«Физический эксперимент (Классификация, типы, задачи, метрологическое обеспечение,влияние психологического фактора).»

Основные характеристики экспериментальной стратегии, определяющей место и смысл частных видов эксперимента (исследовательский, проверочный, демонстрационный, решающий, модельный, мысленный), могут быть сведены к следующим:

1. Эксперимент исследует изменение состояния наблюдаемого объекта в зависимости от изменяющихся условий его существования, он ищет за природными явлениями схему функциональной зависимости, рассматривая их как примеры действия единого закона, одной «природы». Эксперимент становится методом познания, когда саму природу понимают как метод действия. Начало ревизии аристотелевского (и схоластического) понятия формы в духе экспериментального метода положено в «Новом Органоне» Ф. Бэкона.

2. Решающее значение в эксперименте имеет исследование испытуемого в «стесненных» (Ф. Бэкон) — предельных, пограничных, критических — состояниях. Изменение условий в эксперименте строится как ряд последовательных приближений к предельному состоянию, как своего рода предельный переход. В эксперименте происходит выход за предметный (опытный) горизонт исходной теории в мир новых (мыслимых) сущностей и одновременно опытное открытие этих сущностей как предельных (парадоксальных) форм опыта. Так, Галилей открывает существование коперниканского мира, экспериментируя с предельными формами мира аристотелианского. Сформулированный Н. Бором принцип соответствия лишь выявляет эту особенность развития теоретической мысли, которая всегда есть эксперимент над собой.

3. Поскольку в опыте видимое дано вместе с определенным образом видения и понимания, экспериментирование с предметом опыта преобразует и конструктивное воображение субъекта. Открывая новые объекты, эксперимент одновременно открывает на них глаза: создает, изобретает соответствующую им способность видеть. Подобно тому как аристотелик Симпличио в «Диалогах» Галилея научается видеть события с «точки зрения» бесконечной Вселенной, физик 20 в. научается видеть события в стереоскопии принципа дополнительности. Эту функцию эксперимента называют сократической (Л. Ольшки).

4. Эксперимент устремлен к пределу, в котором исследуемое явление (напр., падение тела, химическое превращение, наследование признака) выступает в «чистом виде», изолированно. Преобразующее действие эксперимента направлено к разделению сложной системы взаимодействий с целью выделить, изолировать элементарную связь «причина— действие» и, далее, свободное от действий (инерциальное) бытие объекта. Идея предельной изоляции элементарного взаимодействия и свободного состояния определяет эксперимент как процедуру идеализации, как предельный переход к мысленному эксперименту с идеальными объектами (к которым только и относятся утверждения теории). Эксперимент поэтому далек от естественного наблюдения. Специальными техническими средствами в нем создаются условия, максимально приближенные к идеальным (абсолютная пустота, абсолютно твердое тело, идеальный газ, простой рефлекс, социальный тип и др.). Вместе с тем он указывает путь «реализации» идеального — эмпирической интерпретации идеальных объектов и причинного объяснения реальных явлений. Всякий реальный эксперимент имеет смысл только в горизонте мысленного эксперимента с идеальными объектами. Точно так же и всякий теоретический конструкт получает смысл реального понятия лишь в качестве идеального проекта реального эксперимента. Мысленный эксперимент в специальном смысле, т. е. принципиально нереализуемый, воображаемый эксперимент (который сыграл столь существенную роль в уяснении смысла квантовой реальности), лишь обнаруживает внутреннюю экспериментальность самого теоретического мышления.

5. Воспроизведение реального события в идеальном пределе предполагает исключительные, искусственно созданные условия эксперимента. Поскольку же идеализация в эксперименте устремлена к выявлению элементарных действий (как причин и как следствий), эксперимент находит опору в технике. В опытной основе экспериментальной физики лежит не наблюдение естественной природы, а исследования полета снарядов, действия гидротехнических механизмов, теплообмена паровой машины и т.д. Экспериментальная наука делается в лабораториях. Эксперимент рассматривает технику как форму открытия сущностных законов природы и открывает природу как возможную технику. Экспериментальная техника (метод) однородна с воспроизводимым явлением (предмет), она представляет собой звено, через которое теоретическое открытие становится техническим изобретением, а достижения техники позволяют продвинуться в исследованиях. Фундаментальные исследования являются и наиболее техноемкими (напр., современный ускоритель), и наиболее технически эффективными (ядерная энергия, генная инженерия).

6. Однородность технического средства и исследуемого предмета в эксперименте сказывается в том, что теоретическое открытие сразу же приводит к совершенствованию экспериментальной техники. В экспериментальной установке, построенной на базе теории, последняя утрачивает характер объективной картины реальности, как бы отслаивается от мира, приобретает форму инструмента исследования, направленного на мир.

Неклассическая физика 20 в. (релятивистская и квантовая механика) обнаруживает внутренние границы эксперимента как метода познания. Принципы наблюдаемости, неопределенности, дополнительности фиксируют неустранимое участие познавательного действия в определении бытия познаваемого объекта. Намечаются существенно новое понятие бытия (бытие-событие, бытие-возможность) и новая идея разума, отличного от разума объективно познающего, и соответственно новое, неэкспериментальное понимание опыта.

Вышесказанное настолько тривиально, настолько и обязательно для науки, в чем можно убедиться на примере классической физики. Но мы не сказали еще об одной существенной помехе - субъективном факторе, существенно влияющем на чистоту эксперимента, а следовательно и на развитие науки в целом. Однако этот фактор рано или поздно преодолевается благодаря публичности науки путем научной аргументации (конференции, публикации) и новых экспериментальных данных.

Тем не менее, субъективный фактор хотя и преодолим, но не так безобиден. Обобщенно проявлением этого фактора можно считать три ситуации:

1. Ошибочные (неадекватные) представления об изучаемом явлении отдельных ученых или экспериментаторов.

2. Неадекватная теория явления, выдвинутая ученым-авторитетом (естественно, в свое время заслуженным), удерживающаяся только на этом авторитете, несмотря на появляющиеся все новые экспериментальные ее опровержения.

3. Неадекватная теория, превратившаяся затем в догму (и, по сути - табу!) не столько ее создателем, сколько его сторонниками, последователями и т.д.

Для развития творческих способностей недостаточно дать учащимся сумму знаний. Главное условие развития творчества – организация деятельности учащихся. Из всех видов деятельности неоценима роль физического эксперимента. Владение навыками физического эксперимента делает более плодотворным труд рабочего, техника, инженера, а также служит средством решения многих технических проблем на производстве, в научных лабораториях и даже в быту.