Experiment - conceptele științei naturale moderne

Experimentul este o metodă mai complexă de cunoaștere empirică în comparație cu observarea. El presupune o influență activă, intenționată și strict controlată a cercetătorului asupra obiectului studiat, cu scopul de a identifica și de a studia anumite aspecte ale acestuia, proprietăți, legături. În acest caz, experimentatorul poate schimba obiectul studiat, poate crea condiții artificiale pentru studiul său, interfera cu cursul natural al proceselor.







Componentele experimentului sunt alte metode de cercetare empirică (observații, măsurători). În același timp, el are caracteristici importante care sunt unice pentru el.

În primul rând, experimentul face posibilă studierea obiectului într-o formă "purificată", adică este posibil să se elimine diferiți factori laterali, straturi, care complică procesul de cercetare. De exemplu, efectuarea unor experimente este imposibilă fără locațiile special amenajate, ecranate (protejate) de influențele electromagnetice externe asupra obiectului studiat.

În al doilea rând, pe măsură ce experimentul progresează obiectul poate fi in vitro, într-o anumită măsură, în special în condiții extreme, adică studiat la temperaturi foarte scăzute, la presiuni foarte ridicate, sau, dimpotrivă, în vid, într-un mediu cu o mare putere a câmpului electromagnetic și așa mai departe. n. Cu astfel de condiții create artificial, este posibil să se identifice proprietățile ciudate, uneori neașteptate ale obiectelor și, astfel, să se înțeleagă mai bine esența lor. Acest aspect este foarte interesant și promițătoare sunt experimente spațiale, care ne permit să studieze obiecte și fenomene în aceste condiții speciale și neobișnuite (imponderabilitate, vid ridicat), care nu pot fi create în laboratoarele terestre.

În al treilea rând, prin studierea oricărui proces, experimentatorul poate interfera cu acesta, influențând în mod activ cursul său. După cum sa menționat de către Academician Pavlov, „dacă experiența ia fenomene în propriile lor mâini și gestiona de la unul și apoi la altul, și astfel artificială combinație, simplificată arată o legătură reală între fenomenele. Cu alte cuvinte, observația colectează ceva. El oferta de natura, experienta ia de la natura ceea ce vrea. "

În al patrulea rând, avantajul important al multor experimente este reproductibilitatea acestora. Aceasta înseamnă că condițiile experimentale și, în consecință, observațiile sunt făcute, măsurătorile pot fi reproduse de câte ori este necesar pentru a obține rezultate fiabile.

În istoria științei, de exemplu, un astfel de caz este cunoscut. Fizicianul american Shenkland, care a studiat coliziunile de fotoni cu electroni, a ajuns la concluzia că legea conservării energiei într-un eveniment de coliziune elementară nu a fost îndeplinită. Aceste experimente au provocat o senzație. Dar un număr de fizicieni mari, inclusiv AF Ioffe, erau sceptici față de ei. Apoi Shankland a decis să-și repete experimentele. Încercând să-și recreeze rezultatele anterioare, a găsit o greșeală în tehnica de experimentare. Sa dovedit că, sub condiția corectă a afirmației experimentului, legea conservării energiei este confirmată și în acest eveniment elementar de coliziune. Deci, datorită reproductibilității studiilor experimentale, experimentul Shenkland a respins primul.

Pregătirea și implementarea experimentului necesită o serie de condiții. Deci, experimentul științific:

· Nu este pusă la întâmplare niciodată, ci presupune existența unui obiectiv de cercetare clar declarat;

• nu "orbește", întotdeauna bazat pe unele poziții teoretice inițiale;

• nu se desfășoară neplanificat, haotic; un cercetător preliminar face un plan pentru comportamentul său;

Necesită un anumit nivel de dezvoltare a mijloacelor tehnice de cunoaștere necesare realizării sale;

· Trebuie să fie conduse de persoane care au o calificare suficient de ridicată.

Doar totalitatea tuturor acestor condiții determină succesul cercetării experimentale.

În funcție de natura problemelor rezolvate în timpul experimentelor, acestea din urmă, bineînțeles, sunt împărțite în cercetare și testare.







Experimentele de cercetare permit identificarea proprietăților noi, necunoscute în obiect. Rezultatele unor astfel de experimente pot fi concluzii care nu rezultă din cunoștințele anterioare despre obiectul cercetării. Exemplele includ experimente efectuate în laboratorul lui Ernest Rutherford, în timpul căreia a fost descoperit comportamentul straniu al particulelor alfa, atunci când au bombardat folia de aur: majoritatea particulelor au trecut prin folie, o cantitate mică de particule sunt deviate și împrăștiate, iar unele particule nu doar a respins, dar s-au întors ca o minge de pe grilă. Un astfel de model pilot conform calculelor, datorită faptului că, practic, întreaga masă este concentrată în nucleul atomului, care este o mică parte din volumul său (revenit particule alfa, care au experimentat o coliziune cu un nucleu). Astfel, experimentul de cercetare realizat de Rutherford și colaboratorii săi a făcut posibilă dezvăluirea nucleului atomului și, prin urmare, inițierea nașterii fizicii nucleare.

