La connaissance scientifique est un système qui comporte plusieurs niveaux de connaissances, différant par un certain nombre de paramètres. Selon le sujet, la nature, le type, la méthode et le mode de connaissance obtenu, on distingue les niveaux de connaissances empiriques et théoriques. Chacun d'eux exécute certaines fonctions et a méthodes spécifiques recherche. Les niveaux correspondent à des types interdépendants, mais en même temps spécifiques activité cognitive: recherches empiriques et théoriques. Distinguer les niveaux empiriques et théoriques connaissances scientifiques, explorateur moderne est conscient que si dans la connaissance quotidienne il est légitime de distinguer les niveaux sensoriels et rationnels, alors dans la recherche scientifique le niveau empirique de la recherche ne se limite jamais à la connaissance purement sensorielle, la connaissance théorique ne représente pas la rationalité pure. Même les connaissances empiriques initiales obtenues par l'observation sont enregistrées à l'aide de termes scientifiques. La connaissance théorique n’est pas non plus une pure rationalité. Lors de la construction d'une théorie, des représentations visuelles sont utilisées, qui constituent la base perception sensorielle. Ainsi, on peut dire qu'au début de la recherche empirique, le sensuel prédomine, et que dans la recherche théorique, le rationnel prévaut. Au niveau de la recherche empirique, il est possible d'identifier des dépendances et des liens entre des phénomènes et certains modèles. Mais si le niveau empirique ne peut capter que la manifestation extérieure, alors le niveau théorique vient expliquer les connexions essentielles de l'objet étudié.

La connaissance empirique est le résultat de l’interaction directe du chercheur avec la réalité dans le cadre de l’observation ou de l’expérimentation. Au niveau empirique, il se produit non seulement l'accumulation de faits, mais aussi leur systématisation et classification primaires, qui permettent d'identifier des règles, principes et lois empiriques qui se transforment en phénomènes observables. A ce niveau, l'objet étudié se reflète principalement dans relations extérieures et manifestations. Complexité connaissances scientifiques est déterminé par la présence non seulement de niveaux et de méthodes de cognition, mais aussi des formes sous lesquelles il est enregistré et développé. Les principales formes de connaissance scientifique sont faits, problèmes, hypothèses Et théories. Leur signification est de révéler la dynamique du processus cognitif au cours de la recherche et de l'étude de tout objet. La recherche des faits est une condition nécessaire succès de la recherche en sciences naturelles. Pour construire une théorie, les faits doivent non seulement être établis, systématisés et généralisés de manière fiable, mais également considérés dans leur interconnexion. Une hypothèse est une connaissance conjecturale caractère probabiliste et nécessite une vérification. Si, lors du test, le contenu de l'hypothèse ne concorde pas avec les données empiriques, elle est alors rejetée. Si l'hypothèse est confirmée, nous pouvons alors en parler avec plus ou moins de probabilité. À la suite de tests et de preuves, certaines hypothèses deviennent des théories, d’autres sont clarifiées et précisées, et d’autres encore sont rejetées si leurs tests donnent un résultat négatif. Le principal critère de véracité d'une hypothèse est la pratique sous diverses formes.

Une théorie scientifique est un système de connaissances généralisé qui fournit une réflexion holistique de liens naturels et significatifs dans un certain domaine de la réalité objective. La tâche principale de la théorie est de décrire, systématiser et expliquer l'ensemble des faits empiriques. Les théories sont classées comme descriptif, scientifique Et déductif. Dans les théories descriptives, les chercheurs formulent des modèles généraux basés sur des données empiriques. Les théories descriptives ne nécessitent pas d'analyse logique ni de preuves concrètes (la théorie physiologique de I. Pavlov, la théorie évolutionniste de Charles Darwin, etc.). Dans les théories scientifiques, un modèle est construit qui remplace l'objet réel. Les conséquences de la théorie sont vérifiées par l'expérience (théories physiques, etc.). Dans les théories déductives, un langage formalisé spécial a été développé, dont tous les termes sont sujets à interprétation. Le premier d’entre eux est les « Éléments » d’Euclide (l’axiome principal est formulé, puis des dispositions logiquement déduites de celui-ci y sont ajoutées, et toutes les preuves sont effectuées sur cette base).

Principaux éléments théorie scientifique sont des principes et des lois. Les principes fournissent des confirmations générales et importantes de la théorie. En théorie, les principes jouent le rôle de préalables primaires qui en constituent la base. À son tour, le contenu de chaque principe est révélé à l'aide de lois. Ils précisent les principes, révèlent le mécanisme de leur action, la logique de la relation et les conséquences qui en découlent. Les lois sont une forme d'énoncés théoriques qui révèlent les liens généraux des phénomènes, des objets et des processus étudiés. Lors de la formulation de principes et de lois, il est assez difficile pour un chercheur de pouvoir voir derrière de nombreux faits extérieurs souvent complètement différents, les propriétés et caractéristiques essentielles des propriétés des objets et des phénomènes étudiés. La difficulté réside dans le fait qu'il est difficile d'enregistrer les caractéristiques essentielles de l'objet étudié en observation directe. Il est donc impossible de passer directement du niveau de connaissance empirique au niveau théorique. La théorie ne se construit pas en généralisant directement l’expérience, l’étape suivante consiste donc à formuler le problème. Elle est définie comme une forme de connaissance dont le contenu est une question consciente, pour laquelle les connaissances existantes ne suffisent pas. La recherche, la formulation et la résolution de problèmes sont les principales fonctionnalités activité scientifique. À son tour, la présence d'un problème de compréhension faits inexpliqués implique une conclusion préliminaire nécessitant une confirmation expérimentale, théorique et logique. Le processus de cognition du monde environnant est une décision diverses sortes tâches découlant de l'activité pratique humaine. Ces problèmes sont résolus en utilisant techniques spéciales– les méthodes.

– un ensemble de techniques et d’opérations de connaissance pratique et théorique de la réalité.

Les méthodes de recherche optimisent l'activité humaine, l'équipent au maximum des moyens rationnels organisation d'activités. A.P. Sadokhin, en plus de mettre en évidence les niveaux de connaissances lors de la classification des méthodes scientifiques, prend en compte le critère d'applicabilité de la méthode et identifie les méthodes générales, spéciales et particulières de connaissance scientifique. Les méthodes sélectionnées sont souvent combinées et combinées au cours du processus de recherche.

Méthodes générales la connaissance concerne toute discipline et permet de relier toutes les étapes du processus de connaissance. Ces méthodes sont utilisées dans n'importe quel domaine de recherche et permettent d'identifier les connexions et les caractéristiques des objets étudiés. Dans l’histoire des sciences, les chercheurs incluent les sciences métaphysiques et méthode dialectique s. Méthodes privées les connaissances scientifiques sont des méthodes utilisées uniquement dans une branche particulière de la science. Diverses méthodes les sciences naturelles (physique, chimie, biologie, écologie, etc.) sont particulières par rapport à la méthode dialectique générale de la cognition. Parfois, les méthodes privées peuvent être utilisées en dehors des branches des sciences naturelles dont elles sont issues. Par exemple, les méthodes physiques et chimiques sont utilisées en astronomie, en biologie et en écologie. Les chercheurs appliquent souvent un ensemble de méthodes privées interdépendantes à l’étude d’un sujet. Par exemple, l’écologie utilise simultanément les méthodes de la physique, des mathématiques, de la chimie et de la biologie. Des méthodes particulières de cognition sont associées à des méthodes spéciales. Méthodes spéciales explorer certaines caractéristiques de l’objet étudié. Ils peuvent se manifester aux niveaux empiriques et théoriques de la connaissance et être universels.

Parmi spécial méthodes empiriques connaissance faire la distinction entre observation, mesure et expérience.

Observation est un processus ciblé de perception d'objets de la réalité, réflexion sensuelle objets et phénomènes, au cours desquels une personne reçoit des informations primaires sur le monde qui l'entoure. Par conséquent, la recherche commence le plus souvent par l’observation, et ce n’est qu’ensuite que les chercheurs passent à d’autres méthodes. Les observations ne sont associées à aucune théorie, mais le but de l'observation est toujours lié à une situation problématique. L'observation présuppose l'existence d'un plan de recherche précis, hypothèse qui fait l'objet d'analyse et de vérification. Les observations sont utilisées là où des expériences directes ne peuvent être réalisées (en volcanologie, cosmologie). Les résultats de l'observation sont consignés dans une description, notant les signes et propriétés de l'objet étudié qui font l'objet de l'étude. La description doit être aussi complète, précise et objective que possible. Ce sont les descriptions des résultats d'observation qui constituent la base empirique de la science ; sur leur base, des généralisations empiriques, une systématisation et une classification sont créées.

