Besonderheiten und grundlegende Methoden des theoretischen Wissens: Abstraktion, Idealisierung, Formalisierung, Gedankenexperiment. Modell und seine Typen
Zu den besonderen Methoden der wissenschaftlichen Erkenntnis zählen Verfahren der Abstraktion und Idealisierung, bei denen wissenschaftliche Konzepte gebildet werden.
Abstraktion ist eine mentale Ablenkung von allen Eigenschaften, Zusammenhängen und Beziehungen des untersuchten Objekts, die für eine bestimmte Theorie unwichtig erscheinen.
Das Ergebnis des Abstraktionsprozesses wird Abstraktion genannt. Ein Beispiel für Abstraktionen sind Konzepte wie Punkt, Linie, Menge usw.
Idealisierung ist der Vorgang, eine Eigenschaft oder Beziehung, die für eine bestimmte Theorie wichtig ist, mental hervorzuheben (es ist nicht notwendig, dass diese Eigenschaft wirklich existiert) und ein Objekt, das mit dieser Eigenschaft ausgestattet ist, mental zu konstruieren.
Durch Idealisierung entstehen Konzepte wie „absolut schwarzer Körper“, „ideales Gas“, „Atom“ in der klassischen Physik usw. Die auf diese Weise gewonnenen idealen Objekte existieren tatsächlich nicht, da es in der Natur keine Objekte und Phänomene geben kann, die nur eine Eigenschaft oder Qualität haben. Dies ist der Hauptunterschied zwischen idealen und abstrakten Objekten.
Formalisierung ist die Verwendung spezieller Symbole anstelle realer Objekte.
Ein markantes Beispiel für Formalisierung ist die weit verbreitete Verwendung mathematischer Symbole und mathematischer Methoden in der Naturwissenschaft. Durch die Formalisierung ist es möglich, ein Objekt zu untersuchen, ohne es direkt anzusprechen, und die erzielten Ergebnisse in prägnanter und übersichtlicher Form festzuhalten.
Induktion
Induktion ist eine Methode der wissenschaftlichen Erkenntnis, bei der es darum geht, eine logische Schlussfolgerung zu formulieren, indem man Beobachtungs- und Versuchsdaten zusammenfasst, eine allgemeine Schlussfolgerung auf der Grundlage bestimmter Prämissen erhält und vom Besonderen zum Allgemeinen übergeht.
Man unterscheidet zwischen vollständiger und unvollständiger Induktion. Die vollständige Induktion erstellt eine allgemeine Schlussfolgerung, die auf der Untersuchung aller Objekte oder Phänomene einer bestimmten Klasse basiert. Aufgrund der vollständigen Induktion hat die resultierende Schlussfolgerung den Charakter einer zuverlässigen Schlussfolgerung. Aber in der Welt um uns herum gibt es nicht viele ähnliche Objekte derselben Klasse, deren Anzahl so begrenzt ist, dass ein Forscher jedes von ihnen untersuchen kann.
Daher greifen Wissenschaftler viel häufiger auf die unvollständige Induktion zurück, die eine allgemeine Schlussfolgerung auf der Grundlage der Beobachtung einer begrenzten Anzahl von Tatsachen bildet, wenn es unter ihnen keine gibt, die der induktiven Schlussfolgerung widersprechen. Wenn ein Wissenschaftler beispielsweise die gleiche Tatsache hundert oder öfter beobachtet, kann er daraus schließen, dass dieser Effekt auch unter anderen ähnlichen Umständen auftreten wird. Natürlich ist die auf diese Weise gewonnene Wahrheit unvollständig; die gewonnenen Erkenntnisse sind probabilistischer Natur und bedürfen einer zusätzlichen Bestätigung.
Abzug
Die Induktion kann nicht isoliert von der Deduktion existieren.
Deduktion ist eine Methode der wissenschaftlichen Erkenntnis, bei der es darum geht, auf der Grundlage des Allgemeinwissens bestimmte Schlussfolgerungen zu ziehen, eine Schlussfolgerung vom Allgemeinen zum Besonderen.
