Нау́чный ме́тод (от греч. méthodos — путь исследования или познания) — система процедур, совокупность приёмов и операций практического или теоретического освоения действительности, а также регулятивных принципов, способов обоснования, образцов и т. д., которыми руководствуется в своей деятельности научное сообщество или конкретный специалист.
Метод включает в себя способы исследования феноменов, систематизацию, корректировку новых и полученных ранее знаний. Умозаключения и выводы делаются с помощью правил и принципов рассуждения на основе эмпирических (наблюдаемых и измеряемых) данных об объектеИсаак Ньютон (1687, 1713, 1726). «Математические начала натуральной философии», третья часть «Система мира». Перевод с латинского и примечания А. Н. Крылова. М., Наука, 1989 г., 688 с ISBN 5-02-000747-1. Базой получения данных являются наблюдения и эксперименты. Для объяснения наблюдаемых фактов выдвигаются гипотезы и строятся теории, на основании которых в свою очередь строится модель изучаемого объекта.
Важной стороной научного метода, его неотъемлемой частью для любой науки, является требование объективности, исключающее субъективное толкование результатов. Не должны приниматься на веру какие-либо утверждения, даже если они исходят от авторитетных учёных. Для обеспечения независимой проверки проводится документирование наблюдений, обеспечивается доступность для других учёных всех исходных данных, методик и результатов исследований. Это позволяет не только получить дополнительное подтверждение путём воспроизведения экспериментов, но и критически оценить степень адекватности (валидности) экспериментов и результатов по отношению к проверяемой теории.
Философской основой современного научного метода является фальсифицируемость (критерий Поппера): эксперимент или наблюдение может опровергнуть гипотезу (показать её ложность), но не доказать её истинность.
История Отдельные части научного метода применялись ещё философами древней Греции. Ими были разработаны правила логики и принципы ведения спора. При этом выводам, полученным в результате рассуждений, отдавалось предпочтение по сравнению с наблюдаемой практикой.
Эту парадигму изменили стоики, которые заложили начала научного метода: «очевидное» не является истиной автоматически, следует постоянно искать истину и сомневаться в «очевидном»Гусев Д. А. Античный скептицизм и современная философия науки // Преподаватель. XXI век. — 2014. — № 3. Часть 2. — С. 219—225.. При этом для познания недостаточно теоретических рассуждений, нечто считается истинным лишь посредством практического доказательства существования явления. Именно стоики первыми обратили внимание на важность проблемы критерия истины и указали на неочевидность критерия истины как наблюдения: теоретические рассуждения должны подтверждаться практикой, истина заключается именно в соответствии мышления и действительностиКутырев В. А. Когнитизация мира и её философско-исторические основания // Философская мысль. — 2012. — № 1. — С. 1-45..
Сейчас этот процесс в научной методологии называется построением моделей действительностиШелковников А. Ю. Смыслы без семиозиса // Философские науки. — 2008. — № 12. — С. 70-87..
Наглядным примером проблемы критерия истины является утверждение, что быстроногий Ахиллес никогда не догонит черепаху. Элеат Зенон здесь по сути применяет научный метод: не веря в «очевидное», он рассуждает и находит противоречия в моделях как непрерывности, так и дискретности пространства и времени. Киник Диоген, согласно Сексту Эмпирику, пытался «опровергуть» Зенона, просто начав ходить перед ним в ответ на «движения нет»Секст Эмпирик. Три книги пирроновых положений. // Секст Эмпирик. / Сочинения в 2-х т. Т.2. — М.: Мысль, 1975. — С. 205—380. (апория «Стрела») — но это именно непонимание сути апории. Зенон не отрицал факт возможности движения, а указывал на невозможность непротиворечиво его мыслитьГусев Д. А. — Социальные предпосылки зарождения античного скептицизма и специфика стоической теории познания // Философская мысль. — 2015. — № 1. — С. 148—191.. По этому поводу Гегель указал, что доводы невозможно опровергнуть демонстрацией, их надо опровергать контрдоводамиГегель Г.Ф.В. Лекции по истории философии. Пер. Б.Столпнера. Кн. 2 / Гегель Г.Ф.В. Сочинения. Т. 10. — М, 1932. — С. 235.. Эта история наглядно показывает отличие научного мышления, научного метода, применённого Зеноном (построение модели и проверка её на соответствие действительности) и обыденного «здравого смысла» Диогена.
Вершиной развития логики высказываний стала софистика. Однако целью софистов была не столько истина, сколько победа в судебных процессах, где формализм превышал любой другой подход.
Сократ создал сократический метод ведения спора. В противовес софистам, которые пытались навязать и доказать свою точку зрения, Сократ пытался наводящими вопросами заставить оппонента самостоятельно прийти к новым выводам и изменить свои первоначальные взгляды. Сократ считал свой метод искусством извлекать скрытое в каждом человеке знание с помощью наводящих вопросов. Ему приписывают высказывание о том, что в споре рождается истина.
Ранним предшественником научного метода был метод Бэкона — индуктивный метод, который был изложен в сочинении Френсиса Бэкона «Новый Органон». Бэкон считал, что в основе научного познания должны лежать эксперименты и индукция (обобщение).
