими следи, състоящи се от много капчици течност.

Експериментирайте

Експериментирайте - по-сложен метод на емпирично познание в сравнение с наблюдението. То включва активно, целенасочено и строго контролирано въздействие на изследователя върху изучавания обект с цел идентифициране и изследване на определени страни, свойства и връзки. В този случай експериментаторът може да трансформира изследвания обект, да създаде изкуствени условия за неговото изследване и да се намеси в естествения ход на процесите. В общата структура на научното изследване експериментът заема особено място. Именно експериментът е свързващото звено между теоретичните и емпиричните етапи и нива на научното изследване.

Някои учени твърдят, че умно обмисленият и умело изпълнен експеримент е по-добър от теорията, тъй като теорията, за разлика от опита, може да бъде напълно опровергана.

Експериментът включва, от една страна, наблюдение и измерване, а от друга, има редица важни характеристики. Първо, експериментът ви позволява да изучавате обект в „пречистена“ форма, тоест да елиминирате всички видове странични фактори и слоеве, които усложняват процеса на изследване. Второ, по време на експеримента обектът може да бъде поставен в някакви изкуствени, по-специално, екстремни условия, т.е. изследван при ултраниски температури, при изключително високо налягане или, обратно, във вакуум, при огромна сила на електромагнитното поле и т.н. Трето, при изучаване на даден процес експериментаторът може да се намеси в него и активно да повлияе на хода му. Четвърто, важно предимство на много експерименти е тяхната възпроизводимост. Това означава, че експерименталните условия могат да се повтарят толкова пъти, колкото е необходимо, за да се получат надеждни резултати.

Подготовката и провеждането на експеримент изисква спазването на редица условия. По този начин научният експеримент предполага наличието на ясно формулирана изследователска цел. Експериментът се основава на някои първоначални теоретични принципи. Експериментът изисква определено ниво на развитие на техническите средства за познание, необходими за неговото провеждане. И накрая, трябва да се извършва от хора, които са достатъчно квалифицирани.

Въз основа на характера на решаваните проблеми експериментите се разделят на изследователски и тестови. Изследователските експерименти позволяват да се открият нови, непознати свойства в даден обект. Резултатът от такъв експеримент може да бъде изводи, които не следват от съществуващите знания за обекта на изследване. Пример за това са експериментите, проведени в лабораторията на Е. Ръдърфорд, довели до откриването на атомното ядро. Експериментите за проверка служат за тестване и потвърждаване на определени теоретични конструкции. Например съществуването на редица елементарни частици (позитрон, неутрино и др.) е предсказано първо теоретично и едва по-късно те са открити експериментално. Експериментите могат да бъдат разделени на качествени и количествени. Качествените експерименти ни позволяват само да идентифицираме ефекта на определени фактори върху изследваното явление. Количествените експерименти установяват точни количествени зависимости. Както е известно, връзката между електрическите и магнитните явления е открита за първи път от датския физик Ерстед в резултат на чисто качествен експеримент (поставяйки стрелка на магнитен компас до проводник, през който преминава електрически ток, той открива, че иглата се е отклонила от първоначалната си позиция). Следват количествени опити на френските учени Био и Савар, както и опитите на Ампер, въз основа на които е изведена математическа формула. Според областта на научното познание, в която се провежда експериментът, се разграничават природонаучни, приложни и социално-икономически експерименти.

Измерване и сравнение.

Научните експерименти и наблюдения обикновено включват извършване на различни измервания. Измерването е процес, който включва определяне на количествените стойности на определени свойства, аспекти на обекта или явлението, което се изследва, с помощта на специални технически устройства.

Измервателната операция се основава на сравнение. За да направите сравнение, трябва да определите мерните единици. В науката сравнението действа и като сравнителен или сравнително-исторически метод. Първоначално възникнал във филологията и литературната критика, след това започнал успешно да се прилага в правото, социологията, историята, биологията, психологията, историята на религията, етнографията и други области на знанието. Появиха се цели клонове на знанието, които използват този метод: сравнителна анатомия, сравнителна физиология, сравнителна психология и др. Така в сравнителната психология изследването на психиката се извършва въз основа на сравняване на психиката на възрастен с развитието на психиката на дете, както и на животни.

Важен аспект на процеса на измерване е методологията за провеждането му. Това е набор от техники, които използват определени принципи и средства за измерване. Под принципи на измерване имаме предвид явленията, които формират основата на измерванията.

Измерванията се делят на статични и динамични. Статичните измервания включват измерване на размерите на тялото, постоянно налягане и др. Примери за динамични измервания са измерването на вибрации, пулсиращо налягане и др. Въз основа на метода за получаване на резултати се разграничават преки и косвени измервания. При директните измервания желаната стойност на измерваната величина се получава чрез директно сравняване с еталон или се издава от измервателно устройство. При индиректно измерване желаната стойност се определя въз основа на известна математическа връзка между тази стойност и други стойности, получени чрез директни измервания. Например намиране на електрическото съпротивление на проводник по неговото съпротивление, дължина и площ на напречното сечение. Индиректните измервания се използват широко в случаите, когато желаното количество е невъзможно или твърде трудно за директно измерване.

С течение на времето, от една страна, съществуващите измервателни уреди се подобряват, от друга, се въвеждат нови измервателни уреди. По този начин развитието на квантовата физика значително увеличи възможностите за измервания с висока степен на точност. Използването на ефекта на Мьосбауер дава възможност да се създаде устройство с разделителна способност от около 10 -13 процента от измерената стойност. Добре развитата измервателна апаратура, разнообразието от методи и високите характеристики на измервателните уреди допринасят за напредъка в научните изследвания.

Обща характеристика на теоретичните методи

Теорията е система от понятия от закони и принципи, която позволява да се опише и обясни определена група явления и да се очертае програма за действие за тяхното преобразуване. Следователно теоретичното познание се осъществява с помощта на различни концепции, закони и принципи. Фактите и теориите не се противопоставят, а образуват едно цяло. Разликата между тях е, че фактите изразяват нещо индивидуално, докато теорията се занимава с общото. Във фактите и теориите могат да се разграничат три нива: евентуално, психологическо и лингвистично. Тези нива на единство могат да бъдат представени по следния начин:

Езиково ниво: теориите включват универсални твърдения, фактите включват индивидуални твърдения.

Психологическо ниво: мисли (t) и чувства (f).

Ниво на събитие - общо единични събития (t) и единични събития (f)

Теорията, като правило, е изградена по такъв начин, че да описва не заобикалящата реалност, а идеални обекти, като материална точка, идеален газ, абсолютно черно тяло и др. Тази научна концепция се нарича идеализация. Идеализацията е умствено изградена концепция за обекти, процеси и явления, които изглеждат несъществуващи, но имат образи или прототипи. Например, малко тяло може да служи като прототип на материална точка. Идеалните обекти, за разлика от реалните, се характеризират не с безкраен, а с точно определен брой свойства. Например, свойствата на материалната точка са маса и способност да бъде в пространството и времето.

Освен това теорията уточнява връзките между идеалните обекти, описани със закони. Производните обекти също могат да бъдат конструирани от първични идеални обекти. В резултат на това една теория, която описва свойствата на идеалните обекти, връзките между тях и свойствата на структурите, образувани от първични идеални обекти, е в състояние да опише цялото разнообразие от данни, с които един учен се сблъсква на емпирично ниво.

Нека разгледаме основните методи, чрез които се реализират теоретичните знания. Тези методи са: аксиоматичен, конструктивистки, хипотетико-индуктивен и прагматичен.

Когато се използва аксиоматичният метод, научната теория се изгражда под формата на система от аксиоми (предложения, приети без логически доказателства) и правила за извод, които позволяват чрез логическо извличане да се получат твърдения на дадена теория (теореми). Аксиомите не трябва да си противоречат, желателно е също така да не зависят една от друга. Аксиоматичният метод ще бъде разгледан по-подробно по-долу.

Конструктивисткият метод, наред с аксиоматичния, се използва в математическите науки и компютърните науки. При този метод разработването на теория започва не с аксиоми, а с понятия, легитимността на използването на които се счита за интуитивно оправдана. Освен това се задават правила за конструиране на нови теоретични структури. Само онези структури, които действително са построени, се считат за научни. Този метод се счита за най-доброто средство срещу появата на логически противоречия: концепцията е конструирана, следователно, самият начин на нейното изграждане е последователен.

В естествените науки широко се използва хипотетико-дедуктивният метод или методът на хипотезите. Основата на този метод са хипотези за обобщаваща сила, от които се извличат всички други знания. Докато една хипотеза не бъде отхвърлена, тя действа като научен закон. Хипотезите, за разлика от аксиомите, изискват експериментално потвърждение. Този метод ще бъде описан подробно по-долу.

В техническите и хуманитарните науки широко се използва прагматичният метод, чиято същност е логиката на т.нар. практическо заключение. Например субект L иска да изпълни А, но смята, че няма да може да изпълни А, ако не изпълни c. Следователно се приема, че A е извършил c. Логическите конструкции изглеждат така: A-> p-> c. При конструктивисткия метод конструкциите биха имали следния вид: A-> c-> r. За разлика от хипотетико-дедуктивния извод, при който информацията за даден факт се подчинява на закона, в практическия извод информацията за средство c трябва да съответства на целта p, която е в съответствие с определени ценности.

Освен разгледаните методи, съществуват и т.нар. описателни методи. Те се адресират, ако методите, обсъдени по-горе, са неприемливи. Описанието на изучаваните явления може да бъде словесно, графично, схематично, формално-символично. Описателните методи често са етапът на научното изследване, което води до идеалите на по-развити научни методи. Често този метод е най-адекватният, тъй като съвременната наука често се занимава с явления, които не се подчиняват на твърде строги изисквания.

Абстракция.

В процеса на абстракция има отклонение от чувствено възприеманите конкретни обекти към абстрактни идеи за тях. Абстракцията се състои в умствена абстракция от някои по-малко значими свойства, аспекти, характеристики на обекта, който се изучава, като едновременно с това се подчертават и формират един или повече значими аспекти, свойства, характеристики на този обект. Резултатът, получен по време на процеса на абстракция, се нарича абстракция.

Преходът от сетивно-конкретното към абстрактното винаги е свързан с известно опростяване на реалността. В същото време, изкачвайки се от сетивно-конкретното към абстрактното, теоретичното, изследователят получава възможност да разбере по-добре изучавания обект и да разкрие неговата същност. В основата на развитието на всяка наука е процесът на преход от сетивно-емпирични, визуални представи за изучаваните явления към формирането на определени абстрактни, теоретични структури, които отразяват същността на тези явления.

