Присматривая за своим маленьким сыном, я постоянно вижу, как он делает новые для себя открытия, наблюдая за миром и проводя небольшие опыты. Сейчас он и сам не знает, что значат эти понятия, и чем они отличаются. Но когда он немного подрастет, вот что я ему расскажу.
Мои наблюдения и опыты
Лучше всего объяснить на примере.
Я всегда любила наблюдать за объектами окружающего меня мира. Так, очень интересно смотреть, как ведут себя муравьи в зависимости от погоды и времени суток.
Но ещё больше я люблю проводить опыты.
Один раз в детстве я провела удивительный опыт. Из детской энциклопедии я узнала, что брюшко у муравьев прозрачное. Это предположение стало моей гипотезой, которую было необходимо подтвердить или опровергнуть. Я приготовила сладкие сиропы разных цветов и поместила маленькие капельки вблизи муравейника. Забавно, но когда муравьи пили, их животики окрашивались в цвет капли сиропа. Это подтвердило мою гипотезу.
Вы догадались, чем отличались мои простые наблюдения за жизнью муравейника от проведенного опыта?
- В первом случае я просто смотрела (наблюдала) за поведением насекомых. Проводя опыт, мне самой было необходимо вступить во взаимодействие с испытуемыми, поместив цветные капли у муравейника.
- Проводя опыт я имела гипотезу (из детской энциклопедии) и план действия.
- Наблюдения не требовали какого-либо оборудования (хотя, это не всегда верно, например, для наблюдения за космическими объектами, понадобится телескоп). Для опыта же мне были нужны сахар, вода, красители и прочие средства для приготовления сиропа.
Наблюдение за котом
Понаблюдайте за своим домашним любимцем. Вы сможете заметить много интересных особенностей. Например, что коты и кошки способны издавать множество непохожих друг на друга звуков.
Опыт «Лава»
Этим интересным опытом можно проверить гипотезу, что масло легче воды, но соль тяжелее масла.
- Возьмите стакан. Наполните его водой и растительным маслом (2:1). Масло останется плавать сверху.
- Добавьте пищевой краситель.
- Всыпьте ложку соли.
«Лава» в банке Наслаждайтесь «лавой» в стакане.
Любознательность человека – основная причина бурного развития цивилизации. С древнейших времён познание проводилось с помощью двух основных методов: наблюдения и эксперимента. Несмотря на кажущуюся идентичность, данные понятия существенно отличаются друг от друга.
Определение
Эксперимент – это метод научного познания, при котором объекты погружаются в искусственно созданную среду, а их поведение управляется экспериментатором. Главная цель такого действия – проверка гипотезы, поиск новых фактов, которые могут ответить на важные для науки вопросы.
Наблюдение – это метод познания, при котором наблюдатель изучает свойства исследуемого объекта и фиксирует их. Вмешательство в естественную среду минимально, а проводить данные мероприятия может любое лицо, даже при отсутствии оборудования и техники, а также специальных познаний.
Сравнение
Итак, важнейшее отличие кроется в способе взаимодействия с изучаемым предметом. Если наблюдатель стоит в стороне и изучает объективные данные, то экспериментатор активно вмешивается в ход событий и направляет их. Наблюдение может быть спонтанным, а эксперимент – только целенаправленным.
Экспериментатор занят подтверждением гипотезы, которую он сформулировал ранее. Наблюдатель просто получает новые данные, собирая ранее неизвестную информацию. Эксперимент проводится в специальных условиях и в закрытой (ограниченной) среде, как правило, искусственно созданной, наблюдение – в естественных условиях. Ещё один важный момент – наличие специального оборудования. Для эксперимента оно обязательно, в то время как наблюдение может обходиться и без него.
Выводы сайт
- Взаимодействие с объектом. Наблюдатель дистанцируется от естественной среды, а экспериментатор – активно вмешивается в неё.
- Условия проведения. Наблюдение проводится в естественных условиях, а эксперимент – в искусственно созданных.