Mesures– il s’agit de la détermination de valeurs quantitatives (caractéristiques) des aspects ou propriétés étudiés d’un objet à l’aide de dispositifs techniques spéciaux. Les unités de mesure avec lesquelles les données obtenues sont comparées jouent un rôle important dans l'étude.

Expérience - une méthode de connaissance empirique plus complexe que l’observation. Il représente une influence délibérée et strictement contrôlée du chercheur sur un objet ou un phénomène d'intérêt pour étudier ses divers aspects, connexions et relations. Au cours de la recherche expérimentale, le scientifique interfère avec le déroulement naturel des processus et transforme l'objet de la recherche. La spécificité de l'expérience est aussi qu'elle permet de voir l'objet ou le processus sous sa forme pure. Cela se produit en raison de l'exclusion maximale de l'exposition à des facteurs étrangers. L'expérimentateur sépare les faits essentiels de ceux qui ne le sont pas et simplifie ainsi grandement la situation. Une telle simplification contribue à une compréhension approfondie de l'essence des phénomènes et des processus et crée la possibilité de contrôler de nombreux facteurs et quantités importants pour une expérience donnée. Pour expérience moderne traits caractéristiques : une augmentation du rôle de la théorie dans étape préparatoire expérience; complexité moyens techniques; l'échelle de l'expérience. L'objectif principal de l'expérience est de tester les hypothèses et les conclusions des théories qui ont des implications fondamentales et valeur appliquée. DANS travail expérimental avec une influence active sur l'objet étudié, certaines de ses propriétés sont artificiellement isolées, qui font l'objet d'études dans des conditions naturelles ou spécialement créées. Au cours d'expériences en sciences naturelles, ils ont souvent recours à modélisation physique l'objet à l'étude et créer diverses conditions contrôlées pour celui-ci. S. X. Karpenkov divise les moyens expérimentaux selon leur contenu dans les systèmes suivants :

S. Kh. Karpenkov souligne que selon la tâche à accomplir, ces systèmes jouent un rôle différent. Par exemple, lors de la définition propriétés magnétiques substances, les résultats de l’expérience dépendent largement de la sensibilité des instruments. Dans le même temps, lors de l'étude des propriétés d'une substance qui n'existe pas dans la nature dans des conditions ordinaires, et même à basse température, tous les systèmes de moyens expérimentaux sont importants.

Dans toute expérience en sciences naturelles, on distingue les étapes suivantes :

La phase préparatoire est base théorique l'expérimentation, sa planification, la réalisation d'un échantillon de l'objet étudié, la sélection des conditions et des moyens techniques de recherche. En règle générale, les résultats obtenus sur une base expérimentale bien préparée se prêtent plus facilement à un traitement mathématique complexe. L'analyse des résultats expérimentaux permet d'évaluer certaines caractéristiques de l'objet étudié et de comparer les résultats obtenus avec l'hypothèse, ce qui est très important pour déterminer l'exactitude et le degré de fiabilité des résultats finaux de la recherche.

Pour augmenter la fiabilité des résultats expérimentaux obtenus, il faut :

Parmi méthodes théoriques spéciales de la connaissance scientifique distinguer les procédures d’abstraction et d’idéalisation. Dans les processus d'abstraction et d'idéalisation, se forment les concepts et les termes utilisés dans toutes les théories. Les concepts reflètent l'aspect essentiel des phénomènes qui apparaissent lors de la généralisation de l'étude. Dans ce cas, seul un aspect d’un objet ou d’un phénomène est mis en évidence. Ainsi, le concept de « température » peut recevoir une définition opérationnelle (un indicateur du degré d'échauffement d'un corps sur une certaine échelle de thermomètre), et du point de vue de la théorie de la cinétique moléculaire, la température est une valeur proportionnelle à la cinétique moyenne. énergie de mouvement des particules qui composent le corps. Abstraction – distraction mentale de toutes les propriétés, connexions et relations de l'objet étudié, qui sont considérées comme sans importance. Ce sont les modèles d'un point, d'une droite, d'un cercle, d'un plan. Le résultat du processus d’abstraction est appelé abstraction. Objets réels dans certains problèmes, ils peuvent être remplacés par ces abstractions (la Terre peut être considérée comme un point matériel lorsqu'elle se déplace autour du Soleil, mais pas lorsqu'elle se déplace le long de sa surface).

Idéalisation représente l'opération consistant à identifier mentalement une propriété ou une relation importante pour une théorie donnée et à construire mentalement un objet doté de cette propriété (relation). En conséquence, l'objet idéal n'a que cette propriété (relation). La science identifie des schémas généraux dans la réalité qui sont significatifs et se répètent dans sujets divers, nous devons donc recourir à des distractions provenant d'objets réels. C'est ainsi que se forment des concepts tels que « atome », « ensemble », « absolument » corps noir», « gaz parfait», « continuum" Les objets idéaux ainsi obtenus n'existent pas réellement, car dans la nature il ne peut y avoir d'objets et de phénomènes qui n'ont qu'une seule propriété ou qualité. Lors de l'application de la théorie, il est nécessaire de comparer à nouveau les modèles idéaux et abstraits obtenus et utilisés avec la réalité. Il est donc important de sélectionner les abstractions en fonction de leur adéquation à une théorie donnée, puis de les exclure.

Parmi méthodes de recherche universelles spéciales identifier l'analyse, la synthèse, la comparaison, la classification, l'analogie, la modélisation. Le processus de connaissance scientifique naturelle se déroule de telle manière que nous observons d'abord l'image générale de l'objet étudié, dans laquelle les détails restent dans l'ombre. Avec une telle observation, il est impossible de savoir structure interne objet. Pour l'étudier, il faut séparer les objets étudiés.

Analyse– une des premières étapes de la recherche, lorsqu'on passe de la description complète d'un objet à sa structure, sa composition, ses caractéristiques et ses propriétés. L'analyse est une méthode de connaissance scientifique basée sur la procédure de division mentale ou réelle d'un objet en ses éléments constitutifs et leur étude séparée. Il est impossible de connaître l’essence d’un objet uniquement en mettant en évidence les éléments qui le composent. Lorsque les particularités de l'objet étudié sont étudiées par l'analyse, elles sont complétées par la synthèse.

Synthèse – une méthode de connaissance scientifique, qui repose sur la combinaison d'éléments identifiés par analyse. La synthèse n'agit pas comme une méthode de construction du tout, mais comme une méthode de représentation du tout sous la forme de la seule connaissance obtenue par l'analyse. Il montre la place et le rôle de chaque élément dans le système, leur connexion avec les autres composants. L'analyse capture principalement cette chose spécifique qui distingue les parties les unes des autres, la synthèse - généralise les caractéristiques analytiquement identifiées et étudiées d'un objet. L'analyse et la synthèse trouvent leur origine dans les activités pratiques de l'homme. L'homme a appris à analyser et à synthétiser mentalement uniquement sur la base d'une séparation pratique, comprenant progressivement ce qui arrive à un objet lorsqu'il effectue des actions pratiques avec lui. L'analyse et la synthèse sont des composantes de la méthode analytique-synthétique de cognition.

Lorsqu'on fait une comparaison quantitative des propriétés étudiées, des paramètres d'objets ou de phénomènes, on parle de méthode de comparaison. Comparaison– une méthode de connaissance scientifique qui permet d'établir les similitudes et les différences des objets étudiés. La comparaison est à la base de nombreuses mesures en sciences naturelles qui font partie intégrante de toute expérience. En comparant des objets entre eux, une personne a la possibilité de les connaître correctement et ainsi de naviguer correctement dans le monde qui l'entoure et de l'influencer délibérément. La comparaison est importante lorsque l’on compare des objets véritablement homogènes et similaires par essence. La méthode de comparaison met en évidence les différences entre les objets étudiés et constitue la base de toute mesure, c'est-à-dire la base de la recherche expérimentale.