Тъй като бетонът е съвкупност от много свойства, аспекти, вътрешни и външни връзки и отношения, е невъзможно да го опознаем в цялото му многообразие, оставайки на етапа на сетивното познание и ограничавайки се до него. Следователно възниква необходимостта от теоретично осмисляне на конкретното, което обикновено се нарича възход от сетивно-конкретното към абстрактното. Но формирането на научни абстракции и общи теоретични принципи не е крайната цел на познанието, а е само средство за по-дълбоко, по-разностранно познаване на конкретното. Следователно е необходимо по-нататъшното придвижване на знанието от постигнатото абстрактно обратно към конкретното. Логическо-конкретното, получено на този етап от изследването, ще бъде качествено различно в сравнение със сетивното-конкретно. Логично-конкретното е конкретното, теоретично възпроизведено в мисленето на изследователя, в цялото богатство на неговото съдържание. Той съдържа в себе си не само сетивно възприеманото, но и нещо скрито, недостъпно за сетивното възприятие, нещо съществено, естествено, постигано само с помощта на теоретичното мислене, с помощта на определени абстракции.

Методът на изкачване от абстрактното към конкретното се използва при изграждането на различни научни теории и може да се използва както в социалните, така и в природните науки. Например, в теорията на газовете, след като идентифицира основните закони на идеалния газ - уравненията на Клапейрон, закона на Авогадро и др., Изследователят преминава към специфичните взаимодействия и свойства на реалните газове, характеризирайки техните съществени аспекти и свойства. Докато навлизаме по-дълбоко в конкретното, се въвеждат нови абстракции, които действат като по-дълбоко отражение на същността на обекта. Така в процеса на разработване на теорията за газовете беше установено, че законите за идеалния газ характеризират поведението на реалните газове само при ниско налягане. Отчитането на тези сили доведе до формулирането на закона на Ван дер Ваалс.

Идеализация. Мислен експеримент.

Идеализацията е умственото въвеждане на определени промени в обекта, който се изучава, в съответствие с целите на изследването. В резултат на такива промени, например, някои свойства, аспекти или характеристики на обекти могат да бъдат изключени от разглеждане. Така широко разпространената идеализация в механиката - материална точка предполага тяло, лишено от всякакви измерения. Такъв абстрактен обект, чиито размери се пренебрегват, е удобен, когато се описва движението на голямо разнообразие от материални обекти от атоми и молекули до планетите на Слънчевата система. Когато е идеализиран, обектът може да бъде надарен с някои специални свойства, които не са реализирани в действителност. Пример за това е абстракцията, въведена във физиката чрез идеализация, известна като абсолютно черно тяло. Това тяло е надарено с несъществуващото в природата свойство да абсорбира абсолютно цялата лъчиста енергия, падаща върху него, без да отразява нищо и без да пропуска нищо да премине през него.

Идеализацията е подходяща, когато реалните обекти, които трябва да се изследват, са достатъчно сложни за наличните средства за теоретичен, по-специално математически анализ. Препоръчително е да се използва идеализация в случаите, когато е необходимо да се изключат определени свойства на обект, които замъгляват същността на процесите, протичащи в него. Сложен обект се представя в „пречистена“ форма, което улеснява изучаването му.

Като пример можем да посочим три различни концепции за „идеален газ“, формирани под влияние на различни теоретични и физични концепции: Максуел-Болцман, Бозе-Айнщайн и Ферми-Дирак. Въпреки това, и трите варианта на идеализация, получени в този случай, се оказаха плодотворни при изследването на газови състояния от различно естество: идеалният газ на Максуел-Болцман стана основа за изследване на обикновени разредени молекулни газове, разположени при доста високи температури; Идеалният газ на Бозе-Айнщайн беше използван за изследване на фотонен газ, а идеалният газ на Ферми-Дирак помогна за решаването на редица проблеми с електронния газ.

Мисловният експеримент включва работа с идеализиран обект, която се състои в умствения избор на определени позиции и ситуации, които позволяват да се открият някои важни характеристики на обекта, който се изследва. Всеки реален експеримент, преди да бъде извършен на практика, първо се провежда от изследователя мислено в процеса на мислене и планиране. В научното познание може да има случаи, когато при изучаване на определени явления и ситуации провеждането на реални експерименти се оказва напълно невъзможно. Тази празнина в знанието може да бъде запълнена само чрез мисловен експеримент.

Научната дейност на Галилей, Нютон, Максуел, Карно, Айнщайн и други учени, поставили основите на съвременното естествознание, свидетелства за значителната роля на мисловните експерименти при формирането на теоретични идеи. Историята на развитието на физиката е богата на факти за използването на мисловни експерименти. Пример са мисловните експерименти на Галилей, довели до откриването на закона за инерцията.

Основното предимство на идеализацията като метод на научно познание е, че теоретичните конструкции, получени на нейна основа, позволяват ефективно да се изучават реални обекти и явления. Опростяванията, постигнати чрез идеализация, улесняват създаването на теория, която разкрива законите на изследваната област на явленията на материалния свят. Ако теорията като цяло правилно описва реални явления, тогава идеализациите, които са в основата й, също са легитимни.

Формализация. Аксиоми.

Формализацията е специален подход в научното познание, който се състои в използването на специални символи, което позволява да се избяга от изучаването на реални обекти, от съдържанието на теоретичните положения, които ги описват, и вместо това да оперира с определен набор от символи (знаци).

Този метод на познание се състои в конструирането на абстрактни математически модели, които разкриват същността на процесите на изучаваната реалност. При формализирането разсъжденията за обектите се прехвърлят в равнината на работа със знаци (формули). Отношенията на знаците заменят твърденията за свойствата и отношенията на обектите. По този начин се създава обобщен знаков модел на определена предметна област, който позволява да се открие структурата на различни явления и процеси, като се абстрахира от качествените характеристики на последните. Извеждането на едни формули от други според строгите правила на логиката представлява формално изследване на основните характеристики на структурата на различни явления, понякога много далечни по природа.

Пример за формализация са математическите описания на различни обекти и явления, широко използвани в науката, базирани на съответните съществени теории. В същото време използваната математическа символика не само спомага за консолидиране на съществуващите знания за изучаваните обекти и явления, но и действа като вид инструмент в процеса на по-нататъшно познаване на тях.

От курса на математическата логика е известно, че за да се изгради формална система е необходимо да се зададе азбуката, да се зададат правилата за образуване на формули, да се зададат правилата за извеждане на едни формули от други. Важно предимство на формалната система е възможността в нейните рамки да се провежда изследване на всеки обект по чисто формален начин, като се използват знаци. Друго предимство на формализирането е да се гарантира, че научната информация е записана кратко и ясно.

Трябва да се отбележи, че формализираните изкуствени езици нямат гъвкавостта и богатството на естествения език. Но им липсва полисемията на термините, характерна за естествените езици. Те се характеризират с прецизно изграден синтаксис и еднозначна семантика.

Анализ и синтез. Индукция и дедукция. Аналогия

Емпиричният анализ е просто разлагане на едно цяло на неговите съставни, по-прости елементарни части. . Такива части могат да бъдат материалните елементи на даден обект или неговите свойства, характеристики, взаимоотношения.

Синтезът, напротив, е комбинацията от компоненти на сложно явление. Теоретичният анализ включва подчертаване на основното и същественото в обекта, незабележимо за емпирично зрение. Аналитичният метод включва резултатите от абстракцията, опростяването и формализацията. Теоретичният синтез е разширяващо се знание, което изгражда нещо ново, което надхвърля съществуващата рамка.

В процеса на синтез компонентите (страни, свойства, характеристики и т.н.) на изследвания обект, разчленени в резултат на анализ, се обединяват. На тази основа се извършва по-нататъшно изследване на обекта, но като едно цяло. В същото време синтезът не означава просто механично свързване на несвързани елементи в една система. Анализът улавя основно това, което е специфично, което отличава частите една от друга. Синтезът разкрива онази съществена общност, която свързва частите в едно цяло.

Тези два взаимосвързани изследователски метода получават собствена спецификация във всеки клон на науката. От обща техника те могат да се превърнат в специален метод: например има специфични методи на математически, химичен и социален анализ. Аналитичният метод е развит и в някои философски школи и направления. Същото може да се каже и за синтеза.

Индукцията може да се определи като метод за преминаване от познание на отделни факти към познание на общи факти. Дедукцията е метод за преминаване от познаване на общи модели към тяхното конкретно проявление.

Индукцията се използва широко в научното познание. Откривайки подобни признаци и свойства в много обекти от определен клас, изследователят заключава, че тези признаци и свойства са присъщи на всички обекти от даден клас. Индуктивният метод изигра важна роля в откриването на някои закони на природата - всемирното притегляне, атмосферното налягане, топлинното разширение на телата.

Индукционният метод може да се реализира под формата на следните методи. Методът на единичното подобие, при който във всички случаи на наблюдение на дадено явление се открива само един общ фактор, всички останали са различни. Този единствен подобен фактор е причината за това явление. Методът на единичната разлика, при който причините за възникването на дадено явление и обстоятелствата, при които то не възниква, са сходни в почти всички отношения и се различават само по един фактор, присъстващ само в първия случай. Заключението е, че този фактор е причината за това явление. Комбинираният метод за сходство и разлика е комбинация от горните два метода. Методът на съпътстващите промени, при който, ако определени промени в едно явление всеки път водят до определени промени в друго явление, тогава се прави заключение за причинно-следствената връзка на тези явления. Методът на остатъците, при който, ако сложно явление е причинено от многофакторна причина и някои от тези фактори са известни като причина за някаква част от това явление, тогава следва заключението: причината за друга част от явлението е останалите фактори, включени в общата причина за това явление. Всъщност горните методи на научна индукция служат главно за намиране на емпирични връзки между експериментално наблюдаваните свойства на обекти и явления.

Ф. Бейкън. тълкува индукцията изключително широко, считайки я за най-важния метод за откриване на нови истини в науката, основното средство за научно познание на природата.

Дедукцията, напротив, е извличането на конкретни заключения въз основа на познаването на някои общи положения. С други думи, това е движението на нашето мислене от общото към конкретното. Но особено голямото когнитивно значение на дедукцията се проявява в случая, когато общата предпоставка не е просто индуктивно обобщение, а някакво хипотетично предположение, например нова научна идея. В този случай дедукцията е отправна точка за появата на нова теоретична система. Създаденото по този начин теоретично знание предопределя по-нататъшния ход на емпиричните изследвания и насочва изграждането на нови индуктивни обобщения.