Deduktives Denken wird nach dem folgenden Schema aufgebaut: Alle Objekte der Klasse A haben die Eigenschaft B, Objekt a gehört zur Klasse A; daher hat a die Eigenschaft B. Zum Beispiel: „Alle Menschen sind sterblich“; „Ivan ist ein Mann“; daher „Ivan ist sterblich.“
Der Abzug als Erkenntnismethode basiert auf bereits bekannten Gesetzen und Prinzipien. Daher ermöglicht uns die Deduktionsmethode nicht, sinnvolle neue Erkenntnisse zu gewinnen. Deduktion ist nur eine Möglichkeit zur logischen Entwicklung eines Satzsystems auf der Grundlage anfänglicher Kenntnisse, eine Möglichkeit, den spezifischen Inhalt allgemein anerkannter Prämissen zu identifizieren. Daher kann es nicht isoliert von der Induktion existieren. Sowohl Induktion als auch Deduktion sind im Prozess der wissenschaftlichen Erkenntnis unverzichtbar.
Hypothese
Die Lösung jedes wissenschaftlichen Problems besteht darin, verschiedene Vermutungen, Annahmen und meist mehr oder weniger begründete Hypothesen aufzustellen, mit deren Hilfe der Forscher versucht, Fakten zu erklären, die nicht in alte Theorien passen.
Eine Hypothese ist jede Annahme, Vermutung oder Vorhersage, die aufgestellt wird, um eine Situation der Unsicherheit in der wissenschaftlichen Forschung zu beseitigen.
Daher ist eine Hypothese kein verlässliches, sondern wahrscheinliches Wissen, dessen Wahrheit oder Falschheit noch nicht festgestellt wurde.
Zu den besonderen Methoden der wissenschaftlichen Erkenntnis zählen Verfahren der Abstraktion und Idealisierung, bei denen wissenschaftliche Konzepte gebildet werden.
Abstraktion- geistige Ablenkung von allen Eigenschaften, Zusammenhängen und Beziehungen des untersuchten Objekts, die für diese Theorie unwichtig erscheinen.
Das Ergebnis des Abstraktionsprozesses wird aufgerufen Abstraktion. Ein Beispiel für Abstraktionen sind Konzepte wie Punkt, Linie, Menge usw.
Idealisierung- Hierbei handelt es sich um den Vorgang, eine Eigenschaft oder Beziehung, die für eine bestimmte Theorie wichtig ist, im Geiste hervorzuheben (es ist nicht notwendig, dass diese Eigenschaft wirklich existiert) und im Geiste ein Objekt zu konstruieren, das mit dieser Eigenschaft ausgestattet ist.
Durch Idealisierung entstehen Konzepte wie „absolut schwarzer Körper“, „ideales Gas“, „Atom“ in der klassischen Physik usw. Die auf diese Weise gewonnenen idealen Objekte existieren tatsächlich nicht, da es in der Natur keine Objekte und Phänomene geben kann, die nur eine Eigenschaft oder Qualität haben. Dies ist der Hauptunterschied zwischen idealen und abstrakten Objekten.
Formalisierung- Verwendung spezieller Symbole anstelle realer Objekte.
Ein markantes Beispiel für Formalisierung ist die weit verbreitete Verwendung mathematischer Symbole und mathematischer Methoden in der Naturwissenschaft. Durch die Formalisierung ist es möglich, ein Objekt zu untersuchen, ohne es direkt anzusprechen, und die erzielten Ergebnisse in prägnanter und übersichtlicher Form festzuhalten.