- Специальное оборудование. Для проведения эксперимента необходима база, наблюдение можно проводить и без техники и инструментов.
- Цель. Наблюдение призвано зафиксировать реальность и получить новые данные, эксперимент – подтвердить гипотезу, сформулированную умозрительно.
Характерная особенность эксперимента как специального эмпирического метода исследования заключается в том, что он обеспечивает возможность активного практического воздействия на изучаемые явления и процессы. Исследователь здесь не ограничивается пассивным наблюдением явлений, а сознательно вмешивается в естественный ход их протекания. Он может осуществить это, либо изолировав исследуемые явления от некоторых внешних факторов, либо изменив пределенные условия, в которых они происходят. И в том и другом случае результаты испытаний точно фиксируются и контролируются.
Таким образом, дополнение простого наблюдения активным воздействием на изучаемый процесс, превращает эксперимент в весьма эффективный метод эмпирического исследования. Этому способствует прежде всего более тесная связь эксперимента с теорией. «Экспериментирование, - пишут И. Пригожин и И. Стенгерс, - означает не только достоверное наблюдение подлинных фактов, не только поиск эмпирических зависимостей между явлениями, но и предполагает систематическое взаимодействие между теоретическими понятиями и наблюдением» 1 .
Идея эксперимента, план его проведения и интерпретация результатов в гораздо большей степени зависят от теории, чем поиск и интерпретация данных наблюдения.
В настоящее время экспериментальный метод используется не только в тех опытных науках, которые по традиции относят к точному естествознанию (механика, физика, химия и др.), но и в науках, изучающих живую природу, особенно в тех из них, которые применяют современные физические и химические методы исследования (генетика, молекулярная биология, физиология и др.).
В науке Нового времени экспериментальный метод впервые начал систематически применять, как мы уже знаем, Галилей, хотя отдельные попытки его использования можно обнаружить еще в античности и особенно в Средние века .
Галилей начал свои исследования с изучения наиболее простейших явлений природы - механического перемещения тел в пространстве с течением времени (падение тел, движение тел по наклонной плоскости и траекторий пушечных ядер). Несмотря на кажущуюся простоту этих явлений, он столкнулся с рядом трудностей как научного, так и мировоззренческого характера. Последние были связаны главным образом с традицией чисто натурфилософского, умозрительного подхода к изучению явлений природы, восходящей еще к античности. Так, в аристотелевской физике признавалось, что движение происходит только тогда, когда к телу прикладывается сила. Это положение считалось общепризнанным и в средневековой науке. Галилей впервые подверг его сомнению и высказал предположение, что тело будет находиться в покое или в равномерном и прямолинейном движении, пока на него не будут действовать внешние силы. Со времени Ньютона это утверждение формулируется как первый закон механики.
Примечательно, что для обоснования принципа инерции Галилеем впервые был использован мысленный эксперимент, который в дальнейшем нашел широкое применение в качестве эвристического средства исследования в разных отраслях современного естествознания. Суть его заключается в анализе последовательности реальных наблюдений и в переходе от них к некоторой предельной ситуации, в которой мысленно исключается действие определенных сил или факторов. Например, при наблюдении механического движения можно постепенно уменьшать действие на тело разнообразных сил - трения, сопротивления воздуха и т.п. - и убедиться в том, что путь проходимый телом, будет соответственно увеличиваться. В пределе можно исключить все подобные силы и придти к заключению, что тело в таких идеальных условиях будет неограниченно двигаться равномерно и прямолинейно или оставаться в покое.