Получаването на нови знания чрез дедукция съществува във всички природни науки, но дедуктивният метод е особено важен в математиката. Най-често математиците са принудени да използват дедукция. А математиката е може би единствената наистина дедуктивна наука.

В съвременната наука видният математик и философ Р. Декарт е пропагандатор на дедуктивния метод на познание.

Индукцията и дедукцията не се използват като изолирани, отделно една от друга. Всеки от тези методи се използва на съответния етап от когнитивния процес. Освен това в процеса на използване на индуктивния метод дедукцията често присъства „в скрита форма“.

Аналогията се разбира като сходство, сходство на някои свойства, характеристики или взаимоотношения на общо взето различни обекти. Установяването на прилики (или разлики) между обектите се извършва в резултат на тяхното сравнение. По този начин сравнението е в основата на метода на аналогията.

Получаването на правилно заключение по аналогия зависи от следните фактори. Първо, върху броя на общите свойства на сравняваните обекти. Второ, от лекотата на откриване на общи свойства. Трето, върху дълбочината на разбиране на връзките между тези подобни свойства. В същото време трябва да се има предвид, че ако обект, по отношение на който се прави извод по аналогия с друг обект, има някакво свойство, което е несъвместимо със свойството, чието съществуване трябва да се заключи, тогава общото сходство на тези обекти губят всякакво значение.

Съществуват различни видове изводи по аналогия. Но общото между тях е, че във всички случаи директно се изследва един обект, а се прави заключение за друг обект. Следователно изводът по аналогия в най-общ смисъл може да се определи като прехвърляне на информация от един обект към друг. В този случай първият обект, който действително е обект на изследване, се нарича модел, а другият обект, към който се прехвърля информацията, получена в резултат на изследване на първия обект (модел), се нарича оригинал или прототип. . По този начин моделът винаги действа като аналогия, тоест моделът и обектът (оригинал), показан с негова помощ, са в определено сходство (сходство).

Методът на аналогията се използва в различни области на науката: математика, физика, химия, кибернетика, хуманитарни науки и др.

Моделиране

Методът на моделиране се основава на създаването на модел, който е заместител на реален обект поради известно сходство с него. Основната функция на моделирането, ако го приемем в най-широк смисъл, е да материализира, да обективизира идеала. Изграждането и изследването на модел е еквивалентно на изследването и конструирането на моделиран обект, с единствената разлика, че второто се извършва материално, а първото се прави идеално, без да се засяга самия моделиран обект.

Използването на моделиране е продиктувано от необходимостта да се разкрият аспекти на обекти, които или не могат да бъдат разбрани чрез директно изследване, или е неизгодно да се изучават по този начин по чисто икономически причини. Човек, например, не може пряко да наблюдава процеса на естествено образуване на диаманти, произхода и развитието на живота на Земята, редица явления на микросвета и макрокосмоса. Ето защо се налага да прибягваме до изкуствено възпроизвеждане на такива явления в удобна за наблюдение и изучаване форма. В някои случаи е много по-изгодно и икономично да се изгради и проучи неговият модел, вместо директно да се експериментира с даден обект.

В зависимост от характера на модела се разграничават няколко вида моделиране. Менталното моделиране включва различни умствени представяния под формата на определени въображаеми модели. Трябва да се отбележи, че менталните (идеални) модели често могат да бъдат реализирани материално под формата на сетивно-възприемаеми физически модели. Физическото моделиране се характеризира с физическо сходство между модела и оригинала и има за цел да възпроизведе в модела процесите, присъщи на оригинала. Въз основа на резултатите от изследването на определени физически свойства на модела се преценяват явления, протичащи в реални условия.

В момента физическото моделиране се използва широко за разработване и експериментално изследване на различни конструкции, машини, за по-добро разбиране на някои природни явления, за изучаване на ефективни и безопасни методи за добив и др.

Символичното моделиране е свързано с условно символно представяне на някои свойства, взаимоотношения на оригиналния обект. Символните (знакови) модели включват различни топологични и графични изображения на изследваните обекти или, например, модели, представени под формата на химически символи и отразяващи състоянието или съотношението на елементите по време на химични реакции. Вид символно (знаково) моделиране е математическото моделиране. Символният език на математиката позволява да се изразят свойствата, аспектите, връзките на обекти и явления от много различно естество. Връзките между различните величини, които описват функционирането на такъв обект или явление, могат да бъдат представени чрез съответните уравнения (диференциални, интегрални, алгебрични) и техните системи. Численото моделиране се основава на предварително създаден математически модел на обекта или явлението, което се изучава, и се използва в случаи на голям обем изчисления, необходими за изследване на този модел.

Численото моделиране е особено важно, когато физическата картина на изследваното явление не е напълно ясна и вътрешният механизъм на взаимодействие не е известен. Чрез изчисляване на различни опции на компютър се натрупват факти, което прави възможно в крайна сметка да се изберат най-реалистичните и вероятни ситуации. Активното използване на методи за числено моделиране може драстично да намали времето, необходимо за научно и дизайнерско развитие.

Методът на моделиране непрекъснато се развива: някои видове модели се заменят с други с напредването на науката. В същото време едно нещо остава непроменено: важността, уместността и понякога незаменимостта на моделирането като метод на научно познание.

За определяне на критериите на естественонаучното познание в методологията на науката са формулирани няколко принципа – принципът на верификацията и принципът на фалшификацията. Формулиране на принципа на проверка: всяка концепция или преценка има смисъл, ако е сведена до пряк опит или твърдения за нея, т.е. емпирично проверими. Ако не е възможно да се намери нещо емпирично фиксирано за такова съждение, тогава то или представлява тавтология, или е безсмислено. Тъй като понятията на развитата теория по правило не се свеждат до експериментални данни, за тях е направено облекчение: възможна е и косвена проверка. Например, невъзможно е да се посочи експериментален аналог на понятието "кварк". Но теорията на кварките предсказва редица явления, които вече могат да бъдат открити експериментално. И по този начин индиректно да провери самата теория.

Принципът на проверката прави възможно, в първо приближение, да се разграничи научното знание от явно ненаучното знание. Обаче не може да помогне там, където системата от идеи е скроена така, че да може да тълкува в своя полза абсолютно всички възможни емпирични факти – идеология, религия, астрология и т.н.

В такива случаи е полезно да се прибегне до друг принцип за разграничаване на науката от ненауката, предложен от най-великия философ на 20 век. К. Попър, - принципът на фалшификацията. Той гласи: критерият за научен статус на една теория е нейната фалсифицируемост или фалшифицируемост. С други думи, само това знание може да претендира за титлата „научно“, което по принцип е опровержимо.

Въпреки привидно парадоксалната си форма, този принцип има прост и дълбок смисъл. К. Попър обърна внимание на значителната асиметрия в процедурите на потвърждение и опровержение в познанието. Никой брой падащи ябълки не е достатъчен, за да потвърди окончателно истинността на закона за всемирното привличане. Но само една ябълка, отлетяла от Земята, е достатъчна, за да бъде признат този закон за неверен. Следователно именно опитите за фалшифициране, т.е. опровергаването на теория трябва да бъде най-ефективно от гледна точка на потвърждаване на нейната истинност и научен характер.

Теория, която е принципно неопровержима, не може да бъде научна. Идеята за божественото създаване на света е принципно неопровержима. Защото всеки опит да се опровергае може да бъде представен като резултат от същия божествен план, цялата сложност и непредсказуемост на който е просто твърде много, за да се справим. Но тъй като тази идея е неопровержима, това означава, че е извън науката.

Може обаче да се отбележи, че последователно прилаганият принцип на фалшификацията прави всяко знание хипотетично, т.е. лишава го от пълнота, абсолютност, неизменност. Но това вероятно не е лошо: постоянната заплаха от фалшификация е тази, която държи науката „на крака“ и не й позволява да стагнира и да почива на лаврите си.

По този начин бяха разгледани основните методи на емпиричното и теоретичното ниво на научното познание. Емпиричното познание включва извършване на наблюдения и експерименти. Познанието започва с наблюдение. За да потвърди хипотеза или да изследва свойствата на даден обект, ученият го поставя при определени условия - провежда експеримент. Блокът от експериментални и наблюдателни процедури включва описание, измерване и сравнение. На нивото на теоретичното познание широко се използват абстракция, идеализация и формализиране. Моделирането е от голямо значение, а с развитието на компютърните технологии - численото моделиране, тъй като сложността и разходите за провеждане на експеримент нарастват.

Работата описва два основни критерия на естествените научни знания – принципът на проверката и фалшификацията.

1. Алексеев П.В., Панин А.В. “Философия” М.: Проспект, 2000

2. Лешкевич Т.Г. „Философия на науката: традиции и иновации“ М.: ПРИОР, 2001 г.

3. Рузавин Г.И. „Методология на научните изследвания” М.: ЮНИТИ-ДАНА, 1999.

4. Горелов А.А. “Концепции на съвременната естествена наука” - М.: Център, 2003.

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

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

Изпращането на вашата добра работа в базата от знания е лесно. Използвайте формата по-долу

Студенти, докторанти, млади учени, които използват базата от знания в обучението и работата си, ще ви бъдат много благодарни.

МЕТОДОЛОГИЯ НА НАУЧНОТО ИЗСЛЕДВАНЕ ПО ПРИРОДНАТА НАУКА

• Глава 1. Ролята на диалектическия метод в научното творчество 3
• Глава 2. Психология на научното творчество 8
• Глава 3. Общи научни методи на изследване 12
• Глава 4. Основни етапи на изпълнение и прогнозиране на научни изследвания 20
• Глава 5. Приложение на математическите методи на изследване 23
• по природни науки 23
• История на математиката 23
• Математиката - езикът на науката 26
• Използване на математически метод и математически резултат 28
• Математика и околна среда 30
• Библиография 35

Глава 1. Ролята на диалектическия метод в научното творчество

Понятието "метод" (от гръцки "methodos" - пътят към нещо) означава набор от техники и операции за практическо и теоретично развитие на реалността. Методът въоръжава човек със система от принципи, изисквания, правила, ръководени от които той може да постигне поставената цел. Владеенето на даден метод означава за човек да знае как и в каква последователност да извършва определени действия за решаване на определени проблеми и способността да прилага тези знания на практика. Учението за метода започва да се развива в съвременната наука. Неговите представители смятаха правилния метод за ръководство в движението към надеждно, истинско познание. Така един виден философ от 17в. Ф. Бейкън сравнява метода на познанието с фенер, осветяващ пътя на пътник, който върви в тъмното. А друг известен учен и философ от същия период, Р. Декарт, очертава своето разбиране за метода по следния начин: „Под метод имам предвид точни и прости правила, стриктното придържане към които, без излишна загуба на умствена енергия, но постепенно и непрекъснато увеличаване на знанието, допринася за факта, че умът постига истинско познание за всичко, което му е достъпно." Има цяла област на знанието, която специално се занимава с изучаването на методите и която обикновено се нарича методология. Методология буквално означава „изучаване на методи“ (този термин идва от две гръцки думи: „methodos“ - метод и „logos“ - учение). Изучавайки закономерностите на човешката познавателна дейност, методиката разработва на тази основа методи за нейното осъществяване. Най-важната задача на методологията е да изучава произхода, същността, ефективността и други характеристики на методите на познанието.