Die Verwendung von Symbolik gewährleistet einen vollständigen Überblick über einen bestimmten Problembereich, Kürze und Klarheit der Wissenserfassung und vermeidet Mehrdeutigkeiten von Begriffen. Der kognitive Wert der Formalisierung liegt darin, dass sie ein Mittel zur Systematisierung und Klärung der logischen Struktur einer Theorie ist. Einer der wertvollsten Vorteile der Formalisierung sind ihre heuristischen Fähigkeiten, insbesondere die Fähigkeit, bisher unbekannte Eigenschaften der untersuchten Objekte zu erkennen und zu beweisen. Es gibt zwei Arten formalisierter Theorien: vollständig formalisierte und teilweise formalisierte Theorien. Vollständig formalisierte Theorien werden in einer axiomatisch deduktiven Form mit einer expliziten Angabe der Formalisierungssprache und der Verwendung klarer logischer Mittel konstruiert. In teilweise formalisierten Theorien sind die Sprache und die logischen Mittel, die zur Entwicklung einer bestimmten wissenschaftlichen Disziplin verwendet werden, nicht explizit festgelegt. Im gegenwärtigen Entwicklungsstadium der Wissenschaft überwiegen darin teilweise formalisierte Theorien. Die Formalisierungsmethode bietet große heuristische Möglichkeiten. Der Formalisierungsprozess ist kreativ. Ab einem bestimmten Grad der Verallgemeinerung wissenschaftlicher Fakten transformiert die Formalisierung diese und offenbart in ihnen Merkmale, die auf der inhaltlich-intuitiven Ebene nicht erfasst wurden. Idealisierung, Abstraktion – Ersetzen einzelner Eigenschaften eines Objekts oder eines gesamten Objekts durch ein Symbol oder Zeichen, geistige Ablenkung von etwas, um etwas anderes hervorzuheben. Ideale Objekte in der Wissenschaft spiegeln stabile Verbindungen und Eigenschaften von Objekten wider: Masse, Geschwindigkeit, Kraft usw. Ideale Objekte haben jedoch möglicherweise keine echten Prototypen in der objektiven Welt, d. h. Mit der Entwicklung wissenschaftlicher Erkenntnisse können einige Abstraktionen aus anderen gebildet werden, ohne dass auf die Praxis zurückgegriffen werden muss. Daher wird zwischen empirischen und idealtheoretischen Objekten unterschieden. Idealisierung ist eine notwendige Voraussetzung für die Konstruktion einer Theorie, da das System idealisierter, abstrakter Bilder die Spezifika einer gegebenen Theorie bestimmt.
Modellieren. Ein Modell ist ein mentaler oder materieller Ersatz der wichtigsten Aspekte des untersuchten Objekts. Ein Modell ist ein speziell geschaffenes menschliches Objekt oder System, ein Gerät, das in gewisser Hinsicht reale Objekte oder Systeme, die Gegenstand wissenschaftlicher Forschung sind, nachahmt und reproduziert. Die Modellierung beruht auf Analogien von Eigenschaften und Beziehungen zwischen Original und Modell. Nachdem die Beziehungen zwischen den das Modell beschreibenden Größen untersucht wurden, werden diese auf das Original übertragen und ermöglichen so einen plausiblen Rückschluss auf dessen Verhalten. Modellierung als Methode wissenschaftlicher Erkenntnisse basiert auf der Fähigkeit einer Person, die untersuchten Merkmale oder Eigenschaften verschiedener Objekte und Phänomene zu abstrahieren und bestimmte Beziehungen zwischen ihnen herzustellen. Obwohl Wissenschaftler diese Methode schon lange anwenden, gab es sie erst seit der Mitte des 19. Jahrhunderts. Die Modellierung erfreut sich bei Wissenschaftlern und Ingenieuren großer Beliebtheit. Im Zusammenhang mit der Entwicklung der Elektronik und Kybernetik entwickelt sich die Modellierung zu einer äußerst effektiven Forschungsmethode. Durch die Modellierung der Muster der Realität, die im Original nur durch Beobachtung untersucht werden konnten, werden sie der experimentellen Forschung zugänglich. Es besteht die Möglichkeit einer wiederholten Wiederholung im Modell von Phänomenen, die einzigartigen Prozessen der Natur oder des gesellschaftlichen Lebens entsprechen. Wenn wir die Geschichte der Wissenschaft und Technik unter dem Gesichtspunkt der Verwendung bestimmter Modelle betrachten, können wir feststellen, dass in den frühen Stadien der Entwicklung von Wissenschaft und Technik materielle, visuelle Modelle verwendet wurden. Anschließend verloren sie nach und nach die konkreten Merkmale des Originals und ihre Korrespondenz mit dem Original erhielt einen zunehmend abstrakten Charakter. Derzeit