Эмпирический и теоретический уровни научного исследования

В этом смысле в экспериментах по изучению законов колебания маятника Земля  выступает не просто как природное  тело, а как своеобразный "искусственно изготовленный" объект человеческой практики, ибо для природного объекта "Земля" данное свойство не имеет  никаких "особых привилегий" по сравнению  с другими свойствами. Оно существует реально, но на передний план как особое, выделенное свойство выступает только в системе определенной человеческой практики. Экспериментальная деятельность представляет собой специфическую  форму природного взаимодействия, и  важнейшей чертой, определяющей эту  специфику, является именно то, что  взаимодействующие в эксперименте фрагменты природы всегда предстают  как объекты с функционально  выделенными свойствами.

В развитых формах эксперимента такого рода объекты изготовляются искусственно. К ним относятся в первую очередь  приборные установки, с помощью  которых проводится экспериментальное  исследование. Например, в современной  ядерной физике это могут быть установки, приготовляющие пучки частиц, стабилизированные по определенным параметрам (энергия, пульс, поляризация); мишени, бомбардируемые этими пучками; приборы, регистрирующие результаты взаимодействия пучка с мишенью. Для наших  целей важно уяснить, что само изготовление, выверка и использование  таких установок аналогичны операциям  функционального выделения свойств  у объектов природы, которыми оперирует  исследователь в описанных выше экспериментах с маятником. В  обоих случаях из всего набора свойств, которыми обладают материальные объекты, выделяются лишь некоторые  свойства, и данные объекты функционируют  в эксперименте только как их носители.

С таких позиций вполне правомерно рассматривать объекты природы, включенные в экспериментальную  ситуацию, как "квазиприборные" устройства независимо от того, получены они искусственным путем или естественно возникли в природе независимо от деятельности человека. Так, в экспериментальной ситуации по изучению законов колебания Земля "функционирует" как особая приборная подсистема, которая как бы "приготовляет" постоянную силу тяготения (аналогично тому, как созданный человеком ускоритель при жестко фиксированном режиме работы будет генерировать импульсы заряженных частиц с заданными параметрами). Сам маятник играет здесь роль рабочего устройства, функционирование которого дает возможность зафиксировать характеристики колебания. В целом же система "Земля плюс маятник" может быть рассмотрена как своеобразная квазиэкспериментальная установка, "работа" которой позволяет исследовать законы простого колебательного движения.

В свете сказанного специфика эксперимента, отличающая его от взаимодействий в  природе "самой по себе", может  быть охарактеризована так, что в  эксперименте взаимодействующие фрагменты  природы всегда выступают в функции  приборных подсистем. Деятельность по "наделению" объектов природы  функциями приборов будем в дальнейшем называть созданием приборной ситуации. Причем саму приборную ситуацию будем  понимать как функционирование квазиприборных устройств, в системе которых испытывается некоторый фрагмент природы. И поскольку характер взаимоотношений испытуемого фрагмента с квазиприборными устройствами функционально выделяет у него некоторую совокупность характеристических свойств, наличие которых в свою очередь определяет специфику взаимодействий в рабочей части квазиприборной установки, то испытуемый фрагмент включается как элемент в приборную ситуацию.

В рассматриваемых выше экспериментах  с колебанием маятника мы имели дело с существенно различными приборными ситуациями в зависимости от того, являлось ли целью исследования изучение законов колебания или законов  движения в равномерно вращающейся  системе. В первом случае маятник  включен в приборную ситуацию в качестве испытуемого фрагмента, во втором он выполняет совершенно иные функции. Здесь он выступает  как бы в трех отношениях: 1) Само движение массивного тела (испытуемый фрагмент) включено в функционирование рабочей подсистемы в качестве ее существенного элемента (наряду с  вращением Земли); 2) Периодичность  же движения маятника, которая в  предыдущем опыте играла роль изучаемого свойства, теперь используется только для того, чтобы обеспечить стабильные условия наблюдения. В этом смысле колеблющийся маятник функционирует  уже как приготовляющая приборная  подсистема; 3) Свойство маятника сохранять  плоскость колебания позволяет  использовать его и в качестве части регистрирующего устройства. Сама плоскость колебания здесь  выступает в роли своеобразной стрелки, поворот которой относительно плоскости  вращения Земли фиксирует наличие  кориолисовой силы. Такого рода функционирование взаимодействующих в опыте природных фрагментов в роли приборных подсистем или их элементов и выделяет актуально, как бы "выталкивает" на передний план, отдельные свойства этих фрагментов. Все это приводит к функциональному вычленению из множества потенциально возможных объектных структур практики именно той, которая репрезентирует изучаемую связь природы.