Развитието на науката на съвременния етап е революционен процес. Старите научни концепции се разрушават, формират се нови концепции, които най-пълно отразяват свойствата и връзките на явленията. Нараства ролята на синтеза и системния подход.

Понятието наука обхваща всички области на научното познание, взети в тяхното органично единство. Техническото творчество е различно от научното. Характеристика на техническите знания е практическото приложение на обективните закони на природата, изобретяването на изкуствени системи. Техническите решения са: кораб и самолет, парен двигател и ядрен реактор, съвременни кибернетични устройства и космически кораби. Такива решения се основават на законите на хидро-, аеро- и термодинамиката, ядрената физика и много други, открити в резултат на научни изследвания.

Науката в своята теоретична част е сферата на духовната (идеална) дейност, която произтича от материалните условия, от производството. Но науката има и обратен ефект върху производството - познатите природни закони са въплътени в различни технически решения.

На всички етапи на научната работа се използва методът на диалектическия материализъм, който осигурява основната насока на изследването. Всички останали методи са разделени на общи методи на научното познание (наблюдение и експеримент, аналогия и хипотеза, анализ и синтез и др.) И частнонаучни (специфични) методи, използвани в тясна област на знанието или в отделна наука. Диалектическите и специфичните научни методи са взаимосвързани в различни техники и логически операции.

Законите на диалектиката разкриват процеса на развитие, неговата природа и посока. В научното творчество методологическата функция на законите на диалектиката се проявява в обосновката и интерпретацията на научните изследвания. Осигурява изчерпателност, последователност и яснота на анализа на цялата разглеждана ситуация. Законите на диалектиката позволяват на изследователя да разработи нови методи и средства за познание и да улесни ориентацията в неизвестно преди това явление.

Категориите на диалектиката (същност и явление, форма и съдържание, причина и следствие, необходимост и случайност, възможност и реалност) улавят важни аспекти на реалния свят. Те показват, че познанието се характеризира с изразяването на универсалното, постоянното, устойчивото и естественото. Чрез философските категории в отделните науки светът изглежда единен, всички явления са взаимосвързани. Например връзката между категориите причина и следствие помага на изследователя да се ориентира правилно в задачите за конструиране на математически модели въз основа на дадени описания на входни и изходни процеси, а връзката между категориите необходимост и случайност - в масата на събитията и факти с помощта на статистически методи. В научното творчество категориите на диалектиката никога не се появяват изолирано. Те са взаимосвързани и взаимозависими. По този начин категорията на същността е важна при идентифицирането на модели в ограничен брой наблюдения, получени в скъп експеримент. При обработката на резултатите от експеримент е от особен интерес да се открият причините за съществуващите модели и да се установят необходимите връзки.

Познаването на причинно-следствените връзки ви позволява да намалите средствата и разходите за труд при провеждане на експерименти.

Когато проектира експериментална инсталация, изследователят предвижда работата на различни непредвидени обстоятелства.

Ролята на диалектиката в научното познание се разкрива не само чрез закони и категории, но и чрез методологически принципи (обективност, познаваемост, детерминизъм). Тези принципи, насочващи изследователите към най-пълно и цялостно отразяване на обективни свойства, връзки, тенденции и закони на познанието в разработваните научни проблеми, са от изключително значение за формирането на мирогледа на изследователите.

Проявата на диалектическия метод в процеса на развитие на науката и научното творчество може да се проследи до връзката на новите статистически методи с принципа на детерминизма. Очертавайки се като един от основните аспекти на материалистичната философия, детерминизмът е доразвит в концепциите на И. Нютон и П. Лаплас. Въз основа на новите научни постижения тази система беше усъвършенствана и вместо недвусмислена връзка между обекти и явления се установи статистически детерминизъм, допускащ случайния характер на връзките. Идеята за статистически детерминизъм се използва широко в различни области на научното познание, отбелязвайки нов етап в развитието на науката. Благодарение на принципа на детерминизма научната мисъл има, по думите на И. П. Павлов, „предсказание и сила“, обяснявайки много събития в логиката на научното изследване.

Важен аспект от диалектиката на научното творчество е предвиждането, което е творческото развитие на теорията на отражението. В резултат на предвидливостта се създава нова система от действия или се откриват неизвестни досега модели. Форсайтът ви позволява да формирате въз основа на натрупаната информация модел на нова ситуация, която все още не съществува в действителност. Правилността на прогнозата се проверява от практиката. На този етап от развитието на науката не е възможно да се представи строга схема, моделираща възможните начини на мислене в научното предвиждане. Въпреки това, когато се извършва научна работа, трябва да се стремим да изградим модел от поне отделни, най-трудоемки фрагменти от изследването, за да прехвърлим някои от функциите на машината.

Изборът на конкретна форма на теоретично описание на физическите явления в научните изследвания се определя от определени първоначални разпоредби. По този начин, когато мерните единици се променят, числените стойности на определяните количества също се променят. Промяната на използваните мерни единици води до появата на други числени коефициенти

в изрази на физични закони, свързващи различни количества. Инвариантността (независимостта) на тези форми на описание е очевидна. Математическите зависимости, които описват наблюдаваното явление, са независими от конкретната референтна система. Използвайки свойството инвариантност, изследователят може да провежда експерименти не само с реално съществуващи обекти, но и със системи, които все още не съществуват в природата и които са създадени от въображението на дизайнера.

Диалектическият метод обръща специално внимание на принципа за единството на теорията и практиката. Като мотиватор и източник на знания, практиката служи и като критерий за достоверността на истината.

Изискванията на практическия критерий не трябва да се приемат буквално. Това не е само директен експеримент, който ви позволява да тествате хипотеза или модел на явление. Резултатите от изследването трябва да отговарят на изискванията на практиката, т.е. помагат за постигане на целите, към които човек се стреми.

Откривайки първия си закон, И. Нютон разбира трудностите, свързани с тълкуването на този закон: във Вселената няма условия, така че силите да не действат върху материално тяло. Много години практическо тестване на закона потвърдиха неговата безупречност.

По този начин диалектическият метод, лежащ в основата на методологията на научното изследване, се проявява не само във взаимодействие с други частни научни методи, но и в процеса на познание. Осветявайки пътя на научното изследване, диалектическият метод посочва посоката на експеримента, определя стратегията на науката, допринасяйки в теоретичен аспект за формулирането на хипотези и теории, а в практически аспект - начини за реализиране на целите на познанието. Като насочва науката да използва цялото богатство от когнитивни техники, диалектическият метод позволява анализ и синтез на решаваните проблеми и прави разумни прогнози за бъдещето.

В заключение цитираме думите на П. Л. Капица, в които комбинацията от диалектическия метод и естеството на научното изследване е перфектно изразена: „... прилагането на диалектиката в областта на природните науки изисква изключително дълбоко познаване на експерименталните факти и тяхното теоретично обобщение сама по себе си не може да даде решение на проблема. Тя е като цигулка на Страдивариус, но за да свириш на нея, трябва да си музикант това ще бъде също толкова разстроено, колкото и обикновена цигулка. Глава 2. Психология на научното творчество

Разглеждайки науката като сложна система, диалектиката не се ограничава до изучаването на взаимодействието на нейните елементи, а разкрива основите на това взаимодействие. Научната дейност като клон на духовното производство включва три основни структурни елемента: работа, обект на познание и познавателни средства. Във взаимната си зависимост тези компоненти образуват единна система и не съществуват извън тази система. Анализът на връзките между компонентите ни позволява да разкрием структурата на научната дейност, централната точка на която е изследователят, т.е. предмет на научно познание.

Безспорен интерес при изучаването на изследователския процес представлява въпросът за психологията на научното творчество. Когнитивният процес се осъществява от конкретни хора и между тези хора съществуват определени социални връзки, които се проявяват по различни начини. Делото на един учен е неделимо от делото на неговите предшественици и съвременници. В трудовете на отделния учен, като в капка вода, се пречупват особеностите на науката на неговото време. Спецификата на научното творчество изисква определени качества на учен, характерни за този конкретен вид познавателна дейност.

Силата, която мотивира човек да знае, трябва да бъде безкористната жажда за знания, удоволствието от процеса на изследване и желанието да бъдем полезни на обществото. Основното в научната работа не е да се стремите към открития, а да изследвате задълбочено и изчерпателно избраната област на знанието. Откритието възниква като страничен елемент от изследването.

Планът на действие на учения, уникалността на решенията, които взема, причините за успехите и неуспехите зависят до голяма степен от фактори като наблюдение, интуиция, упорит труд, творческо въображение и др. Но най-важното е да имате смелостта да вярвате в резултатите си, колкото и да се разминават с общоприетите. Ярък пример за учен, който знае как да пречупи всякакви „психологически бариери“, е създателят на първата космическа технология С. П. Королев.

Движещата сила на научното творчество не трябва да бъде желанието да се направи революция, а любопитството и способността да бъдете изненадани. Има много случаи, когато изненадата, формулирана под формата на парадокс, доведе до открития. Това се случи например, когато А. Айнщайн създаде теорията за гравитацията. Изявлението на А. Айнщайн за това как се правят открития също е интересно: всеки знае, че нещо не може да се направи, но един човек случайно не знае това и затова прави откритие.

От изключителна важност за научното творчество е умението да се радваме на всеки малък успех, както и усещането за красотата на науката, която се крие в логическата хармония и богатството на връзки в изучаваното явление. Концепцията за красота играе важна роля в проверката на правилността на резултатите и в намирането на нови закони. Представлява отражение в нашето съзнание на хармонията, която съществува в природата.

Научният процес е проява на съвкупността от изброените фактори, функция на личността на изследователя.

Задачата на науката е да намери обективни закони на природата и следователно крайният резултат не зависи от личните качества на учения. Но методите на познание могат да бъдат различни; всеки учен стига до решение по свой начин. Известно е, че М.В. Ломоносов, без да използва математически апарат, без нито една формула, успя да открие основния закон за запазване на материята, а неговият съвременник Л. Ойлер мислеше в математически категории. А. Айнщайн предпочиташе хармонията на логическите конструкции, а Н. Бор използваше точни изчисления.

