Морозова Елена Германовна , кандидат химических наук Введение в естествознание (учебное пособие) Рецензент: кандидат геолого-минералогических наук, священник Константин Буфеев Учебное пособие представляет собой курс естествознания, который мо­жет быть использован в системе высшего гуманитарного и среднего общего образования.

, которые недостижимы в зем­ных лабораториях. 3.   Изучая какой-либо процесс, экспериментатор может вмешиваться в него, активно влиять на его протекание. Как отмечал академик И. П. Павлов, «опыт как бы берет явле­ния в свои руки и пускает в ход то одно, то другое и таким образом в искусственных, упрощенных комбинациях определяет истинную связь между явлениями.

Иначе говоря, на­блюдение собирает то, что ему предлагает природа, опыт же берет у природы то, что хочет» [26]. 4. Важным достоинством экспериментов является их воспроизводимость. Это означает, что условия эксперимен­та, а соответственно и проводимые при этом наблюдения, измерения могут быть повторены столько раз, сколько это необходимо для получения достоверных результатов.

В ис­тории науки известен, например, такой случай. Американс­кий физик Шэнкланд, изучавший соударения фотонов с элек­тронами, пришел к выводу о невыполнении закона сохранения энергии в элементарном акте соударения. Эти эксперименты вызвали сенсацию. Но ряд крупных физиков, в том числе А. Ф. Иоффе, отнеслись к ним скептически. Тогда Шэнк­ланд решил повторить свои эксперименты.

Пытаясь воспро­извести свои прежние результаты, он нашел ошибку в мето­дике экспериментирования. Выявилось, что при правильной постановке эксперимента закон сохранения энергии соблю­дается и в указанном элементарном акте соударения. Подготовка и проведение эксперимента требуют соблю­дения ряда условий: 1.  Научный эксперимент никогда не ставится наобум, он предполагает наличие четко сформулированной цели ис­следования; 2.

  Он всегда базируется на каких-то теоретических по­ложениях, а не делается «вслепую». 3.  Для проведения эксперимента необходим план. Он не проводится беспланово, хаотически, но предварительно ис­следователь намечает пути его проведения; 4.  Для реализации эксперимента требуется определен­ный уровень развития технических средств познания. 5.

  Эксперимент должен проводиться людьми, имеющи­ми достаточно высокую квалификацию. Только совокупность всех этих условий определяет успех в экспериментальных исследованиях. В зависимости от характера проблем, решаемых в ходе экспериментов, последние обычно подразделяются на ис­следовательские и проверочные. Исследовательские эксперименты дают возможность обнаружить у объекта новые, неизвестные свойства.

Резуль­татом такого эксперимента могут быть выводы, не вытека­ющие из имевшихся знаний об объекте исследования. При­мером могут служить эксперименты, поставленные в лабо­ратории Э. Резерфорда, в ходе которых обнаружилось странное поведение альфа-частиц при бомбардировке ими золотой фольги: большинство частиц отклонялось и рассеи­валось, а некоторые частицы не просто отклонялись, а от­скакивали обратно, как мяч от сетки.

Такая эксперименталь­ная картина получалась в связи с тем, что вся масса атома сосредоточена в ядре, занимающем ничтожную часть его объема (отскакивали обратно альфа-частицы, соударявши­еся с ядром). Так исследовательский эксперимент, прове­денный Резерфордом и его сотрудниками, привел к подтвер­ждению теоретической идеи о существовании ядра атома, а тем самым и к рождению ядерной физики.

Проверочные эксперименты служат для проверки и подтверждения тех или иных теоретических построений. Так, существование целого ряда элементарных частиц (по­зитрона, нейтрино и др.) было вначале предсказано теоре­тически, и лишь позднее они были обнаружены экспери­ментальным путем. Познание человеком микромира потребовало исполь­зования таких методов, в которых нельзя было пренебречь воздействием прибора на объект познания.

Однако это вли­яние не означает, что свойства микрочастиц материи порождаются прибором по воле экспериментатора (как представлялось некоторым физикам). Но возмущающее влияние прибора не изменяет познавательной роли экспе­римента в физике микромира. Приборы оказывают возму­щающее действие на изучаемый объект и в классической физике, имеющей дело с макрообъектами, только это их действие здесь очень мало, и им можно пренебречь.

В сфе­ре же материальной действительности, изучаемой кванто­вой механикой, прибор оказывает на частицу гораздо бо­лее существенное возмущающее влияние, которым пре­небречь нельзя. Возмущающее действие касается только количественной стороны микрочастицы — величины энер­гии, импульса, ее пространственной локализации. Каче­ственная же специфика микрочастиц не претерпевает при возмущении никаких изменений: электрон остается элект­роном, протон — протоном и т. д.

Исходя из методики проведения и характера получае­мых результатов, эксперименты можно разделить на каче­ственные и количественные. Качественные эксперименты носят поисковый характер и не приводят к получению ка­ких-либо количественных соотношений. Они позволяют лишь выявить характер воздействия тех или иных факторов на изучаемое явление. Количественные эксперименты на­правлены на установление точных количественных зависи­мостей в исследуемом явлении.

В реальной практике экспе­риментального исследования оба указанных типа экспери­ментов реализуются, как правило, в виде последовательных этапов познания. Как известно, связь между электрически­ми и магнитными явлениями была впервые открыта датс­ким физиком Эрстедом в результате чисто качественного эксперимента (поместив магнитную стрелку компаса рядом с проводником, через который пропускался электрический ток, Эрстед обнаружил, что стрелка отклоняется от перво­начального положения).

После опубликования результатов этого открытия последовали количественные эксперименты французских ученых Био и Савара, а также опыты Ампера, на основе которых была выведена соответствующая мате­матическая формула. Все эти качественные и количествен­ные эмпирические исследования заложили основы учения об электромагнетизме. В зависимости от области научного знания, в которой ис­пользуется экспериментальный метод исследования, разли­чают естественнонаучный и прикладной (