Такого  рода связь выступает как объект исследования, который изучается  и на эмпирическом, и на теоретическом  уровнях познавательной деятельности. Выделение объекта исследования из совокупности всех возможных связей природы определяется целями познания и на разных уровнях последнего находит  свое выражение в формулировке различных  познавательных задач. На уровне экспериментального исследования такие задачи выступают  как требование зафиксировать (измерить) наличие какого-либо характеристического свойства у испытуемого фрагмента природы. Однако важно сразу же уяснить, что объект исследования всегда представлен не отдельным элементом (вещью) внутри приборной ситуации, а всей ее структурой.

На  примерах, разобранных выше, по существу было показано, что соответствующий  объект исследования - будь то процесс  гармонического колебания или движение в неинерциальной системе отсчета - может быть выявлен только через  структуру отношений, участвующих  в эксперименте природных фрагментов.

Аналогичным образом обстоит дело и в более  сложных случаях, относящихся, например, к экспериментам в атомной  физике. Так, в известных опытах по обнаружению комптон-эффекта предмет исследования - "корпускулярные свойства рентгеновского излучения, рассеянного на свободных электронах" - определялся через взаимодействие потока рентгеновского излучения и рассеивающей его графитной мишени при условии регистрации излучения особым прибором. И только структура отношений всех этих объектов (включая прибор для регистрации) репрезентирует исследуемый срез действительности. Такого рода фрагменты реальных экспериментальных ситуаций, использование которых задает объект исследования, будем называть в дальнейшем объектами оперирования. Данное различение позволит избежать двусмысленности при использовании термина "объект" в процессе описания познавательных операций науки. В этом различии фиксируется тот существенный факт, что объект исследования не совпадает ни с одним из отдельно взятых объектов оперирования любой экспериментальной ситуации. Подчеркнем также, что объекты оперирования по определению не тождественны "естественным" фрагментам природы, поскольку выступают в системе эксперимента как своеобразные "носители" некоторых функционально выделенных свойств. Как было показано выше, объекты оперирования обычно наделяются приборными функциями и в этом смысле, будучи реальными фрагментами природы, вместе с тем выступают и как продукты "искусственной" (практической) деятельности человека.

Наблюдения  выступают в этом случае не просто фиксацией некоторых признаков  испытуемого фрагмента. Они несут  неявно информацию и о тех связях, которые породили наблюдаемые феномены.

Но  тогда возникает вопрос: справедливо  ли сказанное для любых наблюдений? Ведь они могут быть получены и  вне экспериментального исследования объекта. Более того, наблюдения могут  быть случайными, но, как показывает история науки, они весьма часто  являются началом новых открытий. Где во всех этих случаях практическая деятельность, которая организует определенным способом взаимодействие изучаемых  объектов? Где контроль со стороны  познающего субъекта за условиями взаимодействия, контроль, который позволяет сепарировать многообразие связей действительности, функционально выделяя именно те, проявления которых подлежат исследованию?

Ответы  на эти вопросы и могут показаться неожиданными. Они состоят в следующем.

Систематические и случайные  наблюдения

Научные наблюдения всегда целенаправленны  и осуществляются как систематические  наблюдения, а в систематических  наблюдениях субъект обязательно  конструирует приборную ситуацию. Эти  наблюдения предполагают особое деятельностное отношение субъекта к объекту, которое можно рассматривать как своеобразную квазиэкспериментальную практику. Что же касается случайных наблюдений, то для исследования их явно недостаточно. Случайные наблюдения могут стать импульсом к открытию тогда и только тогда, когда они переходят в систематические наблюдения. А поскольку предполагается, что в любом систематическом наблюдении можно обнаружить деятельность по конструированию приборной ситуации, постольку проблема может быть решена в общем виде. Несмотря на различия между экспериментом и наблюдением, вне эксперимента оба предстают как формы практически деятельностного отношения субъекта к объекту. Теперь остается доказать, что систематические наблюдения предполагают конструирование приборной ситуации. Для этого мы специально рассмотрим такие наблюдения, где заведомо невозможно реальное экспериментирование с изучаемыми объектами. К ним относятся, например, наблюдения в астрономии.