Съвременният учен се нуждае от такива качества като способността да преминава от един тип проблем към друг, способността да прогнозира бъдещото състояние на обекта, който се изучава или значението на всякакви методи, и най-важното, способността да диалектически отрича (като същевременно запазва всичко положително) стари системи, които пречат на качествената промяна в знанието, защото без да се разрушат остарели идеи, е невъзможно да се създадат по-съвършени. В познанието съмнението изпълнява две пряко противоположни функции: от една страна, то е обективна основа за агностицизъм, от друга, то е мощен стимул за познание.

Успехът в научните изследвания често съпътства онези, които гледат на старото знание като условие за напредък. Както показва развитието на науката през последните години, всяко ново поколение учени създава по-голямата част от знанията, натрупани от човечеството. Научната конкуренция с учителите, а не сляпото им подражание, допринася за прогреса на науката. За един ученик идеалът трябва да бъде не толкова съдържанието на знанията, получени от ръководителя, а по-скоро неговите качества като човек, на когото човек иска да подражава.

Към учения се поставят специални изисквания, така че той трябва да се стреми възможно най-бързо да предостави на своите колеги придобитите знания, но да не допуска прибързани публикации; бъдете чувствителни, възприемчиви към новите неща и защитавайте идеите си, независимо колко голяма е опозицията. Той трябва да използва работата на своите предшественици и съвременници, като обръща стриктно внимание на детайлите; възприема като своя първа отговорност образованието на ново поколение учени. Младите учени смятат, че е късмет, ако успеят да преминат чиракуване при магистри на науките, но в същото време трябва да станат независими, да постигнат независимост и да не остават в сянката на своите учители.

Напредъкът на науката, характерен за нашето време, доведе до нов стил на работа. Появи се романтиката на колективната работа, а основният принцип на организиране на съвременните научни изследвания е тяхната комплексност. Нов тип учен е учен-организатор, ръководител на голям научен колектив, способен да управлява процеса на решаване на сложни научни проблеми.

Показатели за чистотата на моралния характер на изключителни учени винаги са били: изключителна добросъвестност, принципно отношение към избора на посока на изследване и получените резултати. Следователно последният авторитет в науката е обществената практика, чиито резултати са по-високи от мненията на най-големите авторитети.

Глава 3. Общи научни методи на изследване

Процесът на познание като основа на всяко научно изследване е сложен диалектичен процес на постепенно възпроизвеждане в човешкото съзнание на същността на процесите и явленията от заобикалящата го действителност. В процеса на познание човек овладява света, трансформира го, за да подобри живота си. Движещата сила и крайната цел на знанието е практиката, която трансформира света въз основа на собствените си закони.

Теорията на познанието е учение за законите на процеса на опознаване на околния свят, методите и формите на този процес, за истината, критериите и условията за нейната надеждност. Теорията на познанието е философската и методологическа основа на всяко научно изследване и затова всеки начинаещ изследовател трябва да знае основите на тази теория. Методологията на научното изследване е учението за принципите на изграждане, формите и методите на научното познание.

Прякото съзерцание е първият етап от процеса на познание, неговият сетивен (жив) етап и е насочен към установяване на факти и експериментални данни. С помощта на усещанията, възприятията и представите се създава понятие за явленията и обектите, което се проявява като форма на знание за тях.

На етапа на абстрактното мислене широко се използват математически апарати и логически заключения. Този етап позволява на науката да погледне напред в царството на неизвестното, да направи важни научни открития и да получи полезни практически резултати.

Практиката и човешката производствена дейност са най-висшата функция на науката, критерий за надеждността на заключенията, получени на етапа на абстрактно теоретично мислене, важен етап в процеса на познание. Тя ви позволява да установите обхвата на приложение на получените резултати и да ги коригирате. Въз основа на него се създава по-правилна представа. Разгледаните етапи на процеса на научно познание характеризират общите диалектически принципи на подхода към изучаването на законите на развитието на природата и обществото. В конкретни случаи този процес се осъществява с помощта на определени методи на научно изследване. Изследователският метод е набор от техники или операции, които улесняват изучаването на заобикалящата реалност или практическото прилагане на всяко явление или процес. Методът, използван в научните изследвания, зависи от естеството на обекта, който се изучава, например методът на спектралния анализ се използва за изследване на излъчващи тела.

Методът на изследване се определя от наличния изследователски инструментариум за даден период. Изследователските методи и инструменти са тясно свързани и взаимно стимулират развитието.

Във всяко научно изследване могат да се разграничат две основни нива: 1) емпирично, на което протича процесът на сетивно възприятие, установяване и натрупване на факти; 2) теоретичен, при който се постига синтез на знания, проявяващ се най-често под формата на създаване на научна теория. В тази връзка общонаучните методи на изследване се разделят на три групи:

1) методи на емпирично изследване;

2) методи на теоретично ниво на изследване;

3) методи на емпирични и теоретични нива на изследване - универсални научни методи.

Емпиричното ниво на изследване е свързано с извършване на експерименти и наблюдения, поради което ролята на сетивните форми на отражение на околния свят тук е голяма. Основните методи на емпирично изследване включват наблюдение, измерване и експеримент.

Наблюдението е целенасочено и организирано възприемане на обекта на изследване, което позволява да се получи първичен материал за неговото изучаване. Този метод се използва както самостоятелно, така и в комбинация с други методи. По време на процеса на наблюдение няма пряко въздействие на наблюдателя върху обекта на изследване. По време на наблюденията се използват широко различни устройства и инструменти.

За да бъде едно наблюдение плодотворно, то трябва да отговаря на редица изисквания.

1. Трябва да се провежда за конкретна, ясно дефинирана задача.

2. Преди всичко трябва да се разгледат аспектите на явлението, които интересуват изследователя.

3. Наблюдението трябва да е активно.

4. Трябва да търсим определени характеристики на явлението, необходимите обекти.

5. Наблюдението трябва да се извършва съгласно разработения план (схема).

Измерването е процедура за определяне на числената стойност на характеристиките на изследваните материални обекти (маса, дължина, скорост, сила и др.). Измерванията се извършват с помощта на подходящи измервателни уреди и се свеждат до сравняване на измерената стойност с референтна стойност. Измерванията осигуряват доста точни количествени дефиниции на описанието на свойствата на обектите, като значително разширяват познанията за заобикалящата реалност.

Измерването с инструменти и инструменти не може да бъде абсолютно точно. В тази връзка по време на измерванията се отдава голямо значение на оценката на грешката на измерването.

Експериментът е система от операции, въздействия и наблюдения, насочени към получаване на информация за даден обект по време на изследователски тестове, които могат да се извършват в естествени и изкуствени условия, когато естеството на процеса се променя.

Експериментът се използва на последния етап от изследването и е критерий за истинността на теориите и хипотезите. От друга страна, експериментът в много случаи е източник на нови теоретични концепции, разработени на базата на експериментални данни.

Експериментите могат да бъдат пълномащабни, моделни или компютърно базирани. Естественият експеримент изучава явления и обекти в тяхното естествено състояние. Модел - симулира тези процеси, позволява ви да изучавате по-широк спектър от промени в определящите фактори.

В машиностроенето широко се използват както пълномащабни, така и компютърни експерименти. Компютърният експеримент се основава на изследването на математически модели, които описват реален процес или обект.

На теоретичното ниво на изследване се използват такива общи научни методи като идеализация, формализация, приемане на хипотеза и създаване на теория.

Идеализацията е мислено създаване на обекти и условия, които не съществуват в действителност и не могат да бъдат създадени практически. Това дава възможност да се лишат реалните обекти от някои от присъщите им свойства или да им се придаде умствено нереални свойства, което позволява да се получи решение на проблема в неговата окончателна форма. Например в технологията на машиностроенето широко се използва концепцията за абсолютно твърда система, идеален процес на рязане и т.н. Естествено всяка идеализация е легитимна само в определени граници.

Формализацията е метод за изучаване на различни обекти, при който основните модели на явления и процеси се показват в символна форма с помощта на формули или специални символи. Формализацията осигурява обобщен подход към решаването на различни проблеми, позволява да се формират иконични модели на обекти и явления, да се установяват естествени връзки между изучаваните факти. Символиката на изкуствените езици дава краткост и яснота на записа на значенията и не позволява двусмислени тълкувания, които са невъзможни в обикновения език.

Хипотезата е научно обоснована система от изводи, чрез която въз основа на редица фактори се прави заключение за съществуването на обект, връзка или причина за дадено явление. Хипотезата е форма на преход от факти към закони, преплитане на всичко надеждно и фундаментално проверимо. Поради своя вероятностен характер, една хипотеза изисква тестване, след което се модифицира, отхвърля или се превръща в научна теория.

В своето развитие хипотезата преминава през три основни етапа. На етапа на емпиричното познание се натрупва фактически материал и въз основа на него се правят определени предположения. След това, на базата на направените предположения, се развива хипотеза - формира се хипотеза. На последния етап хипотезата се проверява и изяснява. Така основата за превръщането на една хипотеза в научна теория е практиката.

Теорията представлява висша форма на обобщаване и систематизиране на знанията. Той описва, обяснява и прогнозира набор от явления в определена област от реалността. Създаването на теория се основава на резултатите, получени на емпирично ниво на изследване. След това тези резултати се подреждат на теоретично ниво на изследване и се привеждат в стройна система, обединена от обща идея. Впоследствие, използвайки тези резултати, се излага хипотеза, която след успешна проверка от практиката се превръща в научна теория. Така, за разлика от хипотезата, теорията има обективна основа.

Новите теории имат няколко основни изисквания. Една научна теория трябва да е адекватна на описвания обект или явление, т.е. трябва да ги възпроизведе правилно. Теорията трябва да отговаря на изискването за пълнота на описанието на някаква област от реалността. Теорията трябва да е в съответствие с емпиричните данни. В противен случай той трябва да бъде подобрен или отхвърлен.

В развитието на една теория може да има два независими етапа: еволюционен, когато теорията запазва своята качествена сигурност, и революционен, когато се променят нейните основни изходни принципи, компоненти на математическия апарат и методология. По същество този скок е създаването на нова теория; той се случва, когато възможностите на старата теория са изчерпани.

Една идея действа като първоначална мисъл, която обединява понятията и съжденията, включени в теорията, в една цялостна система. Той отразява основния модел, залегнал в основата на теорията, докато други концепции отразяват някои съществени аспекти и аспекти на този модел. Идеите могат не само да послужат като основа на една теория, но и да свържат редица теории в наука, отделна област на знанието.