Classification- une méthode de connaissance scientifique qui combine en une seule classe des objets aussi similaires que possible les uns aux autres dans caractéristiques importantes. La classification permet de réduire le matériel diversifié accumulé à un nombre relativement restreint de classes, de types et de formes et d'identifier les unités d'analyse initiales, de découvrir des caractéristiques et des relations stables. En règle générale, les classifications sont exprimées sous forme de textes en langues naturelles, diagrammes et tableaux.

Analogie – une méthode de cognition dans laquelle les connaissances acquises en examinant un objet sont transférées à un autre, moins étudié, mais similaire au premier dans certaines propriétés essentielles. La méthode d'analogie est basée sur la similitude d'objets selon un certain nombre de caractéristiques, et la similitude est établie à la suite de la comparaison d'objets entre eux. Ainsi, la base de la méthode d’analogie est la méthode de comparaison.

La méthode de l'analogie est étroitement liée à la méthode modélisation, qui est l'étude de tout objet à l'aide de modèles avec transfert ultérieur des données obtenues vers l'original. Cette méthode repose sur la similarité essentielle de l'objet original et de son modèle. DANS recherche moderne utiliser différents types modélisation : sujet, mental, symbolique, informatique. Sujet la modélisation est l'utilisation de modèles qui reproduisent certaines caractéristiques d'un objet. mental La modélisation est l'utilisation de diverses représentations mentales sous forme de modèles imaginaires. Symbolique la modélisation utilise des dessins, des diagrammes et des formules comme modèles. Ils reflètent certaines propriétés de l'original sous une forme symbolique. Un type de modélisation symbolique est modélisation mathématique, produit au moyen des mathématiques et de la logique. Cela implique la formation de systèmes d'équations qui décrivent le phénomène naturel étudié et leur solution lorsque conditions différentes. Ordinateur la modélisation s'est généralisée récemment (Sadokhin A.P., 2007).

La variété des méthodes de connaissance scientifique crée des difficultés dans leur application et dans la compréhension de leur rôle. Ces problèmes sont résolus par un domaine spécial de connaissances : la méthodologie. L'objectif principal de la méthodologie est d'étudier l'origine, l'essence, l'efficacité et le développement des méthodes de cognition.

Méthodes des sciences naturelles et leur classification.

Avec l'avènement du besoin d'acquérir des connaissances, il est devenu nécessaire d'analyser et d'évaluer diverses méthodes - par ex. en méthodologie.

Les méthodes scientifiques spécifiques reflètent les tactiques de recherche et les méthodes scientifiques générales reflètent la stratégie.

La méthode de cognition est une manière d'organiser les moyens et techniques de l'activité théorique et pratique.

La méthode est le principal outil théorique d'obtention et d'organisation des connaissances scientifiques.

Types de méthodes en sciences naturelles :

– général (s'applique à toute science) – l'unité du logique et de l'historique, la montée de l'abstrait au concret ;

– spécial (concernant un seul côté de l'objet étudié) – analyse, synthèse, comparaison, induction, déduction, etc. ;

– les privés, qui opèrent uniquement dans un certain domaine de la connaissance.

Méthodes des sciences naturelles :

observation - la source initiale d'information, un processus délibéré de perception d'objets ou de phénomènes, est utilisée lorsqu'il est impossible de mener une expérience directe, par exemple en cosmologie (cas particuliers d'observation - comparaison et mesure) ;

analyse - basée sur la division mentale ou réelle d'un objet en parties, lorsqu'on passe d'une description complète de l'objet à sa structure, sa composition, ses caractéristiques et ses propriétés ;

synthèse - basée sur la combinaison de divers éléments d'un objet en un seul tout et la généralisation des caractéristiques identifiées et étudiées de l'objet ;

induction – consiste à formuler une conclusion logique basée sur des généralisations de données expérimentales et observationnelles ; le raisonnement logique va du particulier au général, permettant une meilleure compréhension et une transition vers un niveau de considération plus général du problème ;

la déduction est une méthode de cognition consistant dans le passage de certaines dispositions générales à des résultats particuliers ;

une hypothèse est une hypothèse avancée pour résoudre une situation incertaine ; elle vise à expliquer ou à systématiser certains faits liés à un domaine de connaissance donné ou situés au-delà de ses frontières, mais non à contredire ceux existants. L'hypothèse doit être confirmée ou infirmée ;

méthode de comparaison - utilisée pour la comparaison quantitative des propriétés, des paramètres d'objets ou de phénomènes étudiés ;

expérience - détermination expérimentale paramètres des objets ou éléments étudiés ;

modélisation - créer un modèle d'un sujet ou d'un objet intéressant un chercheur et mener une expérience sur celui-ci, faire des observations et appliquer davantage les résultats obtenus à l'objet étudié.

Les méthodes générales de cognition concernent toute discipline et permettent de relier toutes les étapes du processus cognitif. Ces méthodes sont utilisées dans n'importe quel domaine de recherche et permettent d'identifier les connexions et les caractéristiques des objets étudiés. Dans l’histoire des sciences, les chercheurs incluent parmi ces méthodes les méthodes métaphysiques et dialectiques. Les méthodes privées de connaissance scientifique sont des méthodes utilisées uniquement dans une branche particulière de la science. Diverses méthodes des sciences naturelles (physique, chimie, biologie, écologie, etc.) sont particulières par rapport à la méthode dialectique générale de la cognition. Parfois, les méthodes privées peuvent être utilisées en dehors des branches des sciences naturelles dont elles sont issues. Par exemple, les méthodes physiques et chimiques sont utilisées en astronomie, en biologie et en écologie. Les chercheurs appliquent souvent un ensemble de méthodes privées interdépendantes à l’étude d’un sujet. Par exemple, l’écologie utilise simultanément les méthodes de la physique, des mathématiques, de la chimie et de la biologie. Des méthodes particulières de cognition sont associées à des méthodes spéciales. Des méthodes spéciales examinent certaines caractéristiques de l'objet étudié. Ils peuvent se manifester aux niveaux empiriques et théoriques de la connaissance et être universels.

L'observation est un processus ciblé de perception d'objets de réalité, un reflet sensoriel d'objets et de phénomènes, au cours duquel une personne reçoit des informations primaires sur le monde qui l'entoure. Par conséquent, la recherche commence le plus souvent par l’observation, et ce n’est qu’ensuite que les chercheurs passent à d’autres méthodes. Les observations ne sont associées à aucune théorie, mais le but de l'observation est toujours lié à une situation problématique. L'observation présuppose l'existence d'un plan de recherche précis, hypothèse qui fait l'objet d'analyse et de vérification. Les observations sont utilisées là où des expériences directes ne peuvent être réalisées (en volcanologie, cosmologie). Les résultats de l'observation sont consignés dans une description, notant les signes et propriétés de l'objet étudié qui font l'objet de l'étude. La description doit être aussi complète, précise et objective que possible. Ce sont les descriptions des résultats d'observation qui constituent la base empirique de la science ; sur leur base, des généralisations empiriques, une systématisation et une classification sont créées.

La mesure est la détermination de valeurs quantitatives (caractéristiques) des aspects ou propriétés étudiés d'un objet à l'aide de dispositifs techniques spéciaux. Les unités de mesure avec lesquelles les données obtenues sont comparées jouent un rôle important dans l'étude.

Une expérience est une méthode de connaissance empirique plus complexe que l’observation. Il représente une influence délibérée et strictement contrôlée du chercheur sur un objet ou un phénomène d'intérêt pour étudier ses divers aspects, connexions et relations. Au cours de la recherche expérimentale, le scientifique interfère avec le déroulement naturel des processus et transforme l'objet de la recherche. La spécificité de l'expérience est aussi qu'elle permet de voir l'objet ou le processus sous sa forme pure. Cela se produit en raison de l'exclusion maximale de l'exposition à des facteurs étrangers.

L'abstraction est une distraction mentale de toutes les propriétés, connexions et relations de l'objet étudié, qui sont considérées comme sans importance. Ce sont les modèles d'un point, d'une droite, d'un cercle, d'un plan. Le résultat du processus d’abstraction est appelé abstraction. Les objets réels dans certains problèmes peuvent être remplacés par ces abstractions (la Terre peut être considérée comme un point matériel lorsqu'elle se déplace autour du Soleil, mais pas lorsqu'elle se déplace le long de sa surface).

