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.

Непосредственная цель и результат научного наблюдения и различных форм экспериментирования – получение и накопление фактов. Научный факт – первая, исходная форма эмпирического знания. Факт науки – достоверное знание, отображающее объективно существующие свойства явлений, результат описания и обобщения эмпирических данных.

На следующем этапе эмпирического исследования осуществляется сравнение вновь полученных фактов между собой и с ранее зафиксированными. В результате такого сравнения могут быть обнаружены зависимости фактов – эмпирические законы.

Высшей формой эмпирического знания (об изучаемой предметной области) является феноменологическая конструкция, представляющая собой дедуктивную систему, построенную на основе эмпирических законов, из которых дедуктивно выведены следствия.

Дальше – задача объяснения полученного эмпирического знания. Когда это не удается с использованием уже имеющегося теоретического знания, нужно выходить за рамки старых теорий. Исследование переходит на умозрительную стадию.

Умозрительное исследование начинается с «идеализации» имеющегося знания. Обычно здесь применяется следующая процедура. У некоторого эмпирического понятия есть признаки, имеющие количественные характеристики. Один (или несколько) признак устремляется к нулю, другие при этом принимают некоторые предельные значения. Например, в эмпирическом понятии твердого тела имеются признаки: масса, объем, способность к определенным деформациям. Устремляем объем к нулю, в результате получаем идеализированный объект («идеал») – «материальная точка». Естественно, что реальный объект не является материальной точкой; материальных объектов без объема не существует (а «материальная точка» имеет нулевой объем).

Возникает вопрос: что дает создание идеализированных объектов? Дело в том, что объяснение эмпирических данных, эмпирических законов предполагает переход с уровня явления на уровень сущности; от наблюдаемого явления нужно перейти к их внутренним, сущностным характеристикам. С помощью идеализированных объектов исследователь стремится устранить факторы, мешающие проникновению в сущность. Он мысленно идет по линии отделения сущности от явлений. Ограничив в идеализированном объекте множество признаков, исследователь получает возможность строить мысленные образы того, что происходит с оставшимися в идеализированных объектах признаками.

После формирования идеализированных объектов исследователь ищет и использует некоторый структурный образ. Элементы этого структурного образа замещаются идеализированными объектами, в результате чего в финале получается умозрительное понятие (конструкт). Например, Кеплер для понятия о всемирном тяготении использовал структурный образ магнита, притягивающего железо.

В создании идеализированных объектов и умозрительных понятий важную роль играют творческое воображение и интуиция. Это проявляется в выборе способа идеализации, нахождении структурного образа, замещении его элементов идеалами. Вообще процесс творчества предполагает выход за пределы того, что непосредственно логически вытекает из имеющихся данных опыта и теоретических положений.

Далее, умозрительное исследование продолжается в форме сопоставления и связи конструктов между собой и с имеющимися понятиями. Здесь открывается широкое поле для умозрительной деятельности. Результат ее – высказывания, содержащие конструкты (так называемые умозрительные принципы). История науки знает много примеров умозрительной деятельности. Так, Галилей, представив в воображении идеальный шар, катящийся по идеально гладкой, строго горизонтальной плоскости, пришел к выводу, что в этих условиях шар не остановится. Это умозрительное высказывание (умозрительный принцип) впоследствии легло в основу сформулированного Ньютоном принципа инерции.

Из некоторой совокупности умозрительных принципов можно дедуктивным путем сконструировать систему утверждений (умозрительную концепцию). Практически можно, исходя из разных умозрительных принципов, создать неограниченно много умозрительных различных концепций. Завершается умозрительное исследование анализом различных умозрительных концепций, отбрасыванием некоторых и выделением для последующей работы других.

Теоретическое исследование начинается с того, что из непротиворечивых, осмысленных умозрительных принципов выбираются некоторые в качестве исходных принципов новой теории. Умозрительных принципов может быть очень много, поэтому нужно как можно больше ограничить множество их, принимаемых для теоретического исследования. Здесь существенную роль, кроме их проверки на осмысленность и непротиворечивость, играет философское мировоззрение исследователя. Он не будет работать с теми умозрительными принципами, которые противоречат его философскому мировоззрению.