Законът е теория, която е много надеждна и потвърдена от множество експерименти. Законът изразява общи отношения и връзки, които са характерни за всички явления от дадена серия или клас. Тя съществува независимо от съзнанието на хората.

На теоретично и емпирично ниво на изследване се използват анализ, синтез, индукция, дедукция, аналогия, моделиране и абстракция.

Анализът е метод на познание, който се състои в умственото разделяне на обекта на изследване или явление на съставни, по-прости части и идентифициране на неговите отделни свойства и връзки. Анализът не е крайната цел на изследването.

Синтезът е метод на познание, състоящ се в мислено свързване на връзки между отделни части на сложно явление и познаване на цялото в неговото единство. Разбирането на вътрешната структура на даден обект се постига чрез синтеза на феномена. Синтезът допълва анализа и е в неразривно единство с него. Без изучаване на частите е невъзможно да се познае цялото; без изучаване на цялото чрез синтез е невъзможно да се разберат напълно функциите на частите в цялото.

В природните науки анализът и синтезът могат да се извършват не само теоретически, но и практически: действително се разчленяват и комбинират изследваните обекти, установява се техният състав, връзки и т.н.

Преходът от анализ на фактите към теоретичен синтез се осъществява с помощта на специални методи, сред които най-важни са индукцията и дедукцията.

Индукцията е метод за преминаване от познаване на отделни факти към общо познание, емпирично обобщение и установяване на обща позиция, отразяваща закон или друга съществена връзка.

Индуктивният метод намира широко приложение при извеждане на теоретични и емпирични формули в теорията на металообработката.

Индуктивният метод за преминаване от частното към общото може да се използва успешно само ако е възможно да се проверят получените резултати или да се проведе специален контролен експеримент.

Дедукцията е метод за преминаване от общи разпоредби към частни, получаване на нови истини от известни истини с помощта на законите и правилата на логиката. Важно правило за дедукция е следното: „Ако твърдение A предполага твърдение B и твърдение A е вярно, тогава твърдение B също е вярно.“

Индуктивните методи са важни в науките, където преобладават експериментът, неговото обобщение и разработването на хипотези. Дедуктивните методи се използват предимно в теоретичните науки. Но научни доказателства могат да бъдат получени само ако има тясна връзка между индукцията и дедукцията. Ф. Енгелс в това отношение изтъква: „Индукцията и дедукцията са свързани помежду си по същия необходим начин като синтеза и анализа... Трябва да се опитаме да приложим всеки на мястото му, да не изпускаме от поглед връзката им с всеки друго, тяхното взаимно допълване."

Аналогията е метод на научно изследване, при който знанията за неизвестни обекти и явления се постигат въз основа на сравнение с общите характеристики на обекти и явления, които са известни на изследователя.

Същността на извода по аналогия е следната: нека явление А е със знаци X1, X2, X3, ..., Xn, Xn+1, а явление B е със знаци X1, X2, X3, ..., Xn. Следователно можем да приемем, че явление B също има характеристиката Xn+1. Това заключение въвежда вероятностен характер. Вероятността за получаване на вярно заключение може да се увеличи, ако има голям брой подобни характеристики в сравняваните обекти и ако има дълбока връзка между тези характеристики.

Моделирането е метод на научно познание, който се състои в замяната на обекта или явлението, което се изучава, със специален модел, който възпроизвежда основните характеристики на оригинала, и неговото последващо изследване. По този начин при моделиране се провежда експеримент върху модел и резултатите от изследването се разширяват до оригинала чрез специални методи.

Моделите могат да бъдат физически или математически. В тази връзка се прави разлика между физическо и математическо моделиране.

При физическото моделиране моделът и оригиналът имат една и съща физическа природа. Всяка експериментална постановка е физически модел на процес. Създаването на експериментални установки и обобщаването на резултатите от физическите експерименти се извършват на базата на теорията на подобието.

При математическото моделиране моделът и оригиналът могат да имат една и съща или различна физическа природа. В първия случай явление или процес се изучава въз основа на неговия математически модел, който е система от уравнения със съответните условия на еднозначност; във втория фактът, че математическото описание на явления от различно физическо естество е идентично във външна форма се използва.

Абстракцията е метод на научно познание, който се състои в умствена абстракция от редица свойства, връзки, отношения на обекти и избор на няколко свойства или характеристики, които представляват интерес за изследователя.

Абстракцията ни позволява да заместим в човешкото съзнание сложен процес, който въпреки това характеризира най-съществените характеристики на обект или явление, което е особено важно за формирането на много понятия. Глава 4. Основни етапи на изпълнение и прогнозиране на научните изследвания

Като се има предвид изследователската работа, можем да разграничим фундаментални и приложни изследвания, както и развитие и развитие.

Първият етап от научното изследване е подробен анализ на текущото състояние на разглеждания проблем. Извършва се на базата на търсене на информация с широкото използване на компютри. Въз основа на резултатите от анализа се съставят рецензии и резюмета, прави се класификация на основните направления и се поставят конкретни цели на изследването.

Вторият етап на научното изследване се свежда до решаване на проблемите, поставени на първия етап, с помощта на математическо или физическо моделиране, както и комбинация от тези методи.

Третият етап от научното изследване е анализът на получените резултати и тяхното представяне. Прави се съпоставка на теория и експеримент, анализира се ефективността на изследването и се дава възможност за несъответствия.

На съвременния етап от развитието на науката прогнозирането на научни открития и технически решения е от особено значение.

В научно-техническото прогнозиране се разграничават три интервала: прогнози на първи, втори и трети ешелон. Прогнозите от първо ниво са предназначени за 15-20 години и се съставят въз основа на установените тенденции в развитието на науката и технологиите. През този период се наблюдава рязко увеличаване на броя на учените и обема на научната и техническата информация, цикълът на науката и производството е завършен и ново поколение учени ще излезе начело. Прогнозите от второ ниво обхващат период от 40-50 години на базата на качествени оценки, тъй като през тези години обемът на концепциите, теориите и методите, приети в съвременната наука, практически ще се удвои. Целта на тази прогноза, основана на широка система от научни идеи, не са икономическите възможности, а основните закони и принципи на естествената наука. За прогнози от трето ниво, които са хипотетични по природа, се определят периоди от 100 години или повече. През такъв период може да настъпи радикална трансформация на науката и да се появят научни идеи, много аспекти на които все още не са известни. Тези прогнози се основават на творческото въображение на видни учени, отчитайки най-общите закони на естествената наука. Историята ни е донесла достатъчно примери, когато хората са можели да предвидят настъпването на важни събития.

Форсайти М.В. Ломоносов, Д.И. Менделеев, К.Е. Циолковски и други големи учени се основаваха на дълбок научен анализ.

Прогнозата има три части: разпространение на вече въведени иновации; внедряване на постижения, които са излезли извън стените на лабораториите; посока на фундаменталните изследвания. Прогнозата за науката и технологиите се допълва от оценка на социалните и икономическите последици от тяхното развитие. При прогнозиране се използват статистически и евристични методи за прогнозиране на експертни оценки. Статистическите методи включват изграждане на прогнозен модел въз основа на наличния материал, който позволява да се екстраполират тенденциите, наблюдавани в миналото, в бъдещето. Получените времеви редове се използват в практиката поради тяхната простота и достатъчна надеждност на прогнозите за кратки периоди от време. Тоест, статистически методи, които позволяват да се определят средни стойности, характеризиращи целия набор от изследвани субекти. „Използвайки статистически метод, не можем да предвидим поведението на отделен индивид в популация. Можем само да предвидим вероятността той да се държи по някакъв определен начин. Статистическите закони могат да се прилагат само към големи популации, но не и към отделните индивиди формиращи тези популации" (А. Айнщайн, Л. Инфелд).

Евристичните методи се основават на прогнозиране чрез интервюиране на висококвалифицирани специалисти (експерти) в тясна област на науката, технологиите и производството.

Характерна черта на съвременната естествознание е също така, че методите на изследване все повече влияят върху нейните резултати.

Глава 5. Приложение на математическите методи на изследване

в естествените науки

Математиката е наука, която се намира като че ли на границата на естествената наука. В резултат на това понякога се разглежда в рамките на концепциите на съвременната естествена наука, но повечето автори го извеждат извън тази рамка. Математиката трябва да се разглежда заедно с други естественонаучни понятия, тъй като тя е играла обединяваща роля за отделните науки в продължение на много векове. В тази роля математиката допринася за формирането на устойчиви връзки между естествените науки и философията.

История на математиката

През хилядолетията на своето съществуване математиката измина дълъг и сложен път, по време на който нейната природа, съдържание и стил на представяне многократно се променят. От примитивното изкуство на изчисленията математиката се превърна в широка научна дисциплина със собствен предмет на изследване и специфичен метод на изследване. Тя разработи свой собствен език, много икономичен и прецизен, който се оказа изключително ефективен не само в математиката, но и в много области на нейните приложения.

Примитивният математически апарат от онези далечни времена се оказа недостатъчен, когато астрономията започна да се развива и пътуването на дълги разстояния изискваше методи за ориентация в космоса. Жизнената практика, включително практиката за развитие на природните науки, стимулира по-нататъшното развитие на математиката.

В Древна Гърция е имало школи, в които математиката се е изучавала като логично развита наука. То, както пише Платон в своите произведения, трябва да бъде насочено към познаване не на „всичко“, а на „съществуване“. Човечеството е осъзнало значението на математическите знания като такива, независимо от задачите на конкретната практика.

Предпоставките за нов бърз подем и последващ все по-голям прогрес на математическите знания са създадени от ерата на морските пътешествия и развитието на манифактурното производство. Ренесансът, който даде на света невероятен разцвет на изкуството, предизвика и развитието на точните науки, включително математиката, и се появи учението на Коперник. Църквата яростно се бори срещу прогреса на естествените науки.

Последните три века донесоха много идеи и резултати в математиката, както и възможност за по-пълно и задълбочено изследване на природните явления. Съдържанието на математиката непрекъснато се променя. Това е естествен процес, тъй като докато изучаваме природата, развиваме технологиите, икономиката и други области на знанието, възникват нови проблеми, за които предишните математически концепции и методи на изследване не са достатъчни. Има нужда от по-нататъшно усъвършенстване на математическата наука, разширяване на арсенала от нейните изследователски инструменти.

