загрузка...
 
Розділ 1 РОЛЬ НАУКОВИХ ДОСЛІДЖЕНЬ У РОЗВИТКУ ТЕХНІЧНИХ СИСТЕМ 1.1.Роль науки в розвитку промислового виробництва
Повернутись до змісту

Розділ 1 РОЛЬ НАУКОВИХ ДОСЛІДЖЕНЬ У РОЗВИТКУ ТЕХНІЧНИХ СИСТЕМ 1.1.Роль науки в розвитку промислового виробництва

Наука — це система знань про природу, суспільство та мислення, яка сформувалася в результаті їх вивчення. Наукове дослідження — це процес створення нових знань шляхом вивчення предмета чи явища з метою розкриття законів його виникнення, розвитку і перетворення в інтересах суспільства.

Наука виникла в результаті суспільного поділу праці, при відділенні розумової праці від фізичної. До цього люди також мали певні знання про навколишнє середовище, однак ці знання були уривчасті та невпорядковані. Наукові знання являють собою чітку систему понять, що відображають предмети чи явища природи та суспільства в їх зага­льних і суттєвих ознаках. Наприклад, явища електризації тіл під час тертя та іскріння наелектризованих тіл були відомі віддавна, однак лише відкриття електрона дало змогу об’єднати ці явища і створити науку про електрику. При створенні понять у процесі пізнання виділяється головне і суттєве, залишаються без уваги несуттєві та другорядні ознаки, що дає змогу правильно і глибоко зрозуміти об’єкт вивчення. Для впо­рядкування розрізнених знань у системі, що являє собою наукову тео­рію, використовуються загальнонаукові або філософські методи. Напри­клад, відкриття законів інерції і падіння тіл, а також опис цих законів за допомогою введених методом абстрагування понять “маси”, “інерції”, “енергії”, “прискорення” тощо створили механіку як науку. Метод абс­трагування допоміг створити навіть такі наукові поняття, що не трапля­ються в матеріальному світі: “ідеальний газ”, “крапка”, “площина”, “аб­солютно тверде тіло” тощо, які, однак, відіграють важливу роль при створенні наукових теорій.

Практика є критерієм перевірки істинності теорії. За загальним, фі­лософським розумінням практика — це виробнича діяльність, спрямо­вана на перетворення предметів та явищ таким чином, щоб їх форма та зміст задовольняли потреби людини. Розвиток машинного виробницт­ва сприяв швидкому перетворенню дослідницької діяльності на актив­ний

фактор суспільного виробницт­ва. Воно вдосконалює, поповнює, си­стематизує та перевіряє на практиці систему наукових знань. В умовах сучасного науково-технічного прог­ресу наука вже не тільки супровод­жує розвиток техніки, а випереджає її,  спрямовуючи розвиток матеріаль­ного виробництва у найбільш перс­пективні напрями.

Схематично процес наукового дослідження показано на рис. 1.1. На схемі виділено два рівні наукових досліджень:

емпіричний, в основу якого покладено накопичення нових фактів, їх аналіз, узагальнення з метою отримання залежностей, придатних для практичного використання;

теоретичний, на якому здійснюється узагальнення та створюєть­ся система знань, що описують закономірності певної галузі знань. На цьому етапі створення системи знань проходить через низку етапів, а саме: наукова ідея — гіпотеза — теорія.

Наукова ідея пояснює нове явище без обґрунтування зв’язків, що використані для інтуїтивного пояснення явища. Вона випливає з уже накопичених раніше знань, але при цьому дає змогу відкрити нову зако­номірність.

Гіпотеза є результатом матеріалізації наукової ідеї, коли передбачається причина, що викликає нове досліджуване явище. Г.Ом, вивчаючи явище опору провідників, звернувся до праці Д.Фур’є “Аналітична тео­рія теплоти”. Він висунув ідею, що явище проходження електричного струму по провіднику аналогічне явищу поширення потоку тепла. На основі цієї ідеї з’явилася гіпотеза, що величина струму залежить від прикладеної різниці потенціалів, за аналогією до різниці температур, що викликає потік тепла.

Якщо гіпотеза узгоджується із результатами досліджень, то вона стає основою для теорії. При проведенні наукового дослідження кожна гіпо­теза експериментально перевіряється. При подальшому накопиченні фактів одна гіпотеза може уточнюватися або замінюватися на нову, яка краще пояснює як старі, так і нові дані. Результатом логічного розвитку та вдосконалення гіпотези є її перетворення на теорію.