gewinnt die Suche nach Modellen, die auf logischen Grundlagen basieren, immer mehr an Bedeutung. Es gibt viele Möglichkeiten, Modelle zu klassifizieren. Unserer Meinung nach ist die folgende die überzeugendste Option: a) natürliche Vorbilder (die in ihrer natürlichen Form in der Natur vorkommen). Bisher kann keines der vom Menschen geschaffenen Bauwerke hinsichtlich der Komplexität der von ihnen gelösten Probleme mit natürlichen Bauwerken mithalten. Es gibt die Wissenschaft der Bionik, deren Zweck darin besteht, einzigartige natürliche Modelle zu untersuchen, um das erworbene Wissen weiter zu nutzen, um künstliche Geräte zu schaffen. Es ist beispielsweise bekannt, dass die Schöpfer des Modells der Form eines U-Bootes die Körperform eines Delphins als Analogon verwendeten, als sie das erste Flugzeug konstruierten, ein Modell der Flügelspannweite von Vögeln usw. verwendeten. ; b) Materialtechnische Modelle (in verkleinerter oder vergrößerter Form, die das Original vollständig wiedergeben). Dabei unterscheiden Experten zwischen a) Modellen, die erstellt wurden, um die räumlichen Eigenschaften des Untersuchungsobjekts zu reproduzieren (Modelle von Häusern, Bezirksgebäuden etc.); b) Modelle, die die Dynamik der untersuchten Objekte, regelmäßige Beziehungen, Mengen, Parameter (Modelle von Flugzeugen, Schiffen, Platanen usw.) wiedergeben. Schließlich gibt es noch eine dritte Art von Modellen – c) symbolische Modelle, einschließlich mathematischer. Die Zeichenmodellierung ermöglicht es, das untersuchte Thema zu vereinfachen und darin die strukturellen Zusammenhänge hervorzuheben, die den Forscher am meisten interessieren. Während sie gegenüber materiell-technischen Modellen an Klarheit verlieren, gewinnen ikonische Modelle durch ein tieferes Eindringen in die Struktur des untersuchten Fragments der objektiven Realität. So ist es mit Hilfe von Zeichensystemen möglich, das Wesen solch komplexer Phänomene wie der Struktur des Atomkerns, der Elementarteilchen und des Universums zu verstehen. Daher ist der Einsatz symbolischer Modelle in den Bereichen der Wissenschaft und Technik besonders wichtig, in denen es um die Untersuchung äußerst allgemeiner Zusammenhänge, Beziehungen und Strukturen geht. Die Möglichkeiten der symbolischen Modellierung haben sich insbesondere durch das Aufkommen von Computern erweitert. Es haben sich Möglichkeiten zur Konstruktion komplexer zeichenmathematischer Modelle herausgebildet, die es ermöglichen, die optimalsten Werte der untersuchten Größen komplexer realer Prozesse auszuwählen und Langzeitexperimente daran durchzuführen. Im Laufe der Forschung besteht häufig die Notwendigkeit, verschiedene Modelle der untersuchten Prozesse zu erstellen, die von realen bis hin zu konzeptionellen und mathematischen Modellen reichen. Im Allgemeinen begleitet „die Konstruktion nicht nur visueller, sondern auch konzeptioneller und mathematischer Modelle den Prozess der wissenschaftlichen Forschung von Anfang bis Ende und ermöglicht es, die Hauptmerkmale der untersuchten Prozesse in einem einzigen visuellen und visuellen System abzudecken.“ abstrakte Bilder“ (70. S. 96). Die Methode des Historisch-Logischen: Die erste reproduziert die Entwicklung eines Objekts unter Berücksichtigung aller auf ihn einwirkenden Faktoren, die zweite reproduziert nur das Allgemeine, das Wesentliche im Subjekt im Entwicklungsprozess.
Abstraktion und Formalisierung
Abstraktion – Dies ist eine Methode der wissenschaftlichen Forschung, die auf der Tatsache basiert, dass man beim Studium eines bestimmten Objekts von seinen unwesentlichen Aspekten und Merkmalen in einer bestimmten Situation abgelenkt wird. Dies ermöglicht es uns, das Bild des untersuchten Phänomens zu vereinfachen und es in seiner „reinen“ Form zu betrachten. Abstraktion ist mit der Idee der relativen Unabhängigkeit von Phänomenen und ihren Aspekten verbunden, die es ermöglicht, wesentliche Aspekte von unwesentlichen zu trennen. In diesem Fall wird in der Regel der ursprüngliche Forschungsgegenstand durch einen anderen ersetzt – gleichwertig, basierend auf den Bedingungen des gegebenen Problems. Bei der Untersuchung der Funktionsweise eines Mechanismus wird beispielsweise ein Berechnungsdiagramm analysiert, das die wichtigsten, wesentlichen Eigenschaften des Mechanismus darstellt.