Приложна математика

Астрономите и физиците по-рано от другите разбраха, че математическите методи за тях са не само методи за изчисление, но и един от основните начини за проникване в същността на законите, които изучават. В наше време много науки и области на естествените науки, които доскоро бяха далеч от използването на математически средства, сега са интензивно

Те ще се втурнат да ги настигнат. Причината за такова внимание към математиката е че качественото изследване на природните явления, технологиите и икономиката често е недостатъчно. Как можете да създадете автоматично работеща машина, ако имате само общи идеи за продължителността на последействието на предаваните импулси върху елементите? Как може да се автоматизира процесът на топене на стомана или крекинг на нефт, без да се познават точните количествени закони на тези процеси? Ето защо автоматизацията предизвиква по-нататъшно развитие на математиката, усъвършенствайки нейните методи за решаване на огромен брой нови и трудни проблеми.

Ролята на математиката в развитието на други науки и в практическите области на човешката дейност не може да бъде установена завинаги. Променят се не само проблемите, които изискват бързо разрешаване, но и естеството на решаваните проблеми. Създавайки математически модел на реален процес, ние неизбежно го опростяваме и изучаваме само неговата приблизителна схема. С усъвършенстването на познанията ни и изясняването на ролята на неуточнените досега фактори, математическото описание на процеса може да бъде направено по-пълно. Процедурата по изясняване не може да бъде ограничена, както не може да бъде ограничено самото развитие на знанието. Математизирането на науката не се състои в изключване на наблюдението и експеримента от процеса на познание. Те са незаменими компоненти на пълноценното изследване на явленията от света около нас. Смисълът на математизирането на знанието е от точно формулирани изходни предпоставки да се изведат недостъпни за прякото наблюдение следствия; използвайки математическия апарат, не само описват установени факти, но и предсказват нови модели, предсказват хода на явленията и по този начин получават способността да ги контролират.

Математизирането на нашите знания се състои не само в използването на готови математически методи и резултати, но и в започването на търсенето на онзи специфичен математически апарат, който би ни позволил най-пълно да опишем кръга от интересуващи ни явления и да изведем нови следствия от това описание, за да се използват уверено характеристиките на тези явления на практика. Това се случи в момент, когато изучаването на движението стана спешна необходимост, а Нютон и Лайбниц завършиха създаването на принципите на математическия анализ. Този математически апарат все още е един от основните инструменти на приложната математика. В наши дни развитието на теорията на управлението доведе до редица изключителни математически изследвания, които полагат основите за оптимално управление на детерминистични и случайни процеси.

Двадесети век драматично промени представите за приложната математика. Ако по-рано арсеналът на приложната математика включваше аритметика и елементи на геометрията, тогава осемнадесети и деветнадесети век добавиха към тях мощни методи за математически анализ. В наше време е трудно да се посочи поне един значим клон на съвременната математика, който в една или друга степен да не намери приложение в големия океан от приложни проблеми. Математиката е инструмент за разбиране на природата и нейните закони.

При решаването на практически проблеми се разработват общи техники, които позволяват да се обхване широк кръг от различни въпроси. Този подход е особено важен за прогреса на науката. Това е от полза не само за тази област на приложения, но и за всички останали и на първо място за самата теоретична математика. Именно този подход към математиката кара човек да търси нови методи, нови концепции, които могат да покрият нов кръг от проблеми; той разширява полето на математическите изследвания. Последните десетилетия ни дадоха много примери от този род. За да се убедим в това, достатъчно е да си припомним появата в математиката на такива сега централни клонове като теорията на случайните процеси, теорията на информацията, теорията за оптимално управление на процесите, теорията на масовото обслужване и редица области, свързани с електрониката компютри.

Математиката е езикът на науката

За първи път великият Галилео Галилей каза ясно и ясно за математиката, като език на науката, преди четиристотин години: „Философията е написана в грандиозна книга, която винаги е отворена за всеки - говоря за природата. Но само тези, които са се научили да го разбират, могат да го разберат.” Езикът и знаците, с които е написан, са написани на математически език, а знаците са неговите математически формули. Няма съмнение, че оттогава науката е постигнала огромен напредък и математиката е неин верен помощник. Без математиката много напредък в науката и технологиите просто биха били невъзможни. Не напразно един от водещите физици, В. Хайзенберг, описва мястото на математиката в теоретичната физика по следния начин: „Основният език, който се развива в процеса на научно усвояване на фактите, обикновено е езикът на математиката в теоретичната физика, а именно математическа схема, която позволява на физиците да предскажат резултатите от бъдещи експерименти."

За да общуват и изразяват мислите си, хората са създали най-великото говоримо средство - живият говорим език и неговият писмен запис. Езикът не остава непроменен, той се адаптира към условията на живот, обогатява се с речник и развива нови средства за изразяване на най-фините нюанси на мисълта.

В науката яснотата и точността в изразяването на мислите са особено важни. Научното изложение трябва да е кратко, но съвсем определено. Ето защо науката е длъжна да развие свой собствен език, способен да предаде нейните особености възможно най-точно. Известният френски физик Луи дьо Бройл каза прекрасно: „... където може да се приложи математически подход към проблемите, науката е принудена да използва специален език, символичен език, един вид стенограма за абстрактна мисъл, чиито формули, когато е правилно написано, очевидно не оставяйте. Няма място за несигурност или неточно тълкуване." Но трябва да добавим към това, че математическата символика не само не оставя място за неточност на изразяването и неясно тълкуване, математическата символика също така позволява автоматизирането на изпълнението на тези действия, които са необходими за получаване на заключения.

Математическата символика ви позволява да намалите записването на информация, което я прави видима и удобна за последваща обработка.

През последните години се появи нова линия в развитието на формализирани езици, свързана с компютърните технологии и използването на електронни компютри за управление на производствените процеси. Необходимо е да се общува с машината, необходимо е да й се предостави възможност във всеки един момент самостоятелно да избира правилното действие при дадените условия. Но машината не разбира обикновената човешка реч; трябва да „говорите“ с нея на език, който тя разбира. Този език не трябва да позволява несъответствия, двусмислие, недостатъчност или прекомерна излишност на предоставената информация. В момента са разработени няколко езикови системи, с помощта на които машината недвусмислено възприема предадената й информация и действа, като взема предвид текущата ситуация. Това прави електронните компютри толкова гъвкави при извършване на сложни изчислителни и логически операции.

Използване на математически метод и математически резултат

Няма природни явления, технически или социални процеси, които биха били обект на изучаване на математиката, но не биха били свързани с физически, биологични, химични, инженерни или социални явления. Всяка естествена научна дисциплина: биология и физика, химия и психология - се определя от материалните особености на нейния предмет, специфичните особености на областта от реалния свят, която изучава. Самият обект или явление може да бъде изследван с различни методи, включително математически, но променяйки методите, ние все още оставаме в границите на тази дисциплина, тъй като съдържанието на тази наука е истинският обект, а не методът на изследване. За математиката материалният предмет на изследването не е от решаващо значение, важен е използвания метод. Например тригонометричните функции могат да се използват както за изследване на осцилаторно движение, така и за определяне на височината на недостъпен обект. Какви явления от реалния свят могат да бъдат изследвани с помощта на математическия метод? Тези явления се определят не от тяхната материална природа, а изключително от техните формални структурни свойства и преди всичко от количествените отношения и пространствени форми, в които съществуват.

Математическият резултат има свойството, че не само може да се използва при изследване на едно конкретно явление или процес, но и да се използва за изследване на други явления, чиято физическа природа е фундаментално различна от разгледаните по-рано. По този начин правилата на аритметиката са приложими в икономически проблеми, в технологични процеси, при решаване на селскостопански проблеми и в научни изследвания.

Математиката като творческа сила има за цел разработването на общи правила, които трябва да се използват в множество специални случаи. Този, който създава тези правила, създава нещо ново, създава. Всеки, който прилага готови правила в самата математика, вече не създава, а създава нови стойности в други области на знанието с помощта на математически правила. В наши дни интерпретационните данни от космически изображения, както и информацията за състава и възрастта на скалите, геохимичните, географските и геофизичните аномалии се обработват с помощта на компютър. Няма съмнение, че използването на компютри в геоложките изследвания оставя тези изследвания геологични. Принципите на работа на компютъра и тяхната математическа поддръжка са разработени, без да се отчита възможността за използването им в интерес на геоложката наука. Самата тази възможност се определя от факта, че структурните свойства на геоложките данни са в съответствие с логиката на определени компютърни програми.

Математическите концепции са взети от и свързани с реалния свят. По същество това обяснява удивителната приложимост на резултатите от математиката към явленията на заобикалящия ни свят.

Математиката, преди да изучава каквото и да е явление със собствени методи, създава своя математически модел, т.е. изброява всички характеристики на явлението, които ще бъдат взети предвид. Моделът принуждава изследователя да избере онези математически инструменти, които ще му позволят да предаде адекватно характеристиките на изучаваното явление и неговата еволюция.

Да вземем за пример модел на планетарна система. Слънцето и планетите се разглеждат като материални точки със съответните маси. Взаимодействието на всеки две точки се определя от силата на привличане между тях. Моделът е прост, но повече от триста години предава с голяма точност характеристиките на движението на планетите от Слънчевата система.

Математическите модели се използват при изследване на биологични и физически природни явления.

Математика и околна среда

Навсякъде сме заобиколени от движение, променливи и техните взаимоотношения. Различните видове движение и техните модели са основният обект на изследване на конкретни науки: физика, геология, биология, социология и др. Следователно прецизният език и съответните методи за описване и изучаване на променливи величини се оказаха необходими във всички области на знанието приблизително в същата степен, както числата и аритметиката са необходими при описанието на количествените зависимости. Математическият анализ формира основата на езика и математическите методи за описание на променливи и техните взаимоотношения. Днес без математически анализ е невъзможно не само да се изчислят космическите траектории, работата на ядрените реактори, движението на океанските вълни и моделите на развитие на циклони, но и икономично управление на производството, разпределението на ресурсите, организацията на технологичните процеси, прогнозирането на хода на химични реакции или промени в броя на различните видове животни и растения, свързани помежду си в природата, защото всичко това са динамични процеси.

Едно от най-интересните приложения на съвременната математика се нарича теория на катастрофите. Негов създател е един от най-изтъкнатите световни математици Рене Том. Теорията на Том е по същество математическа теория на процесите със "скокове". Това показва, че появата на „скокове“ в непрекъснати системи може да бъде описана математически и промените в типа могат да бъдат предвидени качествено. Модели, изградени въз основа на теорията на катастрофите, вече са довели до полезни прозрения в много случаи от реалния живот: във физиката (пример е разбиването на вълни във водата), физиологията (действието на сърдечните контракции или нервните импулси) и социалните науки. Перспективите за приложение на тази теория, най-вероятно в биологията, са огромни.

Математиката направи възможно справянето с други практически въпроси, които изискваха не само използването на съществуващите математически инструменти, но и развитието на самата математическа наука.

