3 (Конспект лекций)

3 ГЛАВА

МЕТОДЫ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

§ 1. Методология теоретических исследований

Теоретические исследования должны быть творческими. Творче­ство — это создание по замыслу новых ценностей, новые открытия, изобретения, установление неизвестных науке фактов, создание но­вой, ценной для человечества информации.

Опровергнуть существующие или создать новые научные гипо­тезы, глубоко объяснить процессы или явления, которые раньше были непонятными или слабоизученными, связать воедино различ­ные явления, т. е. найти стержень изучаемого процесса, научно обобщить большое количество опытных данных — все это невозмож­но без теоретического творческого мышления.

Творческий процесс требует в сознании совершенствования изве­стного решения. Совершенствование является процессом переконструирования объекта мышления в оптимальном направлении. Ког­да переработка достигает границ, определенных ранее поставленной целью, процесс оптимизации приостанавливается, создается про­дукт умственного труда. В теоретическом аспекте это гипотезами исследования, т. е. научное предвидение.

При определенных условиях процесс совершенствования приво­дит к своеобразному, оригинальному теоретическому решению. Ори­гинальность проявляется в своеобразной, неповторимой точке зре­ния на процесс или явление.

Творческий характер мышления при разработке теоретических аспектов научного исследования заключается в создании представ­лений воображения, т. е. новых комбинаций из известных элементов и базируется на следующих приемах: сборе и обобщении инфор­мации; постоянном сопоставлении, сравнении, критическом осмысле­нии; отчетливом формулировании собственных мыслей, их письмен­ном изложении; совершенствовании и оптимизации собственных положений.

Творческий процесс теоретического исследования имеет несколь­ко стадий: выбор проблемы; знакомство с известными решениями;

отказ от известных путей решения аналогичных задач; перебор различных вариантов решения; решение.

Творческое решение часто не укладывается в заранее намечен­ное планом. Иногда оригинальные решения появляются «внезапно», после казалось бы длительных и бесплодных попыток.

42

Чем больше известных (типичных, шаблонных) решений, тем труднее добиться оригинального решения. Часто удачные решения возникают у специалистов смежных областей, на которых не давит груз известных решений. Творческий процесс представляет по суще­ству разрыв привычных представлений и взгляд на явления с другой точки зрения.

Собственные творческие мысли, оригинальные решения возни" кают тем чаще, чем больше сил, труда, времени затрачивается на постоянное обдумывание объекта исследования, чем глубже научный работник увлечен исследовательской работой.

Успешное выполнение теоретических исследований зависит не только от кругозора, настойчивости и целеустремленности научного работника, но и от того, в какой мере он владеет методами и спосо­бами научного исследования, и в первую очередь —диалектиче­ским методом.

Важное место при выполнении теоретических исследований зани­мают способы дедукции и индукции.

Дедуктивный—это такой способ исследования, при котором частные положения выводятся из общих. Так, на основе общих за­конов механики получают уравнения движения автомобиля. Этот способ определяет конечный результат исследования, базирующийся на определенных известных логических связях, за пределами кото­рых он не может быть использован. Недостатком дедуктивного спо­соба исследования являются ограничения, вытекающие из общих закономерностей, на основе которых исследуется частный случай. Чтобы всесторонне исследовать движение автомобиля, недостаточно знать лишь законы механики, необходимо применить и другие прин­ципы, вытекающие из анализа системы: «водитель — автомобиль— внешняя среда».

Индуктивный — это такой способ исследования, при котором по частным фактам и явлениям устанавливаются общие принципы и за­коны. Данный способ широко применяют в теоретических исследо­ваниях. Так, Д. И. Менделеев, используя частные факты о химиче­ских элементах, сформулировал периодический закон.

Однако при теоретических исследованиях используют как индук­цию, так и дедукцию. Научный работник, обосновывая гипотезу научного исследования, устанавливает ее соответствие общим зако­нам диалектики и естествознания (дедукция). В то же время гипотезу формулируют на основе частных фактов (индукция).