L'idéalisation représente l'opération consistant à mettre en évidence mentalement une propriété ou une relation importante pour une théorie donnée et à construire mentalement un objet doté de cette propriété (relation). En conséquence, l'objet idéal n'a que cette propriété (relation). La science identifie des modèles généraux dans la réalité qui sont significatifs et répétés dans divers sujets, nous devons donc faire des abstractions à partir d'objets réels. C'est ainsi que se forment des concepts tels que « atome », « ensemble », « corps noir absolu », « gaz parfait », « milieu continu ». Les objets idéaux ainsi obtenus n'existent pas réellement, car dans la nature il ne peut y avoir d'objets et de phénomènes qui n'ont qu'une seule propriété ou qualité. Lors de l'application de la théorie, il est nécessaire de comparer à nouveau les modèles idéaux et abstraits obtenus et utilisés avec la réalité. Il est donc important de sélectionner les abstractions en fonction de leur adéquation à une théorie donnée, puis de les exclure.

Parmi les méthodes de recherche universelles spéciales figurent l'analyse, la synthèse, la comparaison, la classification, l'analogie et la modélisation.

L'analyse est l'une des premières étapes de la recherche, lorsqu'on passe de la description complète d'un objet à sa structure, sa composition, ses caractéristiques et ses propriétés. L'analyse est une méthode de connaissance scientifique basée sur la procédure de division mentale ou réelle d'un objet en ses éléments constitutifs et leur étude séparée. Il est impossible de connaître l’essence d’un objet uniquement en mettant en évidence les éléments qui le composent. Lorsque les particularités de l'objet étudié sont étudiées par l'analyse, elles sont complétées par la synthèse.

La synthèse est une méthode de connaissance scientifique basée sur la combinaison d'éléments identifiés par analyse. La synthèse n'agit pas comme une méthode de construction du tout, mais comme une méthode de représentation du tout sous la forme de la seule connaissance obtenue par l'analyse. Il montre la place et le rôle de chaque élément du système, leur connexion avec les autres composants. L'analyse capture principalement cette chose spécifique qui distingue les parties les unes des autres, la synthèse - généralise les caractéristiques analytiquement identifiées et étudiées d'un objet. L'analyse et la synthèse trouvent leur origine dans les activités pratiques de l'homme. L'homme a appris à analyser et à synthétiser mentalement uniquement sur la base d'une séparation pratique, comprenant progressivement ce qui arrive à un objet lorsqu'il effectue des actions pratiques avec lui. L'analyse et la synthèse sont des composantes de la méthode analytique-synthétique de cognition.

La comparaison est une méthode de connaissance scientifique qui permet d'établir les similitudes et les différences des objets étudiés. La comparaison est à la base de nombreuses mesures en sciences naturelles qui font partie intégrante de toute expérience. En comparant des objets entre eux, une personne a la possibilité de les connaître correctement et ainsi de naviguer correctement dans le monde qui l'entoure et de l'influencer délibérément. La comparaison est importante lorsque l’on compare des objets véritablement homogènes et similaires par essence. La méthode de comparaison met en évidence les différences entre les objets étudiés et constitue la base de toute mesure, c'est-à-dire la base de la recherche expérimentale.

La classification est une méthode de connaissance scientifique qui combine en une seule classe des objets aussi similaires que possible les uns aux autres par leurs caractéristiques essentielles. La classification permet de réduire le matériel diversifié accumulé à un nombre relativement restreint de classes, de types et de formes et d'identifier les unités d'analyse initiales, de découvrir des caractéristiques et des relations stables. Généralement, les classifications sont exprimées sous forme de textes, de diagrammes et de tableaux en langage naturel.

L'analogie est une méthode de cognition dans laquelle les connaissances obtenues en examinant un objet sont transférées à un autre, moins étudié, mais similaire au premier dans certaines propriétés essentielles. La méthode d'analogie est basée sur la similitude d'objets selon un certain nombre de caractéristiques, et la similitude est établie à la suite de la comparaison d'objets entre eux. Ainsi, la base de la méthode d’analogie est la méthode de comparaison.

La méthode d'analogie est étroitement liée à la méthode de modélisation, qui consiste à étudier tout objet à l'aide de modèles avec transfert ultérieur des données obtenues vers l'original. Cette méthode repose sur la similarité essentielle de l'objet original et de son modèle. Dans la recherche moderne, différents types de modélisation sont utilisés : sujet, mental, symbolique, informatique.

Ibid., p. 152-53). 1) Côté empirique assume des fonctions : collectives (, eux, leur accumulation), descriptives (les faits, leur systématisation primaire) ; 2) théorique - fonctions : explication, (généralisation), (créer de nouvelles théories, proposer de nouveaux concepts, accumuler de nouvelles lois), prédiction (pronostic), ce qui donne raison d'appeler la théorie des sciences naturelles une « boussole » dans la recherche scientifique.

AVEC fonctions théoriques Les sciences naturelles sont inextricablement liées à la fonction idéologique des sciences naturelles ; il vise à développer une image scientifique du monde, excluant la possibilité d'une vision réactionnaire et idéaliste. opinions religieusesà la nature; 3) le côté production et pratique Les sciences naturelles se manifestent comme une force productive directe. La science moderne montre que les sciences naturelles ouvrent la voie au développement de la technologie.

Les moyens des Sciences Naturelles correspondent à toutes les étapes qui passent par connaissances en sciences naturelles et dans lequel les fonctions des Sciences Naturelles trouvent leur expression : empiriques, étude expérimentale implique tout un système d'équipements expérimentaux et d'observation (dispositifs, y compris des instruments informatiques, notamment des installations de mesure), à ​​l'aide desquels de nouveaux faits sont établis. Recherche théorique implique le travail abstrait de scientifiques visant à expliquer des faits (supposés - à l'aide de tests et de preuves - à l'aide de théories et de lois de la science) ; sur des concepts qui généralisent les données expérimentales. Tous deux ensemble (souvent avec l'entrée dans le domaine des installations expérimentales semi-usines et expérimentales, des bureaux d'études) vérifient ce qui a été appris.

Les méthodes des sciences naturelles reposent sur l’unité des aspects empiriques et théoriques. Ils se conditionnent mutuellement. Leur rupture, ou du moins le développement préférentiel de l'un au détriment de l'autre, ferme la voie à une connaissance correcte de la nature : la théorie devient inutile, l'expérience devient aveugle.

Les méthodes des sciences naturelles peuvent être divisées en groupes : a) méthodes générales concernent toutes les sciences naturelles, tout sujet de la nature, toute science. Ce - diverses formes méthode dialectique, qui permet de relier ensemble tout le processus de cognition, toutes ses étapes, par exemple, méthode, etc. Ces systèmes de branches des sciences naturelles, dont la structure correspond à la réalité processus historique leur développement (par exemple, la chimie) suit effectivement cette méthode. La dialectique apparaît aussi dans le fait que « … la méthode ne peut formellement différer de la méthode de recherche. L'étude doit se familiariser avec le matériau en détail, analyser les différentes formes de son développement et retracer leurs connexions internes. Ce n’est qu’une fois ce travail terminé que le mouvement réel peut être correctement représenté. Puisque cela a réussi et que la vie du matériau a reçu son dû, il peut sembler que nous ayons devant nous une construction a priori » (voir K. Marx et, Soch., 2e éd., vol. 23, p. 21 ). Cela se produit particulièrement souvent dans les branches formelles et mathématisées des sciences naturelles, par exemple.