Рассмотрим  один из типичных случаев эмпирического  исследования в современной астрономии - наблюдение за поляризацией света  звезд в облаках межзвездной  пыли, проводившееся с целью изучения магнитного поля Галактики.

Задача  состояла в том, чтобы выяснить, каковы величина и направление напряженности  магнитного поля Галактики. При определении  этих величин в процессе наблюдения использовалось то свойство частиц межзвездной  пыли, что они ориентированы магнитными силовыми линиями Галактики. В свою очередь об этой ориентации можно  было судить изучая эффекты поляризации  света, проходящего через облако пыли. Тем самым параметры поляризованного  света, регистрируемые приборами на Земле, позволяли получить сведения об особенностях магнитного поля Галактики.

Нетрудно  видеть, что сам процесс наблюдения предполагал здесь предварительное  конструирование приборной ситуации из естественных объектов природы. Звезда, излучающая свет, функционировала как  приготовляющая подсистема, частицы  пыли, ориентированные в магнитном  поле Галактики, играли роль рабочей  подсистемы, и лишь регистрирующая часть была представлена приборами, искусственно созданными в практике. В результате объекты: "звезда как  источник излучения", "облако межзвездной  пыли", "регистрирующие устройства на Земле" - образовывали своего рода гигантскую экспериментальную установку, "работа" которой позволяла  изучить характеристики магнитного поля Галактики.

В зависимости от типа исследовательских  задач в астрономии конструируются различные типы приборных ситуаций. Они соответствуют различным  методам наблюдения и во многом определяют специфику каждого такого метода. Для некоторых методов приборная  ситуация выражена настолько отчетливо, что аналогия между соответствующим  классом астрономических наблюдений и экспериментальной деятельностью  прослеживается с очевидностью. Так, например, при определении угловых размеров удаленных космических объектов - источников излучения - широко используется метод покрытия наблюдаемого объекта Луной. Дифракция излучения на краях Луны позволяет с большой точностью определить координаты соответствующего источника. Таким путем были установлены радиокоординаты квазаров, исследован характер рентгеновского излучения Крабовидной туманности (был получен ответ на вопрос, является ли источником радиоизлучения вся туманность, либо внутри нее находится точечный рентгеновский источник); этот метод широко применяется при определении размеров некоторых астрономических объектов. Во всех наблюдениях такого типа Луна используется в качестве передвижного экрана и служит своеобразной "рабочей подсистемой" в приборной ситуации соответствующих астрофизических опытов.

Довольно  отчетливо обнаруживается приборная  ситуация и в наблюдениях, связанных  с определением расстояния до небесных объектов. Например, в задачах по определению расстояния до ближайших  звезд методом параллакса в функции  прибора используется Земля; при  установлении расстояний до удаленных  галактик методом цефеид этот класс  переменных звезд также функционирует  в качестве средств наблюдения и  т.д.

Правда, можно указать и на такие виды систематических наблюдений в астрономии, которые на первый взгляд весьма далеки от аналогии с экспериментом. В частности, при анализе простейших форм астрономического наблюдения, свойственных ранним этапам развития астрономии, нелегко установить, как конструировалась в них приборная  ситуация. Тем не менее здесь все  происходит аналогично уже рассмотренным  случаям. Так, уже простое визуальное наблюдение за перемещением планеты  на небесном своде предполагало, что  наблюдатель должен предварительно выделить линию горизонта и метки  на небесном своде (например, неподвижные  звезды), на фоне которых наблюдается  движение планеты. В основе этих операций по существу лежит представление  о небесном своде как своеобразной проградуированной шкале, на которой  фиксируется движение планеты как  светящейся точки (неподвижные же звезды на небесном своде играют здесь роль средств наблюдения). Причем по мере проникновения в астрономическую  науку математических методов градуировка  небесного свода становится все  более точной и удобной для  проведения измерений. Уже в IV столетии до н.э. в египетской и вавилонской  астрономии возникает зодиак, состоящий  из 12 участков по 30 градусов, как стандартная  шкала для описания движения Солнца и планет. Использование созвездий  зодиака в функции шкалы делает их средствами наблюдения, своеобразным приборным устройством, позволяющим  точно фиксировать изменение  положения Солнца и планет.