Es werden folgende Abstraktionsarten unterschieden:
– Identifikation (Bildung von Konzepten durch Zusammenfassen von durch ihre Eigenschaften verbundenen Objekten zu einer speziellen Klasse). Das heißt, auf der Grundlage der Gleichheit einer bestimmten Menge von Objekten, die in gewisser Hinsicht ähnlich sind, wird ein abstraktes Objekt konstruiert. Als Ergebnis der Verallgemeinerung der Eigenschaft elektronischer, magnetischer, elektrischer Maschinen, Relais, hydraulischer und pneumatischer Geräte, Eingangssignale zu verstärken, entstand beispielsweise eine solche verallgemeinerte Abstraktion (abstraktes Objekt) wie ein Verstärker. Es ist ein Repräsentant für die Eigenschaften von Objekten unterschiedlicher Qualität, die in einer bestimmten Hinsicht gleich sind.
– Isolation (Isolierung von Eigenschaften, die untrennbar mit Objekten verbunden sind). Die isolierende Abstraktion wird durchgeführt, um das untersuchte Phänomen zu isolieren und klar aufzuzeichnen. Ein Beispiel ist die Abstraktion der tatsächlichen Gesamtkraft, die auf die Grenze eines sich bewegenden Fluidelements wirkt. Die Zahl dieser Kräfte ist ebenso wie die Zahl der Eigenschaften des flüssigen Elements unendlich. Aus dieser Vielfalt ist es jedoch möglich, die Druck- und Reibungskräfte zu isolieren, indem man gedanklich an der Grenze der Strömung ein Element der Oberfläche identifiziert, durch das das äußere Medium mit einer gewissen Kraft auf die Strömung einwirkt (in diesem Fall ist dies für den Forscher nicht der Fall). interessiert an den Gründen für das Auftreten einer solchen Kraft). Zerlegt man die Kraft gedanklich in zwei Komponenten, kann man die Druckkraft als Normalkomponente des äußeren Einflusses und die Reibungskraft als tangentiale Komponente definieren.
– Idealisierung entspricht dem Ziel, eine reale Situation durch ein idealisiertes Schema zu ersetzen, um die untersuchte Situation zu vereinfachen und Forschungsmethoden und -instrumente effektiver einzusetzen. Der Prozess der Idealisierung ist die mentale Konstruktion von Konzepten über Objekte, die nicht existieren und nicht praktikabel sind, für die es jedoch Prototypen in der realen Welt gibt. Zum Beispiel ein ideales Gas, ein absolut fester Körper, ein materieller Punkt usw. Durch die Idealisierung werden realen Objekten einige ihrer inhärenten Eigenschaften entzogen und mit hypothetischen Eigenschaften ausgestattet.
Ein moderner Forscher stellt sich oft von Anfang an die Aufgabe, das untersuchte Phänomen zu vereinfachen und sein abstraktes, idealisiertes Modell zu konstruieren. Idealisierung fungiert hier als Ausgangspunkt der Theoriekonstruktion. Kriterium für die Fruchtbarkeit der Idealisierung ist die in vielen Fällen zufriedenstellende Übereinstimmung zwischen den theoretischen und empirischen Ergebnissen der Studie.
Formalisierung– eine Methode zum Studium bestimmter Wissensbereiche in formalisierten Systemen unter Verwendung künstlicher Sprachen. Dies sind beispielsweise die formalisierten Sprachen der Chemie, Mathematik und Logik. Mit formalisierten Sprachen können Sie Wissen kurz und klar erfassen und die Mehrdeutigkeit natürlichsprachlicher Begriffe vermeiden. Die auf Abstraktion und Idealisierung basierende Formalisierung kann als eine Form der Modellierung (Zeichenmodellierung) betrachtet werden.