Наибольшие достижения Галилея связаны, однако, с постановкой реальных экспериментов и математической обработкой их результатов. Выдающихся результатов он достиг при экспериментальном исследовании свободного падения тел. В своей замечательной книге «Беседы и математические доказательства...» Галилей подробно описывает, как пришел к своему открытию закона постоянства ускорения свободно падающих тел. Вначале он, как и его предшественники - Леонардо да Винчи, Бенедетти и др., полагал, что скорость падения тела пропорциональна пройденному пути. Однако впоследствии Галилей отказался от этого предположения, так как оно приводит к следствиям, которые не подтверждаются на опыте 1 . Поэтому он решил проверить другую гипотезу: скорость свободно падающего тела пропорциональна времени падения. Из нее вытекало следствие, что путь, пройденный телом, пропорционален половине квадрата времени падения, которое подтвердилось в специально построенном эксперименте. Поскольку в тот период существовали серьезные трудности с измерением времени, то Галилей решил замедлить процесс падения. Для этого он скатывал по наклонному желобу с хорошо отполированными стенками бронзовый шар. Измеряя время прохождения шаром различных отрезков пути, он смог убедиться в правильности своего предположения о постоянстве ускорения свободно падающих тел .
Своими громадными достижениями современная наука обязана именно эксперименту, поскольку с его помощью удалось органически связать мысль и опыт, теорию и практику. По сути дела, эксперимент представляет собой вопрос, обращенный к природе. Ученые убедились, что природа отвечает на правильно поставленные ими вопросы. Поэтому со времен Галилея эксперимент стал важнейшим средством диалога между человеком и природой, способом проникновения в глубокие ее тайны и средством открытия законов, которые управляют наблюдаемыми в эксперименте явлениями.
- Пригожий И., Стенгерс И. Порядок из хаоса. - М., 1986. - С. 44.
- Некоторые известные историки науки, в том числе П. Дюгем, А. Кромби,Д. Рэнделл, утверждают, что возникновение экспериментальной науки произошлоеще в Средние века. Для подтверждения своего тезиса они ссылаются на то, чтотакие эксперименты проводились в XIII-XIV вв. в Париже, а в XVI в. в Падуе.
- Галилей Г. Избранные произведения: В 2 т. Т 1. - М.: Наука, 1964. - С. 241-242.
- См.: Липсон Г. Великие эксперименты в физике. - М., 1972. - С. 12.
Научный прогресс нельзя остановить, и методы изучения окружающей среды всегда совершенствовались и становились более сложными. Наблюдения и опыты известны в течение столетий, их не только сравнивают, но и отождествляют. В то же время, между указанными понятиями – колоссальная разница, которая отражает динамику развития научной мысли.
Наблюдения – это исследования, при которых учёный ведёт визуальный контроль за объектом, позволяя событиям развиваться естественным путём и отмечая любые изменения. Результат работы фиксируется на носителе информации для последующего анализа. Вести наблюдения можно без оборудования, а также с применением спецсредств.
Опыты – это исследования, при которых объекты помещаются в искусственно созданную или натуральную среду, а учёный входит с изучаемым предметом в активное взаимодействие. В процессе опытов подтверждается либо опровергается гипотеза, выстроенная на основе имеющихся теоретических данных.
Таким образом, наблюдения не предполагают активного взаимодействия с объектом. Исследователь дистанцируется от них, фиксируя полученные данные. Это и есть основная цель – сбор информации, которая затем будет проанализирована. При опыте учёный вступает с объектом в активное взаимодействие. Цель данного действия – проверить гипотезу, подтвердив её неограниченное количество раз.
У опыта всегда есть план, у наблюдений он отсутствует. Для проведения эксперимента исследователю необходимо воссоздать определённые условия. Наблюдение ведётся в естественной среде, ведь вмешательство в жизнь изучаемых объектов будет означать начало опыта. Как первый, так и второй метод исследования крайне полезны для науки, они не противоречат, но взаимно дополняют друг друга.
- Влияние на объект. Наблюдения не предполагают активного взаимодействия с изучаемым объектом, в то время как опыты построены на таком вмешательстве.
- Использование специального оборудования. Исследование может вестись невооружённым глазом, для опыта всегда требуются приборы и другие научно-технические средства.
- Наличие плана. Наблюдение ведётся одинаково, опыт – по заранее проработанному сценарию.
- Среда. Наблюдение протекает в естественной среде, опыт – в искусственной.
- Цель. Наблюдения осуществляются ради сбора информации для последующего анализа, опыты – для подтверждения гипотезы.