С первого взгляда может показаться, что исследовательская деятельность ученого индивидуальна и неповторима, однако эта точка зрения ошибочна. Проведенный методологами анализ творчества классиков науки, специфики и структуры научного исследования показал, что, несмотря на различия изучаемых объектов, исторических условий, социальных и национальных различий исследователей, в их деятельности, поскольку они стремятся достичь истины, обнаруживается некоторая общая закономерность.

Научное исследование проходит последовательно три стадии: эмпирическое, умозрительное и теоретическое исследование. На каждой из этих стадий с помощью определенных познавательных процедур получаются специфические формы знания.

Указанная последовательность стадий обусловлена тем, что конечная цель научного исследования – раскрытие сущности изучаемого класса явлений, т. е. объяснение этих явлений. Но прежде чем объяснять эти явления, нужно их познать, т. е. описать. Эту задачу решает эмпирическое исследование, поэтому именно с него и начинается научное исследование.

После того как изучаемая предметная область описана, обычно вначале делается попытка объяснить ее с помощью имеющегося старого теоретического знания. Когда на этом пути не удается достичь успеха, возникает необходимость в новом теоретическом знании. При этом оказывается, что принципиально новое теоретическое знание не может быть получено ни посредством индуктивного обобщения опытных данных, ни посредством дедуктивного вывода из старого теоретического знания. Приходится прибегать к помощи творческого воображения, фантазии, интуиции, т. е. к умозрительному исследованию. Именно умозрительное исследование генерирует новые идеи, на основе которых затем разворачивается теоретическое исследование, формируется новая теория, объясняющая эмпирическое знание.

Первичной процедурой эмпирического исследования новой предметной области является наблюдение. Наблюдение – это восприятие с помощью органов чувств (а также приборов) исследуемых явлений в условиях, когда исследователь не вмешивается в естественное течение событий. Результатом наблюдения является чувственный образ (ощущения и восприятия). От обычного чувственного познания научное наблюдение отличается своей целенаправленностью и организованностью. Научное наблюдение обычно связано с решением определенной научной проблемы или задачи. Целенаправленность наблюдения связана с наличием предварительных идей, предположений, которые вызывают необходимость в наблюдении. Научные наблюдения должны собрать данные, которые могут стать основой для последующих разработок.

В процессе наблюдения отображаются качественные и количественные параметры изучаемых объектов, их пространственно-временные характеристики, процессы изменения (т. е. объекты со стороны их явления).

Исторически сложились следующие виды наблюдения.

1. Непосредственное наблюдение. Наблюдение идет на основе непосредственного воздействия объекта на органы чувств наблюдателя (субъект).

Непосредственное наблюдение определяется возможностями наших органов чувств. Но возможности органов чувств биологически ограничены. Биологическая ограниченность органов чувств преодолевается благодаря применению приборов. Здесь мы имеем дело с опосредованным наблюдением, которое включает в себя два варианта.

2 Опосредованное наблюдение I типа. Между объектом и органом чувств субъекта помещается прибор П₁, усиливающий количественно воздействие объекта на субъект.

Примером этому варианту наблюдения может служить использование в качестве прибора лупы, оптического телескопа и микроскопа.

3. Опосредованное наблюдение II типа. Между объектом и органом чувств субъекта помещается прибор П₂, качественно изменяющий не воспринимаемое действие объекта таким образом, что оно становится наблюдаемым субъектом.

Благодаря использованию приборов расширяется диапазон воспринимаемых явлений (количественно и качественно), все явления материального мира становятся принципиально наблюдаемыми; это обстоятельство положило конец агностическим сомнениям в познаваемости мира.

Результаты наблюдений зависят от органов чувств наблюдателя, средств наблюдения (приборов) и объективных свойств наблюдаемых явлений. Поэтому при анализе результатов наблюдения нужно учитывать ряд обстоятельств:

1) что в результатах наблюдения зависят от самого объекта и что – от специфики органов чувств;

2) что зависит от специфики применяемых приборов и что – от специфики самого объекта;

3) учет того, различается ли состояние и поведение объекта при наблюдении и состояние и поведение, которое имело бы место, если бы не было процесса наблюдения.

Практика научного исследования показала, что нужно учитывать влияние приборов на получаемую информацию. Чтобы результаты наблюдений давали более объективную информацию, необходимо максимально разнообразить условия наблюдения, применять различные приборы. При этом в каждом отдельном наблюдении объект будет выглядеть по-разному, но то сходное, что есть во всех наблюдениях, можно рассматривать как объективную информацию.

Второй метод эмпирического исследования – эксперимент. Различают прямой (натурный) и модельный эксперименты. В отличие от наблюдения в ходе прямого (натурного) эксперимента субъект активно воздействует на объект исследования посредством других материальных объектов – экспериментальных установок ЭУ (инструментов, аппаратов и т. д.). Реакция изучаемого объекта на эти воздействия фиксируется приборами, которыми обычно оснащены экспериментальные установки. Отсюда видно, что между экспериментом и наблюдением есть тесная связь.

В ходе эксперимента обычно производится изолирование объекта от влияния побочных, несущественных связей, осуществляется воздействие экспериментальных средств на объект, устанавливается зависимость между существенными свойствами изучаемых объектов, фиксируются данные.

Модельный эксперимент все более широко применяется начиная с середины XIX в. Необходимость использования модельного эксперимента объясняется тем, что у объекта познания есть такие особенности, которые делают затруднительными или невозможными прямые эксперименты. Так, например, объект может быть удален в пространстве или во времени, иметь очень большие или малые размеры, прямой эксперимент может быть экономически нерентабелен и т. д. Во всех подобных случаях для получения исходной научной информации целесообразно обращаться к эксперименту на моделях.

В модельном эксперименте кроме тех действий, операций, которые характерны для натурного эксперимента, добавляется операция построения модели и перехода от модели к объекту (оригиналу).

В модельном эксперименте исследуется не объект («оригинал»), а модель; оригинал непосредственно в самом эксперименте не участвует. Некоторый объект становится моделью, если он удовлетворяет следующим признакам:

1) между моделью и оригиналом имеется отношение сходства (условие аналогии);

2) модель является заместителем изучаемого объекта (условие репрезентации);

3) изучение модели позволяет получить информацию об оригинале (условие экстраполяции).

Модель должна быть не только сходна с оригиналом, но и должна отличаться от него. Именно отличие и дает возможность «обойти» препятствия, имеющиеся при изучении оригинала.

Объективные основания модельного эксперимента заключаются в существовании общих закономерностей организации и функционирования различных явлений.