Experimentele de verificare sunt importante pentru verificarea, confirmarea anumitor construcții teoretice. Astfel, existența unui număr de particule elementare (pozitron, neutrino, etc.) a fost prezisă teoretic pentru prima oară și numai ulterior au fost descoperite experimental.

Pătrunderea cunoașterii umane în lumea micropolitană a necesitat efectuarea de studii experimentale în care era imposibil să neglijăm influența instrumentului asupra obiectului (mai precis, microobiectelor) cunoașterii. Datorită acestei circumstanțe, unii fizicieni au ajuns la concluzia că, spre deosebire de mecanica clasică, experimentul joacă un rol fundamental diferit în mecanica cuantică.

Dar acțiunea zburne a dispozitivului nu poate reduce rolul cognitiv al experimentului în fizica microcosmosului. Dispozitivele exercită acțiune zburne asupra obiectului de cercetare și în fizica clasică, se ocupă de macroobiecte; Doar acțiunea lor aici este foarte nesemnificativă și poate fi neglijată. În sfera realității materiale, care este explorată de mecanica cuantică, dispozitivul exercită un efect mult mai semnificativ asupra particulei decât acțiunea de acțiune, care nu poate fi ignorată. Totuși, această influență nu înseamnă că dispozitivul generează proprietățile microparticulelor materiei în conformitate cu voința experimentatorului (așa cum au susținut unii fizicieni). De asemenea, trebuie remarcat faptul că faptele zburne se referă doar la aspectul cantitativ al proprietăților microparticulei - magnitudinea energiei, impulsului și localizării sale spațiale. Specificitatea calitativă a microparticulelor nu se va schimba ca urmare a excitației: electronul rămâne un electron, un proton este un proton etc.

Luând în considerare procedura și rezultatele obținute, experimentele pot fi împărțite în cele calitative și cantitative. Experimentele calitative au un caracter de căutare și nu oferă posibilitatea de a obține relații cantitative. Ele permit doar să dezvăluie efectul diferiților factori asupra fenomenului studiat. Experimentele cantitative au vizat stabilirea dependențelor cantitative exacte în fenomenul studiat. În practica actuală a cercetării experimentale, ambele tipuri de experimente sunt realizate, de regulă, sub forma unor etape succesive în dezvoltarea cunoașterii.

După cum se știe, legătura dintre fenomenele electrice și magnetice a fost inițial stabilită de fizicianul danez Oersted ca urmare a unui experiment excepțional de calitativ. Prin plasarea acului magnetic al busolei lângă conductorul prin care trece curentul electric, el a descoperit că săgeata se abate de la poziția inițială. după

Încheind revizuirea metodei experimentale de investigare, trebuie să fim atenți la o altă problemă foarte importantă - planificarea experimentului. În prima jumătate a secolului al XX-lea, toate studiile experimentale s-au redus la realizarea unui așa-numit experiment cu un factor, când unul dintre factorii din procesul în cauză a fost modificat și toate celelalte au rămas neschimbate. Dar dezvoltarea științei a impus urgent studiul proceselor care depind de un număr mare de factori în schimbare. Utilizarea experimentului cu un singur factor în acest caz nu a avut sens, deoarece a necesitat un număr astronomic de experimente.

La începutul anilor 20 ai secolului XX, statisticianul englez R. Fisher a dezvoltat pentru prima dată și a demonstrat oportunitatea metodei de variație simultană a tuturor factorilor care afectează rezultatele cercetării experimentale în domeniul științelor aplicate. Dar numai în trei decenii această lucrare a lui Fisher a găsit aplicații practice. În 1951, pentru box, Wilson a elaborat o metodă conform căreia cercetătorul ar trebui să efectueze o serie mică de experimente, variind în fiecare dintre aceste serii, conform anumitor reguli, toți factorii. Mai mult decât atât, aceste serii sunt realizate astfel încât, după prelucrarea matematică a seriei anterioare, se poate alege (planifica) condițiile pentru următoarea etapă, în final va permite să se determine regiunea optimului.

După lucrarea lui Box și Wilson, a apărut o serie întreagă de lucrări pe același subiect, în care au fost propuse și alte metode. Succesele obținute în dezvoltarea teoretică și aplicarea practică a planificării experimentale în cercetarea științifică au dus la apariția unei noi discipline - teoria matematică a experimentului. Această teorie vizează obținerea unui rezultat fiabil al cercetării experimentale cu cheltuieli minime de muncă, timp și bani. Ca urmare, optimizarea activității experimenterului și, în același timp, calitatea înaltă a cercetării experimentale. Și "calitatea înaltă a experimentului, așa cum a subliniat Academicianul PL Kapitsa, este o condiție necesară pentru dezvoltarea sănătoasă a științei".







Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare

Trimiteți-le prietenilor: