5.1.2. Эксперимент, опыт

Это самый распространенный в настоящее время метод эмпирического познания, при котором обстоятельства и условия изучаемого явления создаются, организуются и контролируются самим исследователем. Так, лабораторные эксперименты (опыты, в том числе демонстрационные опыты) по физике или химии хорошо известны всем. Например, можно продемонстрировать справедливость закона Ома, собрав простейшую электрическую цепь, или разложение воды металлическим калием с его самовозгоранием, хорошо осознавая, что в природных обстоятельствах невозможно обнаружить ситуации, подобные тем, которые были специально организованы на лабораторном столе: элементарный (металлический) калий, как, впрочем и большинство других элементов в природных (натурных) условиях не существует, точно так же, как невозможно встретить в земной коре конкретный хромо-никелевый сплав, удельное сопротивление которого измерялось.

В отличие от лабораторного натурный эксперимент проводится с объектами в ситуациях самой изучаемой действительности, но при этом всегда предполагается возможность вмешательства экспериментатора в естественный ход событий; так, например, выглядит организация агробиологических опытов при выведении нового сорта сельскохозяйственных культур.

Еще известен мысленный эксперимент, основанный на задании, «придумывании» условной ситуации, в которой проявляются свойства, интересующие исследователя. Галилео Галилея можно причислить к первооткрывателям этого метода в связи с введением им в механику концепции инерции. Очень наглядно ход мыслей Галилея представил австрийский физик Эрнст Мах (1838-1916) в своей «Механике» (см. схему 2).

«Галилей рассматривает тело, падающее вниз по наклонной плоскости AB и с достигнутой скоростью падения поднимающееся вверх по другой наклонной плоскости BC. На всех плоскостях BC, BD и т.д. тело поднимается по горизонтальной плоскости, проходящей через точку A. Но так как оно на плоскости BD падает с меньшим ускорением, чем на плоскости BC, то оно и поднимается на плоскости BD с меньшим замедлением. Чем больше плоскости BC, BD, BE, BF приближаются к горизонтальной плоскости, тем меньше на них замедления тела, тем дольше и дольше оно на них двигается. На горизонтальной плоскости ВН замедление совершенно исчезает (если не считать, конечно, трения и сопротивления воздуха), тело двигается бесконечно долго и бесконечно далеко с постоянной скоростью. Дойдя до этого предельного случая, Галилей находит, так называемый, закон инерции, по которому тело, не встречающее препятствий в особых условиях, изменяющих его движение (силах), постоянно сохраняет свою скорость (и направление)» (Мах Э. Механика. Историко-критический очерк ее развития. Ижевск: Ред. журнала «Регулярная и хаотическая динамика», 2000. С. 116).

Схема 2.

Сейчас этот прием чаще называют теоретическим моделированием процессов или систем, которые неосуществимы в данный момент либо по техническим причинам, либо недопустимы по морально-этическим соображениям. Ярким примером мысленного экспериментирования может служить модель «ядерной зимы», разработанная практически в одно время учеными СССР и США (см., например, главу «О климатических последствиях ядерной войны» в монографии Н. Н. Моисеева, В. В. Александрова и А. М. Тарко. Человек и биосфера. М.: Наука, 1985. С. 120). Разумеется, сценарии атомного «апокалипсиса», обсужденные там, не предполагается когда-нибудь «проверить», чтобы убедить сомневающихся. Широкое и в настоящее время неизбежное применение электронно-вычислительных машин (ЭВМ) во всех видах экспериментирования – от лабораторного до мысленного – породило повод для обособления еще одного понятия – вычислительного эксперимента, который также называют компьютерным моделированием. Сейчас это быстро развивающееся направление методологии науки.

Можно сопоставить особенности эксперимента, который, образно говоря, является «диалогом» с природой, с основными чертами наблюдения, как такового, без вмешательства исследователя в природный «монолог».

1) В эксперименте исследователь планово, целесообразно, руководимый идеей, замыслом поиска (опыта), активно влияет на процессы, протекающие в изучаемом объекте (вещи, веществе, системе и др.).

2) Влияние экспериментатора проявляется следующим образом:

– изучаемое явление может быть воспроизведено произвольное число раз в любое время, в любом месте (в аналогичных обстоятельствах), любым желающим;

– если изучаемое явление представляет собой сложную картину, когда одновременно наблюдается изменение нескольких характеристик объекта, то можно искусственно стабилизировать их часть, чтобы выяснить влияние или поведение отдельной характеристики (черты, параметра); так, изучая термохимические процессы, можно стабилизировать температуру в термостате, рассматривая различные химические реакции, идущие как с поглощением тепла, так и с его выделением.

3) Эксперимент позволяет организовывать процессы, которые невозможно наблюдать в естественных, природных условиях; так, например, можно синтезировать вещества сверхвысокой химической чистоты, или со строго дозированными примесями, и изучать их свойства. Одна только ядерная физика сопряжена с изучением процессов, которые невозможно «увидеть» в натурных условиях, – это эксперименты с применением ускорителей элементарных частиц, управляемая реакция деления тяжелых ядер и т.п.

4) Приборы, различного вида технические приспособления и устройства, позволяющие организовать протекание того или иного физического или химического процесса, с одной стороны, предоставляют исследователю научную информацию, которую невозможно «увидеть» в условиях «чистого» наблюдения; но с другой стороны, идея этих же устройств может быть положена в основу техники – агрегатов, аппаратов, заводских схем и т.п., – уже не с целью получения информации, а с целью целенаправленного преобразования вещей и веществ в пространстве и времени, то есть той деятельности, которая называется технологией.