§ 2. Спостереження. Досліди. Науковий експеримент. Теорія

Чи замислювалися ви над тим, звідки взагалі з’явилися знання?

Кожен знає, що на морозі вода замерзає, а на плиті - закипає, магніт притягує залізні предмети, стрілка компаса завжди вказує на північ, зірване з дерев листя падає на землю, після ночі настає день, якщо доторкнутися до полум’я свічки, то можна обпектися. Звідки з’явилися ці знання? Знання про навколишній світ людина здобуває із власних спостережень.

Спостереження дають змогу встановлювати ті чи інші факти (наприклад, при нагріванні рідйни в посудинах розширюються, від усіх предметів у сонячний день утворюються тіні), за певних умов робити узагальнення фактів, формулювати загальні висновки та перевіряти їх.

Але спостереження не завжди дають правильні знання, тому потрібно виконувати спеціальні досліди. Досліди відрізняються від спостережень тим, що їх виконують у штучно створених умовах, за наперед продуманим планом, за допомогою приладів. Під час дослідів здійснюються й вимірювання. Наприклад, мало знати, що при нагріванні залізо розширюється, а потрібно знати ще, наскільки воно розширюється, щоб можна було це врахувати, споруджуючи мости, конструюючи машини, встановлюючи каркаси під час будівництва висотних будинків.

Спостерігаючи падіння тіл, ми можемо помітити, що тіла падають, збільшуючи свою швидкість, час падіння каменя й аркуша паперу з однакової висоти різний. А щоб вивчити, як падають тіла, треба виконати ряд дослідів. Італійський учений Галілео Галілей (1564-1642) та англійський фізик Ісаак Ньютон (1643-1727), виконуючи досліди з падіння тіл, установили закони їх падіння.

Отже, шляхом узагальнення дослідів було сформульовано фізичні поняття, наприклад такі, як тверді, рідкі і газуваті тіла, механічний рух, падіння тіл тощо; уведено фізичні величини для характеристики властивостей фізичних об’єктів: швидкість руху тіла, маса і об’єм тіла, густина речовини, сила, з якою одне тіло діє на інше, тиск газу тощо; сформульовано емпіричні закони (закони, отримані з дослідів), наприклад закон Паскаля для рідин і газів.

Про дослід кажуть, що він є методом вивчення природи.

Метод, який дає змогу одержати нові знання за допомогою проведення досліду (експерименту), називають експериментальним.

Цей метод є одним з основних способів отримання наукових знань. Він найчастіше використовується у школі на уроках фізики. Проте важливо мати на увазі, що досліди, які проводяться на уроках або вдома, - це навчальні досліди. Вони відрізняються від дослідів, які проводяться в наукових лабораторіях (мал. 2-3).

Науковому експерименту передує обґрунтована гіпотеза, яка визначає мету і зміст експерименту. Вимірювання проводяться у строго визначених умовах, дані вимірювань точно обробляються. Експеримент завершується оцінкою похибки отриманого результату.

З іншого боку, поряд з дослідом як метод вивчення природи виступає теорія (з грец. теорія - наукове пізнання, дослідження; використання цього терміна правомірне тільки в застосуванні до науки).

Теорія узагальнює дані дослідів у процесі мислення, збагачує їх і формує нові, більш глибокі знання.

Експеримент часто проводиться для того, щоб підтвердити або спростувати теорію. Однак сам по собі експеримент, якщо він не пов’язаний з певними теоретичними передбаченнями, не має наукової цінності.

Експериментальний метод дає результати тільки в поєднанні з теорією.

Теорія систематизує дані дослідів на основі певних узагальнень, ідей. Вона слугує засобами отримання нових знань і вказує шляхи практичного використання відкритих закономірностей. Критерієм правильності висновків теорії слугують дослід, практика.

Отже, процес розвитку знань іде від досліду (спостереження, експеримент) до абстрактного мислення - теорії, а відтак - до практики.

ЗАПИТАННЯ ДО ВИВЧЕНОГО

1.    Як людина здобуває знання про навколишній світ?

2.    Чим відрізняються досліди від спостережень?

3.    Яку роль відіграє у вивченні природи експериментальний метод?

Це матеріал з підручника Фізика 7 клас Сиротюк