En sciences naturelles, la méthode dialectique se concrétise comme une méthode comparative (en chimie), à ​​l'aide de laquelle la connexion universelle des phénomènes est révélée. D'où - comparatif , . Il est utilisé depuis longtemps avec succès en géographie zoologique, phytologique et physique. En sciences naturelles, la méthode dialectique agit également comme une méthode historique (toutes les cosmogonies progressives - stellaires et planétaires - sont basées sur elle), dans (comme base de la géologie historique, étant incomplètement exprimée dans la méthode de l'actualisme), en biologie cette la méthode est la base. Parfois, les deux méthodes sont combinées en une seule méthode historique comparative, qui est plus profonde et plus significative que chacune d'elles. La même méthode, appliquée au processus de cognition de la nature, la physique, est associée au principe de correspondance et contribue à la construction des théories physiques modernes.

b) Des méthodes particulières sont également utilisées en Sciences Naturelles, mais ne concernent pas son sujet dans son ensemble, mais seulement l'un de ses aspects (phénomènes, essence, quantitatifs, liens structurels) ou une certaine méthode de recherche : analyse, synthèse, induction, etc. Les méthodes spéciales sont : l’observation, la comparaison et comment cas particulier. Les techniques et méthodes mathématiques sont extrêmement importantes en tant que moyens particuliers d'étudier et d'exprimer les aspects quantitatifs et structurels et les relations entre les objets et la nature, ainsi que les méthodes et théories. Le rôle des méthodes mathématiques dans les sciences naturelles ne cesse de croître avec l'utilisation croissante des machines à calculer. En général, il existe une mathématisation des sciences naturelles modernes. Les méthodes d'analogie et d'expérimentation industrielle y sont associées.

c) Les méthodes privées sont méthodes spéciales, opérant soit uniquement dans la branche des sciences naturelles, soit en dehors de la branche des sciences naturelles dont ils sont originaires. Ainsi, les méthodes physiques utilisées dans d’autres branches des sciences naturelles ont conduit à la création

Méthodologie des sciences naturelles

Problèmes méthodologiques généraux des sciences naturelles :
• Découvrir le lien universel entre les phénomènes naturels (vivants et non vivants), établir l'essence de la vie, son origine, les fondements physico-chimiques de l'hérédité.
• Divulgation de l'essence des phénomènes à la fois dans les profondeurs de la matière (la région des particules élémentaires) et vers les macro (proches de la Terre) et les méga (plus loin) objets.
• Divulgation de contradictions réelles des objets naturels, telles que le dualisme onde-particule (qui nous dirait, avocats, ce que c'est ?), particule et antiparticule, la relation entre les lois dynamiques et statistiques (les lois dynamiques reflètent une connexion déterministe rigide entre les objets, cette connexion est sans ambiguïté et prévisible, si l'on applique une force à un certain point, alors on sait à quel moment et à quel endroit elle sera) ; les lois statistiques (parfois appelées lois probabilistes, elles sont utilisées pour décrire l'analyse dans des systèmes où il y a beaucoup de composants, où il est impossible de tout prédire avec précision), le hasard et la nécessité.
• Identifier l'essence de la transformation qualitative de la nature (en sciences naturelles, ce n'est pas la transition elle-même qui est importante, mais les conditions de la transition dans la réalité et la nature du saut, c'est-à-dire le mécanisme), identifier la relation entre la matière et la conscience . Sur scène moderne Des approches complètement nouvelles sont nécessaires.

Une méthode est un ensemble de techniques et d’opérations permettant l’élaboration pratique et théorique de la réalité. La méthode dote le chercheur d'un système de principes, d'exigences, de règles, guidés par lesquels il peut atteindre l'objectif visé. Maîtriser une méthode, c'est savoir comment et dans quel ordre réaliser certaines actions. La méthodologie est un domaine de connaissance qui traite de l'étude des méthodes, de l'évaluation de leur efficacité, de leur essence et de leur applicabilité. Les méthodes de la connaissance scientifique sont généralement divisées selon leur degré de généralité, c'est-à-dire étendue de l'applicabilité dans le processus recherche scientifique:

• Le premier groupe est celui des méthodes universelles : dialectiques et métaphysiques, elles sont aussi appelées méthodes philosophiques générales.
• Le deuxième groupe de méthodes comprend les méthodes scientifiques générales, utilisées dans les domaines les plus divers domaines les sciences, c'est-à-dire ont un large éventail d’applications interdisciplinaires.
• Le troisième groupe de méthodes : les méthodes scientifiques privées, qui ne sont utilisées que dans le cadre de l'étude d'une science spécifique ou encore d'un phénomène spécifique.

Il existe deux niveaux de connaissances, empiriques et théoriques. Au niveau empirique, l'observation, l'expérimentation et la mesure sont utilisées. Au niveau théorique, l'idéalisation et la formalisation sont utilisées. Et la méthode de modélisation peut être utilisée aux deux niveaux. Le modèle doit prendre en compte de nombreux facteurs et les optimiser. La modélisation est plus souvent utilisée au niveau théorique, lorsqu'il existe déjà de nombreux faits, ils doivent être généralisés et qualifiés pour être prédits. Les méthodes de modélisation mathématique ont pénétré toutes les sciences.

Éléments de la structure de la connaissance scientifique :
1. Élément factuel ou fait fermement établi.
2. Ce sont les résultats d’une généralisation de données factuelles exprimées en concepts.
3. Hypothèses scientifiques (hypothèses).
4. Les normes de la connaissance scientifique sont un ensemble de directives spécifiques, conceptuelles et méthodologiques caractéristiques de la science à chaque étape historique spécifique de son développement. La fonction principale est d'organiser et de réguler le processus de recherche. Identifier le plus moyens efficaces et les moyens de résoudre le problème. Les étapes changeantes de la science entraînent des changements dans les normes de la connaissance scientifique.
5. Lois, principes, théories.
6. Le style de pensée se caractérise par deux approches (principalement) de la considération des objets. Le premier est l'idée de systèmes dynamiques simples (c'est le premier type historique pensée) et deuxièmement, c'est l'idée de processus complexes, de systèmes auto-organisés.

Le problème du développement géré:

Avec la transition au stade actuel des sciences naturelles vers l'étude d'objets (systèmes) vastes et complexes, les méthodes précédentes des sciences naturelles classiques se sont révélées inefficaces. Sinon, le monde des objets est apparu beaucoup plus diversifié et complexe que prévu, et les méthodes qui permettaient d'étudier certains objets et pouvaient donner une image statique ne peuvent plus être appliquées au stade actuel. Le monde est désormais compris comme un système dynamique dans lequel les composants interagissent et acquièrent de nouvelles qualités.

Pour étudier un tel système, un approche systématique(recherche systémique d'objets). Le fondateur de la théorie des systèmes, Bertalanffy, a développé le premier système, un biologiste théoricien autrichien, et l'approche systémique a été utilisée pour la première fois en biologie. La tâche principale de la théorie générale des systèmes est de trouver un ensemble de lois qui expliquent le comportement, le fonctionnement et le développement de l'ensemble de la classe d'objets. L’objectif est de construire un modèle théorique holistique de classes d’objets. DANS science classique on prenait un système, il avait des composants (voici une analogie avec la mécanique, tout se résumait au mouvement au sein du système, tous les systèmes étaient considérés comme des systèmes fermés). Aujourd’hui, nous pouvons nous poser la question suivante : existe-t-il en principe des systèmes isolés ? La réponse est négative. Systèmes naturels dans la nature se trouvent des systèmes thermodynamiques ouverts qui échangent avec environnementénergie, matière et information. Caractéristiques de l'approche systémique :

• Lors de l'étude d'un objet en tant que système, les composants de ce système ne sont pas considérés séparément, mais en tenant compte de leur place dans la structure de l'ensemble.
• Même si les composants du système sont de la même classe, alors lors de l'analyse du système, ils sont considérés comme dotés différentes propriétés, paramètres et fonctions, mais qui sont unis par un programme de contrôle commun.
• Lors de l'étude des systèmes, il est nécessaire de prendre en compte conditions extérieures leur existence. Pour les systèmes hautement organisés (organiques), une description causale de leur comportement s’avère insuffisante. Cela signifie que la relation de cause à effet est très stricte (au sens sans ambiguïté) ; selon de telles idées, on croyait qu'il était possible de prédire l'ensemble du processus des événements, c'est ce que dit l'école classique. Le hasard et l’illogisme ont été considérés comme une sorte de malentendu. Les coïncidences n’ont pas reçu suffisamment d’attention. Dans le même temps, lorsque les scientifiques ont commencé à considérer le comportement de systèmes complexes hautement organisés (biologiques, sociaux, techniques), il s'est avéré qu'il n'existait pas de prédétermination stricte (prédiction sans ambiguïté). Il n'y a pas eu de crise scientifique à ce sujet, car découvertes sur le terrain sciences naturelles tendances générales identifiées systèmes spécifiques, il est alors devenu possible d’appliquer ces modèles à la science elle-même.

Le mouvement pour le développement de la science, l'élevant à un nouveau niveau qualitatif, était associé à la révolution scientifique et technologique. Si nous parlons de développement systèmes complexes, alors il y a toujours un point de bifurcation (tout système complexe dans son développement s'approche de ce point). À partir de ce point, le développement peut diminuer ou augmenter. Lorsqu'il est appliqué à des systèmes complexes, au point de bifurcation, il est nécessaire d'appliquer un peu de force pour que le développement aille vers le haut.