Abstraktion - Dies ist eine mentale Auswahl, bei der einige Elemente einer bestimmten Menge isoliert und von anderen Elementen dieser Menge abgelenkt werden. Dies ist einer der Hauptprozesse der menschlichen geistigen Aktivität, der auf der Vermittlung von Zeichen basiert und es ermöglicht, verschiedene Eigenschaften von Objekten in einen Betrachtungsgegenstand umzuwandeln. Diese theoretische Verallgemeinerung ermöglicht es uns, die Grundmuster der untersuchten Objekte oder Phänomene zu reflektieren, sie zu untersuchen und auch neue, unbekannte Muster vorherzusagen. Abstrakte Objekte sind integrale Gebilde, die den direkten Inhalt des menschlichen Denkens ausmachen – Konzepte, Urteile, Schlussfolgerungen, Gesetze, mathematische Strukturen usw.
Idealisierung. Die geistige Tätigkeit eines Forschers im wissenschaftlichen Erkenntnisprozess beinhaltet eine besondere Art der Abstraktion, die als Idealisierung bezeichnet wird. Idealisierung stellt die gedankliche Einführung bestimmter Veränderungen am Untersuchungsgegenstand entsprechend den Forschungszielen dar.
Aufgrund solcher Änderungen können beispielsweise einige Eigenschaften, Aspekte oder Merkmale von Objekten von der Berücksichtigung ausgeschlossen werden. Änderungen an einem Objekt, die im Prozess der Idealisierung erreicht werden, können auch dadurch vorgenommen werden, dass man ihm einige besondere Eigenschaften verleiht, die in der Realität nicht realisierbar sind. Ein Beispiel ist die durch Idealisierung in die Physik eingeführte Abstraktion, bekannt als ein absolut schwarzer Körper (ein solcher Körper ist mit der in der Natur nicht vorhandenen Eigenschaft ausgestattet, absolut alle auf ihn fallende Strahlungsenergie zu absorbieren, ohne etwas zu reflektieren oder durchzulassen durchqueren).
Unter Formalisierung versteht einen besonderen Ansatz in der wissenschaftlichen Erkenntnis, der in der Verwendung spezieller Symbole besteht, die es einem ermöglichen, dem Studium realer Objekte, dem Inhalt der sie beschreibenden theoretischen Bestimmungen zu entkommen und stattdessen mit einem bestimmten Satz von Symbolen zu operieren ( Zeichen).
Diese Technik besteht in der Konstruktion abstrakter mathematischer Modelle, die das Wesen der untersuchten Prozesse der Realität offenbaren. Bei der Formalisierung wird das Denken über Gegenstände auf die Ebene des Arbeitens mit Zeichen (Formeln) übertragen.
Ein markantes Beispiel für Formalisierung sind die in der Wissenschaft weit verbreiteten mathematischen Beschreibungen verschiedener Objekte und Phänomene, die auf relevanten inhaltlichen Theorien basieren. Gleichzeitig trägt die verwendete mathematische Symbolik nicht nur dazu bei, vorhandenes Wissen über die untersuchten Objekte und Phänomene zu festigen, sondern fungiert auch als eine Art Werkzeug im Prozess der weiteren Kenntnis dieser Objekte und Phänomene.
Um ein formales System aufzubauen, ist es notwendig: a) ein Alphabet anzugeben, d. h. einen bestimmten Satz von Zeichen; b) Festlegung der Regeln, nach denen „Wörter“ und „Formeln“ aus den Anfangszeichen dieses Alphabets gewonnen werden können; c) Festlegung von Regeln, nach denen man von einigen Wörtern und Formeln eines bestimmten Systems zu anderen Wörtern und Formeln übergehen kann (die sogenannten Inferenzregeln).
Modell und seine Typen
Modell- ein materielles oder mental imaginäres Objekt oder Phänomen, das das ursprüngliche Objekt oder Phänomen ersetzt und nur einige seiner wichtigen Eigenschaften beibehält, beispielsweise im Prozess der Erkenntnis (Kontemplation, Analyse und Synthese) oder des Entwurfs.
Alle vorhandenen Modelle werden in Material (mechanische Muster, verschiedene Kopien von Originalen usw.) und ideal (ikonisch) unterteilt. Zu den ikonischen Modellen gehören verbale (verbal) und mathematische (verschiedene Diagramme, Zeichnungen, Grafiken, Formeln). Bei der Systemanalyse haben mathematische Modelle einen Vorteil (das ist eine mathematische Darstellung der Realität)
