Исходным пунктом научного поиска, отправной точкой творческого процесса познания выступает выбор и постановка научной проблемы. Ее разрешение может быть достигнуто посредством либо эмпирических, либо теоретических методов. На практике обычно дело складывается таким образом, что используются и те, и другие.
В общих чертах процесс познания выглядит следующим образом: от эмпирии – к теории, от фактов, данных наблюдений и результатов экспериментов – к гипотезам, законам и теориям. Для получения ответа на вопрос, сформулированный в той или иной научной проблеме, в качестве возможного решения выдвигают гипотезу, которая в ходе исследования превращается в закон или приобретает форму новой теории.
Основными средствами (методами) эмпирического исследования являются наблюдение и эксперимент. Их дополняют многочисленные измерительные процедуры, нередко требующие применения специальных приборов и соответствующего математического аппарата.
Наблюдение – это целенаправленное и организованное восприятие предметов и явлений окружающего мира. Наблюдение опирается на чувственное познание. Объектом наблюдения выступают не только предметы внешнего мира. Когда наблюдению подлежит восприятие переживаний, чувств, психических и эмоциональных состояний самого субъекта, тогда речь идет о самонаблюдении (интроспекции).
Наблюдение не ограничивается механическим и автоматическим фиксированием фактов. Активную функцию в процессе наблюдения выполняет сознание человека. Это значит, что наблюдатель не просто регистрирует факты, а целенаправленно отыскивает их, опираясь в своем поиске на гипотезы и предположения, привлекая уже имеющийся опыт. Полученные результаты наблюдения используются либо для подтверждения гипотезы (теории), либо для ее опровержения.
Наблюдения должны подводить к результатам, не зависящим от воли, чувств и желаний субъекта, то есть они должны давать объективную информацию. Наблюдения подразделяются на непосредственные и косвенные. В отличие от прямых, непосредственных наблюдений косвенные имеют место тогда, когда предметом исследований становится не сам объект или процесс, а эффект его взаимодействия с другими объектами и явлениями. Особенность таких наблюдений в том, что заключение об исследуемых явлениях делается на основе восприятия результатов взаимодействия ненаблюдаемых объектов с наблюдаемыми.
Хрестоматийный пример подобного рода наблюдений дает физика. Для исследования природы заряженных частиц используется так называемая камера Вильсона. Ее заполняют перенасыщенным паром, через который пропускают заряженные энергией частицы. Реальные размеры частиц не позволяют человеческому глазу зафиксировать их движение. Поэтому о свойствах частиц можно судить лишь косвенно, по таким видимым проявлениям, как образование треков (следов), оставляемых множеством мельчайших капелек жидкости. Они образуются в результате конденсации перенасыщенного пара как раз в тех центрах, которыми служат ионы, образующиеся вдоль траектории полета заряженных частиц. Оставляемые ими следы напоминают след высоко летящего самолета. Их можно фотографировать, измерять, а затем на основе таких измерений делать соответствующие заключения.