DÉVELOPPEMENT
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Ordre du Chaos

Auparavant, on croyait que le développement n'était qu'un mouvement, et le chaos était perçu comme un terrible abîme et ne comprenait pas qu'il existe une relation entre le chaos et l'ordre. À la suite du saut, le système acquiert de nouvelles propriétés en raison de l'ordre interne (organisation). Si nous parlons de solides- c'est l'ordre dans la structure (réseau cristallin), donc, dans la nature, nous voyons aussi l'ordre. Le développement de l’ordre se fait à travers le chaos. Le choix est déterminé par les conditions influence externe sur le système. Il existe deux chemins possibles à partir du point de bifurcation : la transition vers une organisation supérieure ou la destruction du système (pensez à la dégradation). Il existe des points critiques de développement dans les sciences, mais il existe une nuance selon laquelle, à un moment donné, il existe plusieurs voies parmi lesquelles choisir. Principe principal est que si nous comprenons comment un système complexe se développe, il n'est pas nécessaire d'interférer avec lui, et si nécessaire, il suffit d'orienter légèrement le système vers dans la bonne direction. Dispositions issues de l’approche synergique :

• Les systèmes organisés de manière complexe ne peuvent pas se voir imposer leurs voies de développement. Au contraire, il faut comprendre comment contribuer à ses propres tendances de développement. Il est donc nécessaire d’essayer de les guider vers leurs propres voies de développement, plus efficaces.
• Cette approche permet de comprendre le rôle du chaos dans la qualité de nouvelle organisation systèmes
• Permet de comprendre et d'utiliser les moments d'instabilité du système. Le point de bifurcation est précisément le moment d’instabilité, où un petit effort génère de grandes conséquences. Dans les moments d’instabilité, des changements peuvent survenir à des niveaux supérieurs d’organisation de la matière.
• La synergie indique que pour les systèmes complexes, il existe plusieurs voies de développement alternatives. Cette position nous permet de conclure qu'il existe, en principe, des voies de développement de l'homme et de la nature qui pourraient convenir à l'homme et ne pas nuire à la nature. Pour trouver de telles voies, nous devons comprendre les modèles de développement de systèmes complexes.
• La synergie fournit des connaissances sur la façon de faire fonctionner des systèmes complexes.
• La synergie permet de révéler les schémas de processus rapides et non linéaires qui sous-tendent les transformations qualitatives du système.

1. Le déterminisme est la doctrine de la conditionnalité causale et matérielle des phénomènes naturels, sociaux et mentaux.
2. L'indéterminisme est une doctrine qui nie toute causalité objective des phénomènes.

Lois dynamiques. La première théorie, corrélée au déterminisme, est dynamique. La loi dynamique est loi physique, affichant un modèle objectif sous la forme d'un lien sans ambiguïté entre certains grandeurs physiques exprimé quantitativement. Historiquement, le premier et le plus simple était mécanique dynamique Newton. Laplace est responsable de l'absolutisation des lois dynamiques. Selon son principe, tous les phénomènes du monde sont déterminés, c'est-à-dire prédéterminé par nécessité. UN phénomènes aléatoires et les événements, en tant que catégorie objective, n’ont aucune place. A un certain stade de développement de telles lois, la question s'est posée que les lois dynamiques ne sont pas les seules, qu'elles ne sont pas universelles. Historiquement, cela est associé à l'étude de systèmes plus complexes, ainsi qu'au désir des scientifiques de pénétrer dans les profondeurs de la matière.

Lois statistiques. A côté des lois dynamiques, il existe des lois d'un autre type, dont les prédictions ne sont pas certaines, mais probabilistes. Mais le déterminisme ne quitte pas la science, et l'approche ci-dessus est appelée déterminisme probabiliste - prévision probabiliste de modèles objectifs basée sur des lois probabilistes. De telles lois sont appelées lois statistiques. Cela signifie qu’un événement ne peut pas être prédit sans ambiguïté, mais avec un certain degré de probabilité. Ici on opère avec des valeurs médianes et des valeurs moyennes. Ces lois sont dites probabilistes car les conclusions qui en découlent ne découlent pas logiquement des informations disponibles et ne sont donc pas sans ambiguïté. Parce que l'information elle-même est de nature statistique ; ces lois sont dites statistiques. La logique pour identifier ces lois appartient à Maxwell. La probabilité a un caractère objectif, ce qui signifie que dans le contexte de nombreux événements, un certain schéma se révèle, exprimé par un certain nombre.

La base du développement des sciences naturelles modernes est une méthodologie scientifique spécifique. La base méthodologie scientifique posé expérience- connaissance sensorielle-empirique de la réalité basée sur la pratique. Sous pratique le sujet est implicite activité humaine visant à obtenir des résultats matériels.

Au cours de son développement, les sciences naturelles classiques ont développé type spécifique pratique, appelée « expérience scientifique ». Expérience scientifique - c'est aussi une activité substantielle de personnes, mais visant à tester des propositions scientifiques. Une position scientifique est considérée comme vraie si elle est confirmée par l'expérience, la pratique ou l'expérience scientifique.

En plus de l'interaction avec l'expérience, lors de l'élaboration de théories scientifiques, ils utilisent parfois des critères logiques: cohérence interne, considérations de symétrie, et même des considérations aussi vagues que la « beauté » d’une hypothèse. Cependant Les juges finaux de la théorie scientifique sont toujours la pratique et l'expérience..

A titre d'exemple de « belle » hypothèse, je citerai l'hypothèse du physicien américain Feynman sur l'identité des particules élémentaires. Le fait est qu’ils possèdent une propriété absolument fantastique. Les particules élémentaires du même type, par exemple les électrons, sont indiscernables. S’il y a deux électrons dans un système et que l’un d’eux a été supprimé, nous ne pourrons jamais déterminer lequel a été supprimé et lequel est resté. Pour expliquer cette indiscernabilité, Feynman a proposé qu'il n'y ait qu'un seul électron dans le monde, capable de se déplacer dans le temps. À tout moment, nous percevons cet électron comme plusieurs électrons, naturellement impossibles à distinguer. Après tout, il s’agit en réalité du même électron. N'est-ce pas une belle hypothèse ? Ce serait bien que vous puissiez proposer quelque chose de similaire, mais dans le domaine de l'économie.

Étapes de résolution d'un problème scientifique

L’interaction avec l’expérience a obligé la science à développer un mécanisme spécifique d’interprétation des données expérimentales. Elle consiste à appliquer une idéalisation et une abstraction à ces données.

L'essence de l'idéalisation consiste à écarter les aspects du phénomène étudié qui ne sont pas essentiels à sa solution.

Le côté d'un phénomène ou d'un objet est une propriété qui lui est inhérente, qui peut exister ou non. Par exemple, le manche d’une hachette anti-incendie peut ou non être peint en rouge. La hache de guerre ne modifiera pas ses autres propriétés.

Les aspects du phénomène peuvent être plus ou moins significatifs à cet égard. Ainsi, la couleur du manche de la hachette ne joue aucun rôle par rapport à son objectif principal : couper du bois. Parallèlement, la présence couleur vive indispensable lors de la recherche d'une hachette dans situation extrême. D’un point de vue esthétique, utiliser une couleur rouge vif pour peindre un instrument peut paraître de mauvais goût. Ainsi, dans le processus d’idéalisation, certains aspects d’un phénomène doivent toujours être évalués sous cet aspect spécifique.

Dans le processus d’idéalisation, les aspects du phénomène qui sont sans importance sous l’angle considéré sont écartés. Les autres acteurs importants subissent un processus d'abstraction.

Abstraction consiste dans le passage d'une évaluation qualitative des parties considérées à une évaluation quantitative.

Dans ce cas, les relations qualitatives sont revêtues des « vêtements » des relations mathématiques. Habituellement, des caractéristiques quantitatives auxiliaires sont utilisées et les lois connues auxquelles ces caractéristiques sont soumises sont appliquées. Le processus d'abstraction conduit à la création d'un modèle mathématique du processus étudié.

Par exemple, un sac de boxe marron pesant 80 kg et coûtant 55 unités conventionnelles tombe d'une fenêtre du sixième étage d'un nouveau bâtiment. Il est nécessaire de déterminer la quantité de chaleur dégagée au moment de son contact avec l'asphalte.

