Наблюдение в естественных науках [1] — это акт или случай замечания или восприятия [2] и получения информации из первичного источника . У живых существ наблюдение задействует чувства . В науке наблюдение может также включать восприятие и запись данных с помощью научных инструментов . Термин может также относиться к любым данным, собранным в ходе научной деятельности. Наблюдения могут быть качественными , то есть отмечается отсутствие или наличие свойства и описывается наблюдаемое явление, или количественными , если наблюдаемому явлению присваивается численное значение путем подсчета или измерения .
Научный метод требует наблюдения за природными явлениями для формулирования и проверки гипотез . [3] Он состоит из следующих шагов: [4] [5]
Наблюдения играют роль на втором и пятом этапах научного метода. Однако необходимость воспроизводимости требует, чтобы наблюдения разных наблюдателей могли быть сопоставимы. Человеческие чувственные впечатления субъективны и качественны , что затрудняет их запись или сравнение. Использование измерения было разработано для того, чтобы позволить записывать и сравнивать наблюдения, сделанные в разное время и в разных местах разными людьми. Измерение состоит из использования наблюдения для сравнения наблюдаемого явления со стандартной единицей . Стандартная единица может быть артефактом, процессом или определением, которые могут быть продублированы или разделены всеми наблюдателями. При измерении подсчитывается количество стандартных единиц, которое равно наблюдению. Измерение сводит наблюдение к числу, которое может быть записано, и два наблюдения, которые приводят к одному и тому же числу, равны в пределах разрешения процесса .
Человеческие чувства ограничены и подвержены ошибкам восприятия, таким как оптические иллюзии . Научные приборы были разработаны для помощи человеческим способностям наблюдения, такие как весы , часы , телескопы , микроскопы , термометры , камеры и магнитофоны , а также для перевода в воспринимаемую форму событий, которые не наблюдаются органами чувств, такие как индикаторные красители , вольтметры , спектрометры , инфракрасные камеры , осциллографы , интерферометры , счетчики Гейгера и радиоприемники .
Одна из проблем, с которой сталкиваются во всех областях науки, заключается в том, что наблюдение может повлиять на наблюдаемый процесс, что приведет к иному результату, чем если бы процесс не наблюдался. Это называется эффектом наблюдателя . Например, обычно невозможно проверить давление воздуха в автомобильной шине, не выпустив часть воздуха, тем самым изменив давление. Однако в большинстве областей науки можно свести эффекты наблюдения к незначительным, используя более совершенные приборы.
Рассматриваемые как физический процесс, все формы наблюдения (человеческие или инструментальные) включают усиление и, таким образом, являются термодинамически необратимыми процессами , увеличивающими энтропию .
В некоторых конкретных областях науки результаты наблюдения различаются в зависимости от факторов, которые не важны в повседневном наблюдении. Обычно они иллюстрируются кажущимися « парадоксами », в которых событие выглядит по-разному, если его наблюдать с двух разных точек зрения, что, по-видимому, нарушает «здравый смысл».
Человеческие чувства не функционируют как видеокамера , беспристрастно записывающая все наблюдения. [6] Человеческое восприятие происходит посредством сложного, бессознательного процесса абстрагирования , в котором определенные детали входящих чувственных данных замечаются и запоминаются, а остальное забывается. Что сохраняется, а что отбрасывается, зависит от внутренней модели или представления мира, называемого психологами схемой , которая выстраивается на протяжении всей нашей жизни. Данные вписываются в эту схему. Позже, когда события вспоминаются, пробелы в памяти могут даже заполняться «правдоподобными» данными, которые разум создает, чтобы соответствовать модели; это называется реконструктивной памятью . То, сколько внимания уделяется различным воспринимаемым данным, зависит от внутренней системы ценностей, которая оценивает, насколько они важны для человека. Таким образом, два человека могут увидеть одно и то же событие и прийти к совершенно разным его восприятиям, даже не соглашаясь по поводу простых фактов. Вот почему показания очевидцев , как известно, ненадежны. [ необходима цитата ]
Ниже приведены некоторые из наиболее важных способов, которыми человеческая психология может влиять на наблюдения.
Человеческие наблюдения склонны подтверждать сознательные и бессознательные ожидания и взгляд на мир наблюдателя; мы « видим то, что ожидаем увидеть ». [7] В психологии это называется предвзятостью подтверждения . [7] Поскольку объектом научного исследования является открытие новых явлений, эта предвзятость может и приводила к тому, что новые открытия упускались из виду; одним из примеров является открытие рентгеновских лучей . С другой стороны, это может также привести к ошибочной научной поддержке широко распространенных культурных мифов, как в научном расизме , который поддерживал идеи расового превосходства в начале 20-го века. [8] Правильная научная техника подчеркивает тщательную запись наблюдений, отделение экспериментальных наблюдений от выводов, сделанных из них, и такие методы, как слепые или двойные слепые эксперименты , для минимизации предвзятости наблюдений.
Современные научные приборы могут широко обрабатывать «наблюдения» до того, как они будут представлены человеческим органам чувств, и особенно с компьютеризированными приборами, иногда возникает вопрос о том, где в цепочке обработки данных заканчивается «наблюдение» и начинается «выводы». Это недавно стало проблемой с цифровыми улучшенными изображениями, опубликованными в качестве экспериментальных данных в статьях в научных журналах . Изображения улучшаются, чтобы выделить особенности, которые исследователь хочет подчеркнуть, но это также имеет эффект поддержки выводов исследователя. Это форма предвзятости, которую трудно количественно оценить. Некоторые научные журналы начали устанавливать подробные стандарты того, какие типы обработки изображений разрешены в результатах исследований. Компьютеризированные приборы часто сохраняют копию «необработанных данных» с датчиков перед обработкой, что является окончательной защитой от смещения обработки, и аналогично научные стандарты требуют сохранения исходных неулучшенных «необработанных» версий изображений, используемых в качестве исследовательских данных. [ необходима цитата ]
В космологии истоки наблюдения связаны с истоками эволюции в нашем космосе. [9]
Философия процесса – это изменяющиеся отношения наших чувств , разума и опыта к нам самим . [10]
«Всегда замечайте, что все является результатом изменения, и привыкайте думать, что нет ничего, что Природа любила бы так сильно, как изменять существующие формы и создавать новые, подобные им».
— Размышления. iv. 36. – Марк Аврелий