Закон — це внутрішній, суттєвий зв’язок явищ, який зумовлює їх закономірний розвиток. Він відображає стійкий зв’язок між явищами та властивостями матеріальних об’єктів.

При проведенні наукових досліджень обидва рівні використовуються однаково успішно, доповнюючи один одного. Результати емпіричного рівня дослідження слугують вихідним матеріалом для створення теорії, перевірки її істинності і подальшого розвитку та вдосконалення. Теорія дає змогу виділити суттєві зв’язки під час проведення емпіричних дос­ліджень, підвищити точність їх результатів, пояснити та узагальнити їх, вказати найбільш перспективні галузі дослідження, як це сталося, на­приклад, у хімії після відкриття періодичної системи елементів Д.І.Менделєєва. Теорія уточнює наукові знання за допомогою більш містких понять, упорядковує їх, створюючи умови для практичного викорис­тання. В середньовіччі, наприклад, арифметику викладали в універси­теті, бо маніпуляції із використовуваними на той час римськими цифра­ми були складними. Введення десяткової системи числення та арабсь­ких цифр значно спростило всі математичні дії.

Створення та розвиток системи наукових знань здійснюється шля­хом пізнання матеріального світу, що нас оточує, його предметів, явищ, їх ознак і відношень. Цей процес пізнання ототожнюється із науковим дослідженням. Відправним пунктом пізнання є чуттєве споглядання предметів та явищ, їх відображень у свідомості людини у вигляді чуттє­вих образів. Ці образи відтворюють зовнішній бік об’єкта пізнання. Зав­данням наукового пізнання є з’ясування закономірностей матеріально­го світу, тобто закономірностей, що відтворюють загальне, суттєве в об’єкті. А для цього необхідно застосувати абстрактне мислення, фор­мами якого є поняття, судження та умовивід.

Поняття — дефініція, що відображає загальні та суттєві ознаки предмета. За його допомогою людина проникає в суть предметів та явищ матеріального світу. Поняття є основними цеглинками, за допомогою яких будується споруда системи наукових знань. Широковідомими є поняття “маса”, “енергія”, “в’язкість”, “ньютонівська рідина”, “пружне тіло Гука” тощо. Поняття можуть бути загальними, одиничними та узагальнювальними, абстрактними або конкретними, абсолютними або від­носними. Взаємозв’язок понять здійснюється за допомогою суджень.

Судження — така форма думки, в якій сполучають поняття, щось стверджуючи або заперечуючи про реальні предмети та явища. Напри­клад, “мідь — метал”, “усі метали — пластичні” тощо. Сполучаючи декілька понять, створюємо судження про предмети матеріального сві­ту. Зв’язок суджень між собою здійснюється за допомогою умовиводу.

Умовивід (висновок) — форма мислення або логічна дія, в результа­ті якої із одного або декількох відомих нам і певним чином зв’язаних суджень виводиться нове знання про предмети та явища матеріального

світу. Наприклад, умовиводом буде така операція мислення: “всі мета­ли пластичні” + “мідь — метал” = “мідь пластична”. Сполучення двох відомих нам суджень дало змогу перейти від відомого до невідомого, тобто отримати нове знання.

Таким чином, результатом наукового дослідження є узагальнення невпорядкованих уявлень про закономірності природи, суспільства та мислення у вигляді законів науки, що описують внутрішній, суттєвий зв’язок явищ або ознак матеріального світу.

Розглянемо, які методи використовуються для створення системи наукових знань.

Метод — система правил та способів підходу до вивчення явищ і закономірностей природи, суспільства та мислення. Знання методу за­дає спосіб теоретичного дослідження або практичного здійснення чо­гось, який ґрунтується на знаннях закономірностей розвитку об’єктив­ної дійсності і досліджуваних предмета чи явища. Знання методу орієн­тує дослідника, допомагає йому вибрати суттєве, окреслити шлях від відомого до невідомого.

Розрізняють загальний метод (діалектика),загальнонаукові, або фі­лософські методи, які застосовуються у всіх науках та в практичній діяльності людей, а також конкретно-наукові, або спеціальні методи, які застосовуються в межах однієї чи декількох суміжних наук.

Розглянемо докладніше найбільш поширені загальнонаукові мето­ди. Деякі з них застосовуються на теоретичному рівні дослідження, де­які — на емпіричному. Є серед них і такі, що застосовуються на обох . рівнях наукового дослідження.

До найбільш поширених методів належать аналіз і синтез, індукція та дедукція, абстрагування та конкретизація.

