Наблюдение в естественных науках [1] — это акт или случай наблюдения или восприятия [2] и получения информации из первоисточника . У живых существ наблюдение задействует органы чувств . В науке наблюдение может также включать восприятие и запись данных с помощью научных инструментов . Этот термин может также относиться к любым данным, собранным в ходе научной деятельности. Наблюдения могут быть качественными , то есть отмечается отсутствие или наличие свойства и описывать наблюдаемое явление, или количественными, если наблюдаемому явлению придается числовое 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 были сопоставимы. Чувственные впечатления человека субъективны и качественны , что затрудняет их запись или сравнение. Использование измерений было разработано для того, чтобы обеспечить возможность записи и сравнения наблюдений, сделанных в разное время и в разных местах разными людьми. Измерение заключается в использовании наблюдения для сравнения наблюдаемого явления со стандартной единицей . Стандартной единицей может быть артефакт, процесс или определение, которые могут дублироваться или использоваться всеми наблюдателями. При измерении подсчитывается количество стандартных единиц, равное наблюдению. Измерение сводит наблюдение к числу, которое можно записать, и два наблюдения, дающие одно и то же число, равны в пределах разрешения процесса.
Человеческие чувства ограничены и подвержены ошибкам восприятия, таким как оптические иллюзии . Научные инструменты были разработаны для помощи человеческим способностям наблюдения, такие как весы , часы , телескопы , микроскопы , термометры , камеры и магнитофоны , а также переводили в воспринимаемую форму события, 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 научных областях, заключается в том, что наблюдение может повлиять на наблюдаемый процесс, что приведет к другому результату, чем если бы процесс не наблюдался. Это называется эффектом наблюдателя . Например, обычно невозможно проверить давление воздуха в автомобильной шине, не выпустив часть воздуха и тем самым не изменив давление. Однако в большинстве областей науки можно свести эффекты наблюдения к незначительному, используя более совершенные инструменты.
Все формы наблюдения (человеческие или инструментальные), рассматриваемые как физический процесс, предполагают усиление и, таким образом, являются термодинамически необратимыми процессами , увеличивающими энтропию .
В некоторых конкретных областях науки результаты наблюдения различаются в зависимости от факторов, не имеющих значения в повседневном наблюдении. Обычно это иллюстрируется очевидными « парадоксами », в которых событие выглядит по-разному, если наблюдать его с двух разных точек зрения, что кажется нарушающим «здравый смысл».
Человеческие чувства не функционируют как видеокамера , беспристрастно записывающая все наблюдения. [6] Человеческое восприятие происходит посредством сложного, бессознательного процесса абстракции , при котором определенные детали поступающих чувственных данных замечаются и запоминаются, а остальное забывается. Что сохраняется, а что выбрасывается, зависит от внутренней модели или представления о мире, называемой психологами схемой , которая выстраивается на протяжении всей нашей жизни. Данные вписываются в эту схему. Позже, когда события вспоминаются, пробелы в памяти могут даже быть заполнены «правдоподобными» данными, которые разум придумывает, чтобы соответствовать модели; это называется реконструктивной памятью . Сколько внимания уделяется различным воспринимаемым данным, зависит от внутренней системы ценностей, которая определяет, насколько они важны для человека. Таким образом, два человека могут взглянуть на одно и то же событие и прийти к нему с совершенно разным восприятием, расходясь даже в отношении простых фактов. Вот почему показания очевидцев, как известно, ненадежны. [ нужна цитата ]
Ниже приведены некоторые из наиболее важных способов воздействия человеческой психологии на наблюдения.
Человеческие наблюдения смещены в сторону подтверждения сознательных и бессознательных ожиданий и взглядов наблюдателя на мир; 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 привела к тому, что новые открытия были упущены из виду; Одним из примеров является открытие рентгеновских лучей . С другой стороны, это также может привести к ошибочной научной поддержке широко распространенных культурных мифов, как, например, в случае научного расизма , который поддерживал идеи расового превосходства в начале 20 века. [8] Правильная научная техника предполагает тщательную запись наблюдений, отделение экспериментальных наблюдений от выводов, сделанных на их основе, а также такие методы, как слепые или двойные слепые эксперименты , чтобы минимизировать систематическую ошибку наблюдений.
Современные научные инструменты могут тщательно обрабатывать «наблюдения», прежде чем они будут представлены человеческим чувствам, и особенно с компьютеризированными инструментами иногда возникает вопрос, где в цепочке обработки данных заканчивается «наблюдение» и начинается «делание выводов». В последнее время это стало проблемой, когда изображения, улучшенные в цифровом формате , публикуются в качестве экспериментальных данных в статьях в научных журналах . Изображения улучшаются, чтобы выявить особенности, которые исследователь хочет подчеркнуть, но это также подтверждает выводы исследователя. Это форма предвзятости, которую трудно измерить количественно. Некоторые научные журналы начали устанавливать подробные стандарты того, какие типы обработки изображений разрешены в результатах исследований. Компьютеризированные инструменты часто сохраняют копию «необработанных данных» от датчиков перед обработкой, что является окончательной защитой от предвзятости обработки, и аналогичным образом научные стандарты требуют сохранения исходных необработанных «необработанных» версий изображений, используемых в качестве исследовательских данных. [ нужна цитата ]
В космологии истоки наблюдения связаны с истоками эволюции в нашем космосе. [9]
Философия процесса – это изменяющиеся отношения наших чувств , разума и опыта к самим себе . [10]
«Всегда наблюдайте, что все является результатом изменения, и привыкайте думать, что нет ничего, что Природа любит так хорошо, как изменение существующих форм и создание новых, подобных им».
— Медитации. iv. 36. – Марк Аврелий