Pour résoudre le problème, il faut d’abord procéder à une idéalisation. Ainsi, le coût du sac et sa couleur sont des aspects sans importance par rapport au problème à résoudre. Lors d’une chute d’une hauteur relativement faible, le frottement avec l’air peut également être négligé. Par conséquent, la forme et la taille du sac s’avèrent sans importance par rapport à ce problème. Par conséquent, lorsqu'on considère le processus de chute, un modèle de point matériel peut être appliqué au sac (un point matériel est un corps dont la forme et les dimensions peuvent être négligées dans les conditions de ce problème).

Le processus de prélèvement donne la hauteur de la fenêtre du sixième étage d'un nouveau bâtiment, approximativement égale à 15 m. Si l'on suppose que le processus d'interaction d'un sac avec de l'asphalte obéit aux lois fondamentales de la théorie de la chaleur, il faut alors déterminer la quantité. de chaleur dégagée lors de sa chute, il suffit de retrouver énergie cinétique de ce sac au moment du contact avec l'asphalte. Finalement, le problème peut être formulé ainsi : trouver l'énergie cinétique qui sera acquise par point matériel masse de 80 kg en tombant d'une hauteur de 15 m En plus des lois de la thermodynamique, le processus d'abstraction utilise également la loi de conservation de l'intégralité. énergie mécanique. Un calcul utilisant ces lois conduira à la solution du problème.

L’ensemble des relations mathématiques qui permettent de résoudre le problème est modèle mathématique de la solution.

Il convient de noter ici que l'idéalisation, qui repose essentiellement sur l'écart des aspects sans importance d'un phénomène, conduit inévitablement à une certaine perte d'informations sur le processus décrit. Le paradigme légitime l’idéalisation et donne l’impression qu’elle va de soi. Par conséquent, sous l'influence du paradigme, l'idéalisation est souvent utilisée même dans les cas où elle est injustifiée, ce qui conduit bien sûr à des erreurs. Afin d'éviter de telles erreurs, l'académicien A. S. Predvoditelev a proposé le principe de dualité. Le principe de dualité nous demande de considérer tout problème sous deux points de vue alternatifs, en écartant ses différents aspects dans le processus d'idéalisation. Avec cette approche, la perte d’informations peut être évitée.

Méthodes phénoménologiques et modèles

Il existe deux types d’interactions entre la théorie scientifique et l’expérience : phénoménologique et modèle.

Le nom de la méthode phénoménologique vient du mot grec « phénomène » qui signifie phénomène. Il s’agit d’une méthode empirique, c’est à dire basée sur l’expérimentation.

La tâche doit d'abord être définie. Cela signifie qu'il doit être formulé avec précision conditions initiales et le but du problème à résoudre.

1. Accumulation de matériel expérimental.
2. Traitement, systématisation et généralisation de ces matériaux.
3. Établir des relations et, par conséquent, des connexions possibles entre les valeurs obtenues à la suite du traitement. Ces relations constituent des lois empiriques.
4. Réception à la base modèles empiriques prédictions prédisant les résultats possibles des tests expérimentaux.
5. Vérification expérimentale et comparaison de ses résultats avec ceux prédits.

Si les données prédites et les résultats des tests coïncident toujours avec un degré de précision satisfaisant, alors le modèle reçoit le statut de loi des sciences naturelles.

Si une telle correspondance n’est pas obtenue, la procédure est répétée à partir de l’étape 1.

Une théorie phénoménologique est généralement une généralisation de résultats expérimentaux. L'apparition d'une expérience contredisant cette théorie conduit à clarifier le champ de son applicabilité ou à introduire des clarifications dans la théorie elle-même. Ainsi, plus une théorie phénoménologique reçoit de réfutations, plus elle devient précise.

Exemples théories phénoménologiques la thermodynamique classique, les relations phénoménologiques liées au domaine de la cinétique physique et chimique, les lois de diffusion, la conductivité thermique, etc. peuvent servir.

Les théories des modèles utilisent une méthode déductive. Apparemment, la première justification scientifique de cette méthode a été donnée par le célèbre philosophe français René Descartes. Raisonnement méthode déductive contenu dans son célèbre traité « De la méthode ».

La création d'une théorie modèle commence par la formulation d'une hypothèse scientifique - une hypothèse concernant l'essence du phénomène étudié. Partant de l'hypothèse, par abstraction, d'un modèle mathématique, reproduisant les schémas de base du phénomène étudié à l’aide de relations mathématiques. Les conséquences obtenues de ces relations sont comparées à l'expérience. Si l'expérience confirme les résultats des calculs théoriques effectués sur la base de ce modèle, elle est alors considérée comme correcte. L'apparition d'une réfutation expérimentale conduit au rejet de l'hypothèse et à l'avancée d'une nouvelle.

Un exemple de théorie des modèles est description classique dispersion de la lumière. Elle s'appuie sur l'idée avancée par J. Thomson de l'atome comme caillot charge positive, dans lequel, comme les graines d'une pastèque, des électrons négatifs sont intercalés. La théorie classique de la dispersion donne un bon accord qualitatif avec l'expérience. Cependant, les expériences de Rutherford visant à déterminer la structure de l’atome ont montré l’incohérence de l’hypothèse principale et ont conduit au rejet complet de l’hypothèse principale. théorie classiqueécarts.

À première vue, les théories des modèles semblent moins attrayantes que les théories phénoménologiques. Néanmoins, ce sont eux qui permettent de mieux comprendre les mécanismes internes des phénomènes considérés. Souvent, les théories des modèles sont affinées et continuent d’exister à un nouveau titre. Alors, pour expliquer la nature forces nucléaires Les scientifiques russes Ivanenko et Tamm ont avancé une hypothèse selon laquelle l'interaction des particules nucléaires se produit du fait qu'elles échangent des électrons. L'expérience a montré que les caractéristiques des électrons ne correspondent pas à l'échelle d'interaction requise. Un peu plus tard, sur la base du modèle d'Ivanenko et Tamm, le Japonais Yukawa a suggéré que l'interaction nucléaire est réalisée par des particules ayant des caractéristiques similaires à celles des électrons et une masse environ deux cents fois supérieure. Par la suite, les particules décrites par Yukawa ont été découvertes expérimentalement. On les appelle mésons.

Les mesures sont le fondement de la vérité scientifique

Une expérience scientifique nécessite l’obtention de résultats quantitatifs précis. À cette fin, des mesures sont utilisées. Les mesures sont étudiées par une branche spéciale de la science : la métrologie.

Les mesures peuvent être directes ou indirectes. Résultats mesure directe sont obtenus directement, généralement par lecture des échelles et des indicateurs des instruments de mesure. Les résultats de mesures indirectes sont obtenus par des calculs utilisant les résultats de mesures directes.

Donc pour mesurer le volume parallélépipède rectangle, vous devez mesurer sa longueur, sa largeur et sa hauteur. Ce sont des mesures directes. Ensuite, les mesures résultantes doivent être multipliées. Le volume obtenu est déjà le résultat d'une mesure indirecte, puisqu'il a été obtenu à la suite d'un calcul basé sur des mesures directes.

La mesure consiste à comparer deux objets ou plus. Pour ce faire, les objets doivent être homogènes par rapport au critère de comparaison. Ainsi, si vous souhaitez mesurer le nombre d'étudiants venus au forum des jeunes, alors vous devez sélectionner parmi ceux rassemblés tous ceux qui sont étudiants (critère de comparaison) et les compter. Leurs autres qualités (sexe, âge, couleur de cheveux) peuvent être arbitraires. Homogénéité des objets dans dans ce cas signifie que vous ne devriez pas envisager la mécanique à moins qu'ils ne soient étudiants.

La technique de mesure est déterminée par les objets mesurés. Il existe de nombreux objets de mesure du même type. On peut parler par exemple d'un ensemble de longueurs ou d'un ensemble de masses.

Pour réaliser des mesures, il est nécessaire de disposer d'une mesure sur un ensemble d'objets mesurés et d'un appareil de mesure. Ainsi, la mesure pour de nombreuses longueurs est d'un mètre, et une règle ordinaire peut servir d'appareil. Sur de nombreuses masses, un kilogramme est pris comme mesure. Le poids est le plus souvent mesuré à l’aide d’une balance.

L'ensemble des objets mesurés est divisé en continu et discret.

Un ensemble est considéré comme continu si, pour deux de ses éléments, il est toujours possible d'en trouver un troisième situé entre eux. Tous les points axe des nombres former un ensemble continu. Pour un ensemble discret, vous pouvez toujours trouver deux éléments sans troisième entre eux. Par exemple, l’ensemble de tous les nombres naturels est discret.