Особую роль в теоретических исследованиях играют способы анализа и синтеза.

Анализ —это способ научного исследования, при котором явле­ние расчленяется на составные части. Синтез — противоположный анализу способ, заключающийся в исследовании явления в целом, на основе объединения связанных друг с другом элементов в единое целое.

Так, выделяя минералы при исследовании цемента, применяют метод анализа; изучая цемент как систему, состоящую из минералов,

43

используют метод синтеза. Способ синтеза позволяет обобщать по­нятия, законы, теории.

Методы анализа и синтеза взаимосвязаны, их одинаково исполь­зуют в научных исследованиях.

При анализе явлений и процессов возникает потребность рас­смотреть большое количество фактов (признаков). Важно уметь вы­делить главное. В этом случае может быть применен способ ран­жирования, с помощью которого исключают все второсте­пенное, не влияющее существенно на исследуемое явление. Этот метод допускает усиление основных и ослабление второстепенных фактов, позволяет изучать главные особенности процессов и явлений в равных условиях. Например, при изучении прогибов балок прини­мают постоянными сечения, расстояния между опорами, характер загружения, температуру балки и т. д.

В научных исследованиях широко применяется способ абстрагирования, т. е. отвлечение от второстепенных фактов с це­лью сосредоточиться на важнейших особенностях изучаемого явле­ния. Например, при исследовании работы какого-либо механизма анализируют расчетную схему, которая отображает основные, существенные свойства механизма.

В ряде случаев используют способ формализации. Сущ­ность его состоит в том, что основные положения процессов и явле­ний представляют в виде формул и специальной символики. Приме­нение символов и других знаковых систем позволяет установить закономерности между изучаемыми фактами.

В теоретических исследованиях возможны два метода: логиче­ский и исторический. Логический метод включает в себя гипотетиче­ский и аксиоматический.

Гипотетический метод основан на разработке гипотезы, научного предположения, содержащего элементы новизны и оригиналь­ности. Гипотеза должна полнее и лучше объяснять явления и процессы, подтверждаться экспериментально и соответствовать общим законам диалектики и естествознания. Этот метод исследо­вания является основным, наиболее распространенным в приклад­ных науках.

Гипотеза составляет суть, методологическую основу, теоретиче­ское предвидение, стержень теоретических исследований. Являясь руководящей идеей всего исследования, она определяет направле­ние и объем теоретических разработок.

Сформулировать наиболее четко и полно рабочую гипотезу, как правило, трудно. От того, как сформулирована гипотеза, опреде­ляется степень ее приближения к окончательному теоретическому решению темы, т. е. трудоемкость и продолжительность теоретиче­ских разработок. Успех зависит от полноты собранной информа­ции, глубины ее творческого анализа, стройности и целенаправлен­ности методических выводов по результатам анализа, четко сформу­лированных целей и задач исследования, опыта и эрудиции научного работника.

44

На стадии формулирования гипотезы теоретическую часть необ­ходимо расчленить на отдельные вопросы, что позволит упростить их проработку. Основой для проработки каждого вопроса являются теоретические исследования, выполненные различными авторами и организациями. Научный работник на основе их глубокой прора­ботки, критического анализа и формулирования (в случае необхо­димости) своих предложений развивает существующие теорети­ческие представления или предлагает новое, более рациональное теоретическое решение темы.

Аксиоматический метод основан на очевидных положениях (ак­сиомах), принимаемых без доказательства. По этому методу теория разрабатывается на основе дедуктивного принципа. Более широкое распространение он получил в теоретических науках (математика, математическая логика и др.).

Исторический метод позволяет исследовать возникновение, фор­мирование и развитие процессов и событий в хронологической по­следовательности с целью выявить внутренние и внешние связи, закономерности и противоречия.