В XX веке была сформулирована гипотетико-дедуктивная модель научного метода, состоящая в последовательном применении следующих шагов: Используйте опыт: Рассмотрите проблему и попытайтесь осмыслить её. Найдите известные ранее объяснения. Если это новая для вас проблема, переходите к шагу 2. Сформулируйте предположение: Если ничего из известного не подходит, попробуйте сформулировать объяснение, изложите его кому-то другому или в своих записях. Сделайте выводы из предположения: Если предположение (шаг 2) истинно, какие из него следствия, выводы, прогнозы можно сделать по правилам логики? Проверка: Найдите факты, противоречащие каждому из этих выводов, с тем чтобы опровергнуть гипотезу (шаг 2) (см. фальсифицируемость). Использование выводов (шаг 3) в качестве доказательств гипотезы (шаг 2) является логической ошибкой. Эта ошибка называется «подтверждение следствием» )
Около тысячи лет назад Ибн ал-Хайсам продемонстрировал важность 1-го и 4-го шагов. Галилей в трактате «Беседы и математические обоснования двух новых наук, касающихся механики и законов падения» (1638) также показал важность 4-го шага (называемого также эксперимент)Discorsi e dimonstrazioni mathematiche intorno à due nuove scienze attenenti alla meccanica ed movimenti locali. Трактат «Беседы и математические обоснования двух новых наук, касающихся механики и законов падения» в английском переводе .. Шаги метода можно выполнять по порядку — 1, 2, 3, 4. Если по итогам шага 4 выводы из шага 3 выдержали проверку, можно продолжить и перейти снова к 3-му, затем 4-му, 1-му и так далее шагам. Но если итоги проверки из шага 4 показали ложность прогнозов из шага 3, следует вернуться к шагу 2 и попытаться сформулировать новую гипотезу («новый шаг 2»), на шаге 3 обосновать на основе гипотезы новые предположения («новый шаг 3»), проверить их на шаге 4 и так далее.
Если следовать критерию Поппера, то при учёте полной группы событий и невозможности всеобъемлющего восприятия действительности, научный метод никогда не сможет абсолютно верифицировать (доказать истинность) гипотезы (шаг 2); возможно лишь опровергнуть гипотезу — доказать её ложность.
Элементы научного метода
Гипотезы
Гипо́теза (от — «основание», «предположение») — предположение или догадка, ещё недоказанное утверждение.
Как правило, гипотеза высказывается на основе ряда подтверждающих её наблюдений (примеров) и поэтому выглядит правдоподобно. Гипотезу впоследствии или доказывают, превращая её в установленный факт (см. теория, теорема), или же опровергают (например, указывая контрпример), переводя в разряд ложных утверждений.
Недоказанная и неопровергнутая гипотеза называется открытой проблемой.
Теории
Тео́рия ( «рассмотрение, исследование») — система знаний, обладающая предсказательной силой в отношении какого-либо явления. Теории формулируются, разрабатываются и проверяются в соответствии с научным методом.
Стандартный метод проверки теорий — прямая экспериментальная проверка («эксперимент — критерий истины»). Однако часто теорию нельзя проверить прямым экспериментом (например, теорию о возникновении жизни на Земле), либо такая проверка слишком сложна или затратна (макроэкономические и социальные теории), и поэтому теории часто проверяются не прямым экспериментом, а по наличию предсказательной силы — то есть если из неё следуют неизвестные/незамеченные ранее события, и при пристальном наблюдении эти события обнаруживаются, то предсказательная сила присутствует.
Научные законы
Зако́н — вербальное, математически или каким-либо другим способом сформулированное утверждение, которое описывает соотношения, связи между различными явлениями и процессами объективной действительности, предложенное в качестве объяснения фактов и признанное на данном этапе научным сообществом согласующимся с экспериментальными данными. Непроверенное научное утверждение называют гипотезой. Закон — есть существенная, необходимая, коренная связь между явлениями, предметами, свойствами и отношениями. В то же время научные законы не обязательно являются конечным пунктом исследований, но промежуточным явлением.
Научное моделирование
Моделирование — это изучение объекта посредством моделей с переносом полученных знаний на оригинал. Предметное моделирование — создание моделей уменьшенных копий с определёнными свойствами, дублирующими оригинальные. Мысленное моделирование — с использованием мысленных образов. Знаковое или символическое — представляет собой использование формул, чертежей. Компьютерное — компьютер является и средством, и объектом изучения, моделью является компьютерная программа.
Построение математической модели позволяет систематизировать существующие данные и сформулировать прогнозы, необходимые для поиска новых. Ярким примером этого является таблица Менделеева, по которой было прогнозировано существование множества ранее неизвестных элементов.
Полученные из свойств математической модели прогнозы проверяются экспериментом или сбором новых фактов.
Эксперименты
Экспериме́нт (от — проба, опыт) в научном методе — набор действий и наблюдений, выполняемых для проверки (истинности или ложности) гипотезы или научного исследования причинных связей между феноменами. Эксперимент является краеугольным камнем эмпирического подхода к знанию. Критерий Поппера выдвигает в качестве главного отличия научной теории от псевдонаучной возможность постановки эксперимента, прежде всего такого, который может дать опровергающий эту теорию результат. Одно из главных требований к эксперименту — его воспроизводимость.
Эксперимент делится на следующие этапы: Сбор информации; Анализ; Выработка гипотезы, чтобы объяснить явление; Разработка теории, объясняющей феномен, основанный на предположениях, в более широком плане; Проведение наблюдений с целью найти противоречия в выработанной теории.
Научные исследования
Научное исследование — процесс изучения результатов наблюдений, экспериментов, концептуализации и проверки теории, связанный с получением научных знаний.
Виды исследований: Фундаментальное исследование, предпринятое главным образом, чтобы производить новые знания независимо от перспектив применения. Прикладное исследование.
Наблюдения
Наблюдение — это целенаправленный процесс восприятия предметов действительности, результаты которого фиксируются в описании. Для получения значимых результатов необходимо многократное наблюдение.
Виды: непосредственное наблюдение, которое осуществляется без применения технических средств; опосредованное наблюдение — с использованием технических устройств.
Измерения