Il existe une différence fondamentale entre les ensembles continus et discrets. Un ensemble discret contient sa mesure interne en lui-même. Ainsi, pour effectuer des mesures sur un ensemble discret, un simple calcul suffit. Par exemple, pour trouver la distance entre les points 1 et 10 de la série naturelle, il suffit de compter simplement le nombre de nombres de un à dix.

Les ensembles continus n'ont pas de mesure interne. Il faut l’apporter de l’extérieur. À cette fin, un étalon de mesure est utilisé. Un exemple typique la mesure sur un ensemble continu est la mesure de la longueur. Pour mesurer la longueur, une ligne droite standard d'un mètre de long est utilisée, avec laquelle la longueur mesurée est comparée.

Il convient de noter ici que pendant presque tout le développement de la technologie moderne, ils ont essayé de réduire la mesure de diverses grandeurs physiques à la mesure de la longueur. Ainsi, la mesure du temps se réduisait à mesurer la distance parcourue par l’aiguille d’une horloge. La mesure d'un angle en technologie est le rapport de la longueur de l'arc sous-tendu par l'angle à la longueur du rayon de cet arc. Les grandeurs mesurées par les instruments à pointeur sont déterminées par la distance parcourue par le pointeur de l'instrument. En étudiant la technologie des mesures physico-chimiques, on s'étonne involontairement des astuces auxquelles les scientifiques ont eu recours pour réduire la mesure de n'importe quelle quantité à la mesure de la longueur.

Vers le milieu du 20ème siècle, en relation avec la création de dispositifs de conversion électronique, un fondamentalement développé nouvelle technique mesure, dite numérique. L'essence de la technique numérique est qu'une valeur mesurée continue est convertie en une valeur discrète à l'aide de dispositifs à seuil spécialement sélectionnés. Sur l'ensemble discret résultant, la mesure se réduit à un simple comptage effectué par un circuit de recalcul.

L'appareil de mesure numérique contient en lui-même un convertisseur analogique-numérique (ADC), un dispositif de comptage et logique et un indicateur. La base d'un convertisseur analogique-numérique est un échantillonneur, un comparateur et un additionneur. Un échantillonneur est un appareil capable de produire des signaux ayant des niveaux fixes. La différence entre ces niveaux est toujours égale au plus petit d’entre eux et est appelée intervalle d’échantillonnage. Le comparateur compare le signal mesuré avec le premier intervalle d'échantillonnage. Si le signal est inférieur, l'indicateur affiche zéro. Si le premier niveau d'échantillonnage est dépassé, le signal est comparé au second et une unité est envoyée à l'additionneur. Ce processus se poursuit jusqu'à ce que le niveau du signal dépasse le niveau d'échantillonnage. Dans ce cas, l'additionneur aura un nombre de niveaux d'échantillonnage inférieur ou égal à la valeur du signal mesuré. L'indicateur affiche la valeur de l'additionneur multipliée par la valeur de l'intervalle d'échantillonnage.

C'est ainsi que fonctionne une horloge numérique, par exemple. Un générateur spécial génère des impulsions avec une période strictement stabilisée. Compter le nombre de ces impulsions donne la valeur de l'intervalle de temps mesuré.

Des exemples d’une telle discrétisation sont faciles à trouver dans la vie quotidienne. Ainsi, la distance parcourue le long de la route pouvait être déterminée par des poteaux télégraphiques. En Union soviétique, les poteaux télégraphiques étaient installés tous les 25 m. En comptant le nombre de poteaux et en le multipliant par 25, il était possible de déterminer la distance parcourue. L'erreur était de 25 m (intervalle d'échantillonnage).

Fiabilité et précision des mesures

Les principales caractéristiques de la mesure sont sa précision et sa fiabilité. Pour les ensembles continus, la précision est déterminée par la précision de fabrication de l'étalon et les erreurs possibles survenant au cours du processus de mesure. Par exemple, lors de la mesure d'une longueur, l'étalon peut être une règle à échelle ordinaire, ou peut-être un outil spécial - un pied à coulisse. Les longueurs des différentes règles ne peuvent différer de plus de 1 mm. Les pieds à coulisse sont fabriqués de manière à ce que leurs longueurs ne puissent différer de plus de 0,1 mm. En conséquence, la précision de la mesure avec une règle graduée ne dépasse pas 1 mm et la précision d'un pied à coulisse est 10 fois supérieure.

L'erreur minimale possible qui se produit lors de la mesure avec cet appareil est sa classe de précision. Généralement, la classe de précision d'un instrument est indiquée sur son échelle. S'il n'y a pas une telle indication, la valeur de division minimale de l'appareil est considérée comme la classe de précision. Les erreurs de mesure déterminées par la classe de précision de l'appareil de mesure sont appelées erreurs instrumentales.

Supposons que le résultat de la mesure soit calculé à l'aide d'une formule utilisant des mesures directes effectuées par divers instruments, c'est-à-dire que la mesure est indirecte. L’erreur associée à la précision limitée de ces instruments est appelée erreur de méthode. L’erreur de méthode est l’erreur minimale pouvant être commise lors d’une mesure à l’aide d’une technique donnée.

Lors de la mesure sur des ensembles discrets, les erreurs déterminées par la précision de l'appareil sont généralement absentes. La mesure sur de tels ensembles se réduit à un simple comptage. Par conséquent, la précision de la mesure est déterminée par la précision du comptage. La mesure sur un ensemble discret peut en principe être réalisée avec une précision absolue. En pratique, des compteurs mécaniques ou électroniques (additionneurs) sont utilisés pour de telles mesures. La précision de ces additionneurs est déterminée par leur grille de bits. Le nombre de bits de l'additionneur détermine nombre maximum, qui peut être affiché par celui-ci. Lorsque ce nombre est dépassé, l’additionneur « saute » au-dessus de zéro. Évidemment, dans ce cas, une valeur erronée sera renvoyée.

Pour les mesures numériques, la précision est déterminée par les erreurs d'échantillonnage et la grille de bits de l'additionneur utilisé dans cette mesure.

La fiabilité des résultats obtenus à partir d'une mesure montre à quel point on peut faire confiance aux résultats obtenus. La fiabilité et la précision sont interconnectées de telle manière qu'à mesure que la précision augmente, la fiabilité diminue et, inversement, à mesure que la fiabilité augmente, la précision diminue. Par exemple, si on vous dit que la longueur du segment mesuré est comprise entre zéro et l'infini, alors cette affirmation aura une fiabilité absolue. Il n'est pas du tout nécessaire de parler d'exactitude dans ce cas. Si une certaine valeur de longueur est indiquée avec précision, alors cette déclaration aura une fiabilité nulle. En raison d'erreurs de mesure, il est uniquement possible d'indiquer l'intervalle dans lequel la valeur mesurée peut se situer.

En pratique, ils s'efforcent d'effectuer des mesures de manière à ce que tant la précision de la mesure que sa fiabilité répondent aux exigences du problème à résoudre. En mathématiques, une telle coordination de quantités qui se comportent de manière opposée est appelée optimisation. Les problèmes d’optimisation sont typiques de l’économie. Par exemple, lorsque vous allez au marché, vous essayez d'acheter quantité maximale marchandises, tout en dépensant un minimum d'argent.

Outre les erreurs associées à la classe de précision de l'appareil de mesure, d'autres erreurs peuvent survenir pendant le processus de mesure en raison des capacités limitées de l'appareil de mesure. Un exemple est l’erreur de parallaxe. Cela se produit lors d'une mesure avec une règle si la ligne de visée est orientée selon un angle par rapport à l'échelle de la règle.

En plus de l'instrumentation et erreurs aléatoires En métrologie, il est d'usage de faire la distinction entre les erreurs systématiques et les erreurs grossières. Les erreurs systématiques se manifestent par le fait qu'un décalage régulier est ajouté à la valeur mesurée. Ils sont souvent associés à un changement d’origine. Afin de compenser ces erreurs, la plupart des instruments à aiguilles sont équipés d'un correcteur de zéro spécial. Des erreurs grossières se produisent en raison de l'inattention du mesureur. En règle générale, les erreurs ressortent nettement de la plage des valeurs mesurées. Théorie générale la métrologie permet de ne pas considérer jusqu'à 30% des valeurs censées être des erreurs grossières.