Аналіз та синтез. Під аналізом розуміють метод дослідження, який полягає в тому, що об’єкт дослідження подумки або практично поділя­ється на складові елементи. Це можуть бути частини об’єкта або його окремі ознаки, властивості, відношення. Кожна із виділених складових частин досліджується окремо як частина цілого. Синтез дає змогу здій­снити об’єднання частин об’єкта, з’ясувати їх зв’язки та описати об’єкт як єдине ціле.

У науковому дослідженні аналіз і синтез взаємопов’язані, вони до­повнюють один одного і можуть почергово повторюватись. Результати аналізу дають змогу вивчити конкретні факти, розкрити глибину яви­ща. Водночас, застосовуючи синтез, можна об’єднати окремі факти, ство­рити теорію, побачити перспективи розвитку процесу, його зв’язок з іншими явищам. Прикладом застосування взаємопов’язаних аналізу та синтезу може бути робота Дж. Уатта над паровою машиною. При аналізі він розділив її робочий цикл пароутворення на три частини: утворення, розширення га конденсація пари. Для реалізації кожної частини циклу він розробив окремі пристрої. Потім шляхом об’єднання цих пристроїв отримав па­рову машину, яка реалізувала під час роботи всі три частини циклу.

Індукція та дедукція. Наукова індукція — це такий умовивід, в якому загальний висновок про ознаки якоїсь множини елементів зроб­лений у результаті дослідження певної частини елементів цієї множи­ни. Дедукція — умовивід, у якому висновок про якийсь елемент із множини робиться на основі знання загальних властивостей цієї мно­жини.

Індукція та дедукція — взаємопротилежні методи дослідження, вони використовуються в науковому дослідженні у взаємозв’язку, доповню­ючи один одного. Процес наукового пізнання здійснюється від індуктив­ного узагальнення до дедуктивного висновку, від перевірки цього вис­новку до більш глибокого узагальнення.

Найбільш поширена помилка при їх застосуванні — це поспішність індуктивного узагальнення, узагальнення без належного обґрунтуван­ня або за другорядними ознаками, підміна причинних зв’язків випадко­вою часовою послідовністю, тобто випадки необґрунтованого поши­рення отриманого висновку за межі тих конкретних умов, для яких він був отриманий. Наприклад, при вивченні тричлена Ейлера у = х2 + х + +41 матимемо таку картину. При послідовних значеннях х: 0; 1; 2; 3; 4;...; 10 отримаємо значення відповідно: 41; 43; 47; 53; 61; 71; 83; 97; 113; 131; 151;..., тобто прості числа. Роблячи індуктивне узагальнення, будемо стверджувати, що при всіх цілих додатніх х значення у буде про­стим числом. Однак такий індуктивний висновок буде поспішним, оскі­льки перевірка його показує, що при значенні х = 40 тричлен дорівню­ватиме = 412, тобто складному числу.

Абстрагування та конкретизація. Абстрагування — це метод на­укового пізнання, що полягає в мисленому виділенні цікавих для дослід­ника ознак, зв’язків і відношень предмета чи явища та їх мислене відри­вання від усіх інших. Під час абстрагування відкидаються несуттєві, другорядні ознаки, зв’язки, відношення предмета чи явища, що утруд­нюють їх вивчення. Результатом абстрагування є створення абстракцій, найбільш поширеними з яких можна вважати такі три види:

Абстракція ототожнення, що отримується шляхом відокремлен­ня ознак від індивідуальних предметів та виділення узагальненої озна­ки. Вона застосовується для створення поняття якогось класу предметів і містить ознаки, що відрізняють цей клас від інших (“метали”, “де­талі”, “машини” тощо).

Абстракція ізоляції утворюється шляхом мисленого відокремлення та фіксації певних ознак і відношень від предметів та явищ, з якими вони пов’язані. В цьому випадку утворюють загальні абстрактні понят­тя, наприклад: “точність”, “теплопередача”, “надійність”.

Абстракція ідеалізації — це результат абстрагування, який дає змогу створити поняття, що не існують у реальному світі. В цьому ви­падку певні ознаки чи властивості об’єкта вивчення доводять до гранич­ного значення, наприклад: “точка”, “ідеальний газ”, “абсолютно чорне тіло”.

У процесі наукового пізнання метод абстрагування тісно пов’яза­ний з конкретизацією. Виявивши за допомогою абстрагування від кон­кретних фактів загальні закономірності розвитку предмета або явища, що вивчаються, дослідник знову повертається до конкретного. Розгля­немо приклад застосування цих методів у взаємозв’язку.