Подобни документи

Емпирични, теоретични и производствено-технически форми на научно познание. Използването на специални методи (наблюдение, измерване, сравнение, експеримент, анализ, синтез, индукция, дедукция, хипотеза) и частнонаучни методи в естествените науки.

резюме, добавено на 13.03.2011 г


Същността на принципа на системността в естествознанието. Описание на екосистемата на сладководно тяло, широколистна гора и нейните бозайници, тундра, океан, пустиня, степ, дерета. Научни революции в естествените науки. Общи методи на научно познание.

тест, добавен на 20.10.2009 г


Изследване на понятието научна революция, глобална промяна в процеса и съдържанието на системата от научно познание. Геоцентричната система на света на Аристотел. Изследвания на Николай Коперник. Законите на Йоханес Кеплер за движението на планетите. Основните постижения на И. Нютон.

презентация, добавена на 26.03.2015 г


Основни методи за изолиране и изследване на емпиричен обект. Наблюдение на емпирично научно познание. Техники за получаване на количествена информация. Методи, които включват работа с получената информация. Научни факти на емпиричните изследвания.

резюме, добавено на 03/12/2011


Методология на естествознанието като система от човешка познавателна дейност. Основни методи на научно изследване. Общи научни подходи като методологични принципи на познаване на интегрални обекти. Съвременни тенденции в развитието на природознанието.

резюме, добавено на 06/05/2008


Синергетиката като теория за самоорганизиращите се системи в съвременния научен свят. История и логика на възникване на синергетичния подход в естествените науки. Влиянието на този подход върху развитието на науката. Методологическо значение на синергетиката в съвременната наука.

резюме, добавено на 27.12.2016 г


Сравнение, анализ и синтез. Основните постижения на научно-техническата революция. Концепцията на Вернадски за ноосферата. Произходът на живота на земята, основни принципи. Екологични проблеми на Курганската област. Значението на естествознанието за социално-икономическото развитие на обществото.

тест, добавен на 26.11.2009 г


Същността на процеса на природонаучното познание. Специални форми (страни) на научното познание: емпирични, теоретични и производствено-технически. Ролята на научния експеримент и математическия изследователски апарат в системата на съвременното естествознание.

доклад, добавен на 02/11/2011


Приложение на математическите методи в естествените науки. Периодичен закон D.I. Менделеев, неговата съвременна формулировка. Периодични свойства на химичните елементи. Теория на структурата на атома. Основни видове екосистеми според техния произход и източник на енергия.

резюме, добавено на 03/11/2016


Развитието на науката през ХХ век. под влияние на революцията в естествознанието в началото на 19–20 век: открития, тяхното практическо приложение – телефон, радио, кино, промени във физиката, химията, развитие на интердисциплинарни науки; Психика, интелигентност във философските теории.

Методите на науката са набор от техники и операции за практическо и теоретично познание на действителността.

Изследователските методи оптимизират човешките дейности и ги оборудват с най-рационалните начини за организиране на дейностите. A.P. Садохин, в допълнение към подчертаването на нивата на познание при класифицирането на научните методи, взема предвид критерия за приложимост на метода и идентифицира общи, специални и частни методи на научно познание. Избраните методи често се комбинират и съчетават по време на изследователския процес.

Общите методи на познание са свързани с всяка дисциплина и позволяват да се свържат всички етапи на процеса на познание. Тези методи се използват във всяка област на изследване и позволяват да се идентифицират връзките и характеристиките на изследваните обекти. В историята на науката изследователите включват метафизични и диалектически методи сред тези методи. Частните методи на научно познание са методи, използвани само в определен клон на науката. Различните методи на естествените науки (физика, химия, биология, екология и др.) са специфични по отношение на общия диалектически метод на познание. Понякога частните методи могат да се използват извън клоновете на природните науки, в които са възникнали.

Например физични и химични методи се използват в астрономията, биологията и екологията. Често изследователите прилагат набор от взаимосвързани частни методи за изучаване на един предмет. Например, екологията използва едновременно методите на физиката, математиката, химията и биологията. Отделни методи на познание са свързани със специални методи. Специални методи изследват определени характеристики на обекта, който се изследва. Те могат да се проявяват на емпирично и теоретично ниво на познанието и да бъдат универсални.

Сред специалните емпирични методи на познание са наблюдението, измерването и експериментът.

Наблюдението е целенасочен процес на възприемане на обекти от реалността, сетивно отражение на обекти и явления, по време на който човек получава първична информация за света около него. Следователно изследването най-често започва с наблюдение и едва след това изследователите преминават към други методи. Наблюденията не са свързани с някаква теория, но целта на наблюдението винаги е свързана с някаква проблемна ситуация.

Наблюдението предполага наличието на определен изследователски план, допускане, което подлежи на анализ и проверка. Наблюденията се използват там, където не могат да се извършат преки експерименти (във вулканологията, космологията). Резултатите от наблюдението се записват в описание, като се отбелязват онези признаци и свойства на изучавания обект, които са предмет на изследване. Описанието трябва да бъде максимално пълно, точно и обективно. Описанията на резултатите от наблюденията съставляват емпиричната основа на науката, на тяхна база се създават емпирични обобщения, систематизация и класификация.

Измерването е определянето на количествени стойности (характеристики) на изследваните аспекти или свойства на обект с помощта на специални технически устройства. Важна роля в изследването играят мерните единици, с които се сравняват получените данни.

Експериментът е метод на познание, чрез който се изучават явления от действителността при контролирани и контролирани условия. Различава се от наблюдението чрез намеса в изучавания обект, тоест дейност по отношение на него. При провеждане на експеримент изследователят не се ограничава с пасивно наблюдение на явленията, а съзнателно се намесва в естествения ход на тяхното протичане, като влияе пряко върху изследвания процес или променя условията, в които протича този процес.

Развитието на естествените науки повдига проблема за строгостта на наблюдението и експеримента. Факт е, че те се нуждаят от специални инструменти и устройства, които напоследък са станали толкова сложни, че сами започват да влияят върху обекта на наблюдение и експеримент, което според условията не би трябвало да е така. Това се отнася преди всичко за изследванията в областта на физиката на микросвета (квантова механика, квантова електродинамика и др.).

Аналогията е метод на познание, при който прехвърлянето на знания, получени по време на разглеждането на всеки един обект, се случва към друг, по-малко проучен и в момента се изучава. Методът на аналогията се основава на сходството на обектите по редица характеристики, което позволява да се получат напълно надеждни знания за изучавания предмет.

Използването на метода на аналогията в научното познание изисква известно внимание. Тук е изключително важно ясно да се идентифицират условията, при които той работи най-ефективно. Въпреки това, в случаите, когато е възможно да се разработи система от ясно формулирани правила за прехвърляне на знания от модел към прототип, резултатите и заключенията с помощта на метода на аналогията придобиват доказателствена сила.

Анализът е метод на научно познание, който се основава на процедурата на умствено или реално разделяне на обект на неговите съставни части. Разчленяването има за цел да премине от изследване на цялото към изучаване на неговите части и се извършва чрез абстрахиране от връзката на частите помежду си.

Синтезът е метод на научно познание, който се основава на процедурата за комбиниране на различни елементи от даден предмет в едно цяло, система, без която наистина научното познание на този предмет е невъзможно. Синтезът действа не като метод за конструиране на цялото, а като метод за представяне на цялото под формата на единство от знания, получени чрез анализ. При синтеза има не просто обединяване, а обобщение на аналитично установените и изследвани признаци на обекта. Положенията, получени в резултат на синтеза, са включени в теорията на обекта, която, обогатена и усъвършенствана, определя пътя на новите научни изследвания.

Индукцията е метод на научно познание, който е формулиране на логическо заключение чрез обобщаване на наблюдения и експериментални данни.
Дедукцията е метод на научно познание, който се състои в прехода от определени общи предпоставки към конкретни резултати и последствия.
Решаването на всеки научен проблем включва излагане на различни предположения, предположения и най-често повече или по-малко обосновани хипотези, с помощта на които изследователят се опитва да обясни факти, които не се вписват в старите теории. В несигурни ситуации възникват хипотези, чието обяснение става релевантно за науката. Освен това на нивото на емпиричното познание (както и на нивото на неговото обяснение) често има противоречиви преценки. За разрешаването на тези проблеми са необходими хипотези.

Хипотезата е всяко предположение, предположение или прогноза, направено, за да се елиминира ситуация на несигурност в научните изследвания. Следователно хипотезата не е надеждно знание, а вероятно знание, чиято истинност или неистинност все още не е установена.
Всяка хипотеза трябва да бъде обоснована или от постигнатото познание на дадена наука, или от нови факти (несигурните знания не се използват за обосноваване на хипотезата). Тя трябва да има свойството да обяснява всички факти, които се отнасят до дадена област на знанието, да ги систематизира, както и факти извън тази област, предсказвайки появата на нови факти (например квантовата хипотеза на М. Планк, изложена на началото на 20 век, довежда до създаването на квантова механика, квантова електродинамика и други теории). Освен това хипотезата не трябва да противоречи на съществуващите факти. Една хипотеза трябва или да бъде потвърдена, или опровергана.

в) частни методи са методи, които работят или само в рамките на определен клон на естествената наука, или извън клона на естествената наука, където са възникнали. Това е методът за опръстеняване на птиците, използван в зоологията. А методите на физиката, използвани в други клонове на естествените науки, доведоха до създаването на астрофизика, геофизика, кристална физика и т.н. Често се използва комплекс от взаимосвързани конкретни методи за изучаване на един предмет. Например, молекулярната биология едновременно използва методите на физиката, математиката, химията и кибернетиката.

Моделирането е метод на научно познание, основаващ се на изследване на реални обекти чрез изследване на модели на тези обекти, т.е. чрез изучаване на заместващи обекти от естествен или изкуствен произход, които са по-достъпни за изследване и (или) намеса и имат свойствата на реални обекти.

Свойствата на нито един модел не трябва и не могат да съответстват точно и напълно на абсолютно всички свойства на съответния реален обект във всички ситуации. В математическите модели всеки допълнителен параметър може да доведе до значително усложняване на решаването на съответната система от уравнения, до необходимостта от прилагане на допълнителни допускания, отхвърляне на малки членове и т.н., при числено моделиране времето за обработка на проблема от компютър се увеличава непропорционално , а грешката в изчислението се увеличава.

Разнообразието от методи на научно познание създава трудности при тяхното прилагане и разбиране на тяхната роля. Тези проблеми се решават от специална област на знанието - методология. Основната цел на методологията е да изследва произхода, същността, ефективността и развитието на методите на познанието.