Прямой источник (возможный для языков, имеющих письменную традицию) — письменные памятники того же языка, дошедшие от прежних веков. Правда, извлечение сведений о языке из этих памятников представляет собой более сложную операцию, чем кажется на первый взгляд, но лингвисты приобрели в этом деле уже богатый опыт.

Другой путь, логически более сложный, но ныне уже обладающий детально разработанной строгой методикой, — так называемый сравнительно-исторический анализ, то есть сравнение данного языка с родственными языками с целью восстановления того общего состояния, из которого развились все эти языки. Он пригоден также и для бесписьменных языков.

Вот упрощенный пример — сравнение слова «сон» в разных славянских языках: русское сон, польское sen, сербское сан, словенское sən, болгарское сън (в последних двух случаях выступают специфические для этих языков гласные ə и ъ, отсутствующие в других языках). Если такой пример не единичен, а точно такое же звуковое соотношение между пятью языками повторяется в серии других слов, то сравнительное языкознание делает вывод, что:
в праславянском языке существовала особая гласная, отличная от о, е и а и, возможно, совпадавшая по звучанию со словенским ə или с болгарским ъ (и слово «сон», точнее его основа, имело вид s + эта гласная + n);
эта особая гласная впоследствии изменилась в русском языке в о, в польском — в е, в сербском — в а.

Праславянский язык письменности не имел, то есть письменных текстов на нём нет. Таким образом, узнав нечто о звуковом составе праславянского языка путем сравнения разных славянских языков, мы проникли в этом пункте в древность глубже, чем позволяет письменная традиция.

Наконец, еще один способ проникновения вглубь истории языка — внутренняя реконструкция (то есть такая, которая не использует внешнего сравнения). Этот метод применим даже и в тех случаях, когда нет родственных языков.

Снова упрощенный пример — беглое и небеглое о в русском языке: боб — боба, но лоб — лба; исток — истока, но листок — листка. Почему одно и то же о при добавлении к слову окончания -а в одних случаях остается, а в других выпадает?

Единственное решение, удовлетворяющее принципу всеобщности фонетических изменений, состоит здесь в том, что прежде в этих парах слов были разные фонемы — о1 и о2 (чем именно они фонетически различались, мы не знаем, но нам существен здесь прежде всего сам факт их нетождественности). В дальнейшем в силу своей нетождественности они вели себя по-разному; в частности, при добавлении к слову окончания -а одно из них выпадало, а другое нет. А в позиции без такого добавления они совпали в современном едином о. Данное решение есть пример внутренней реконструкции.

Таковы основные инструменты исторической лингвистики.

Как итог двух веков интенсивного применения этих инструментов исследования для наиболее изученных языков известна вся их фонетическая история на протяжении большего или меньшего числа веков. Она выглядит как мощная цепь фонетических изменений — своя для каждого языка, — расположенных в порядке так называемой относительной хронологии, то есть с точным указанием того, какое изменение произошло раньше и какое позже. Сравните выше пример с французским [šo].

В результате задачи типа «Во что превратилось латинское слово А в современном французском языке?» и типа «Как выглядело латинское слово, из которого произошло французское слово В?» решаются в современной исторической лингвистике с той же точностью, что, например, уравнения в алгебре.

И то же верно для любых других хорошо изученных языков, например для современного русского в его соотношении с древнерусским.
Источник