Якщо на поверхню будь-якого тіла потрапляє світло, то частина світла відбивається, а решта поглинається цим тілом, віддаючи свою енергію. Чим більше світла поглинає тіло, тим темнішим воно виглядає. Абстра­гуючись від конкретних фізичних тіл, дослідники ввели поняття “абсо­лютно чорне тіло”, розуміючи під ним таке, що поглинає все світло, яке на нього потрапить. Таких тіл у природі немає, однак легко визначаєть­ся залежність температури “абсолютно чорного тіла” від світлового по­току. Отримана залежність конкретизується для опису реальних тіл, які поглинають тільки частину світлової енергії, шляхом введення коефіцієнта поглинання. Коефіцієнти поглинання визначаються експеримента­льно для реальних фізичних тіл.

Розглянемо основні закономірності розвитку наукових знань.

Зв’язок науки та виробництва є однією з основних об’єктивних за­кономірностей розвитку науки. Наука виросла з практики шляхом від­ділення процесу пізнання від безпосереднього процесу виробництва. Цей зв’язок із практикою залишився, позаяк наука не може плідно роз­виватись в ізоляції. Саме розвиток виробництва, наприклад, винахід ткацьких верстатів, будівництво великих кораблів, експлуатація паро­вих машин тощо, ставить перед наукою нові завдання, які стимулюють її розвиток. Розвиваючись на ґрунті потреб практики, наука освітлює їй шлях, створюючи теоретичну базу для успішного розв’язання практич­них задач. Наприклад, винахід парової машини ґрунтується на резуль­татах дослідження конденсації пари для отримання вакууму, парового циліндра Лейбніца та парової помпи.

Використовуючи відкриті закони природи, створюють нові технічні об’єкти, які раніше в природі не існували. Сучасна наука стала безпосе­редньою виробничою силою, впливаючи на всі елементи процесу вироб­ництва: з’являються нові предмети праці і матеріали (наприклад, плас­тичні маси); розробляються нові засоби праці (наприклад, верстати з числовим програмним керуванням, лазерні та ультразвукові верстати); вдосконалюються технології, наприклад, створюються безперервні та безмашинні технологічні процеси.

Наслідком такого зв’язку науки та виробництва є скорочення термі­нів впровадження у виробництво наукового відкриття (рис. 1.2.).

З іншого боку, наука розвивається відносно самостійно, без чого вона не змогла б прокладати дорогу практиці. В умовах науково-тех­нічного прогресу здійснюється корінна перебудова науки, яка вже не вдовольняється супроводженням розвитку техніки, а випереджає її, ста­ючи провідною силою розвитку матеріального виробництва. Наука ро­бить відкриття, які значно випереджають потреби практики, створюю­чи запас нових ідей. Ці ідеї, в рамках фонду наукових знань, не можуть бути відразу ж впроваджені в практику: минають роки наполегливої праці та пошуків, поки та чи інша наукова теорія чи відкриття будуть застосо­вуватись у практичній діяльності.

Час впровадження, роки

Рис. 1.2. Строки впровадження наукового відкриття:

1 — нітрошовк (1655-1885); 2 — фотографія (1727-1839), І — парова машина (1680-1780);

4 — цемент (1756-1844): 5 —ДДТ (1874-1939); б — кіно (1832-1895); 7 — електродвигун (1829-1886);

8 — телефон (1820-1876). 9— капрон (1899-1939), 10— радіо (1867-1902); II — електронна лампа (1884- 1915); 12— автомобіль (1868-1895); ІЗ— дизельний двигун (1878-1897), 14 — літак (1897-1911),

15 — телевізор (1922-1934); 16 — транзистор (1948-1953), 17 — нейлон (1935-1939); 18 — сонячна батарея (1953-1955), 19 — лазер (1954-1955).

 

Часто навіть автор наукової ідеї не може передбачити її важливість та галузь застосування, не бачить шляхів її впровадження. Герц вважав, що відкриті ним електромагнітні хвилі ніколи не матимуть практичного застосування. Через декілька років ці хвилі вже застосовували Марконі та Попов для передавання сигналів на відстані. Або, коли стало відомо, що збудований Стефенсоном перший локомотив розвинув швидкість, яка вдвічі перевищувала швидкість тодішніх поштових карет, то англійська газета “Квартерлі ревю” написала з цього приводу таке: “Ми глибоко переконані в тому, що англійці скоріше наважаться плигати з церковних дзвіниць, ніж погодяться скористатися транспортним засобом, який пересувається з такою шаленою і небезпечною для людського життя швидкістю. Винахід пана Стефенсона не має майбутнього!”



загрузка...