Данный метод исследования используется преимущественно в об­щественных и, главным образом, в исторических науках. В при­кладных же науках он применяется, например, при изучении разви­тия и формирования тех или иных отраслей науки и техники.

В соответствии с маркcистско-ленинской теорией познания между логическим и историческим методами существует единство, основан­ное на том, что любое логическое познание должно рассматриваться в историческом аспекте.

В прикладных науках основным методом теоретических исследо­ваний является гипотетический. Его методология включает в себя следующее: изучение физической, химической и т. п. сущности ис­следуемого явления с помощью описанных выше способов познания;

формулирование гипотезы и составление расчетной схемы (модели) исследования; выбор математического метода исследования модели и ее изучение; анализ теоретических исследований и разработка теоретических положений

Описание физической сущности исследуемого явления (или про­цесса) составляет основу теоретических разработок. Такое описание должно всесторонне освещать суть процесса и базироваться на за­конах физики, химии, механики, физической химии и др. Для этого исследователь должен знать классические законы естественных наук и уметь их использовать применительно к рабочей гипотезе научного

исследования.

При выполнении научных исследований в строительстве наиболее часто возникает потребность в описании физической сущности сле­дующих основных явлений и процессов: напряженно-деформиро­ванных состояний при статических, динамических и вибрационных воздействиях; разрушения (образование трещин, абразивного из­носа, разрыва и др.); потери устойчивости; тепломассообменных (нагревание, охлаждение, увлажнение, просыхание, промерзание,

45

оттаивание, сушка) процессов; химических и физико-химических про­цессов твердения вяжущих, бетонов структурообразующих и де­структивных явлений; размельчения материалов; перемешивания компонентов смесей; улучшения строительных материалов в резуль­тате различных добавок; уплотнения материалов, слоев; самоуплот­нения, расслаивания при транспортировании материалов и др.

В последнее время все большее значение приобретают исследова­ния по вопросам планирования и экономического обоснования, а также организации строительных процессов, отражающих в ком­плексе сложные системы.

Оптимизация структур строительных организаций и объедине­ний, информационные и другие управленческие процессы занимают ведущее место в исследованиях, что обусловлено внедрением мето­дов кибернетики и вычислительной техники в строительстве.

Несмотря на многообразие процессов, встречающихся в строи­тельстве, они имеют ряд общих принципиальных положений. Эти процессы протекают в соответствии с законами диалектики и основ­ными законами термодинамики (первый, второй, третий законы).

В большинстве случаев одновременно развиваются два противо­положных процесса. Например, твердение вяжущих наряду со структурообразованием (синтезом прочности) сопровождается де­струкцией, а при воздействии разрушающих нагрузок вместе с раз­рушением происходит упрочнение. На различных этапах одни процессы преобладают над другими. При больших механических нагрузках преобладают процессы разрушения, при небольших — возможно заметное упрочнение материалов. Для материалов ран­него возраста характерно структурообразование, позднего — деструкция. Кроме того, процессы и явления, изучаемые в строи­тельстве, обладают свойствами инерционности, наследственности, периодичности. Многие из этих процессов развиваются по принципу цепных реакций

или по принципу теплопроводности

Наряду с детерминированными, в строительстве широко распро­странены и случайные процессы, особенно это относится к планиро­ванию, организации и управлению.

Исследуя различные процессы, широко используют общие прин­ципы взаимосвязи между свойствами, вещественным составом, струк­турой и состоянием материала. Установлено, что наибольшая проч­ность и долговечность строительных материалов и изделий при дан­ном вещественном составе соответствует определенной оптимальной их структуре. В большинстве случаев стремятся, чтобы структура новых строительных материалов и изделий обладала минимальными внутренними микронапряжениями и микродеформациями. Важней­шим технологическим принципом является принцип соответствия, согласно которому заданные свойства строительных материалов и изделий на данном технологическом оборудовании можно полу

46