Эксперимент

Исаак Ньютон проводит эксперимент с призмой

Экспериме́нт (лат. experimentum — проба, опыт) — метод научного познания, заключающийся в целенаправленном исследовании явлений в контролируемых и воспроизводимых условиях. В отличие от наблюдения, эксперимент предполагает активное вмешательство исследователя, изменение параметров изучаемого объекта и фиксацию результатов. Эксперимент реализуется на основе научной теории, позволяющей конструировать гипотезы и интерпретировать полученные результаты, имеющие принципиальное значение. Эксперимент является инструментом определения истинности научных положений в естественных и гуманитарных науках. Согласно принципу верификации эксперимент должен выступать в качестве средства подтверждения теоретических положений реальности.

Сущность эксперимента и его разновидности

История эксперимента

Экспериментальный метод возник в естествознании Нового времени и ведёт своё начало от исследований Галилея; философское осмысление эксперимент получил в работах Фрэнсиса Бэкона. Развитие эксперимента как метода познания осуществлялось на фоне борьбы рационализма и эмпиризма, различно трактовавших соотношение эмпирического и теоретического в процессе познания. При этом сам Фрэнсис Бэкон не считал себя эмпириком, опыт был для него действительным только в связи с экспериментом, который доказывает опыт и переводит его в разряд научно-теоретического положения, отражающего общие свойства вещей. При всём при этом в основе экспериментального естествознания XVII—XVIII веков лежала мысль о механической причинной связи между явлениями.

Самое лучшее из всех доказательств есть опыт, если только он коренится в эксперименте.Фрэнсис Бэкон, Афоризмы об истолковании природы и царства человека, LXX

Рене Декарт, известный своими трудами не только в философии, но и в оптике экспериментальным путём установил образование изображения на ретине глаза. В «Диоптрике» Картезий описывает глаз, вырезанный из человеческого трупа. Если срезать на дне глаза оболочку, чтобы некоторая часть стекловидного содержимого глаза была открыта, но осталась в полости глаза, а затем закрыть обнажённое место полупрозрачной пленкой и вставить весь глаз в отверстие, соединяющее тёмную комнату с внешним миром, то на пленке появится изображение внешних предметов, причём они будут перевёрнуты. Проблема перевёрнутости образа и адекватность восприятия человека впоследствии объяснялась существование гомункула, переворачивающего это изображение.

Борис Годунов

Учись, мой сын: наука сокращает
Нам опыты быстротекущей жизни

Александр Сергеевич Пушкин

Эксперимент применял Уильям Гарвей при доказательстве существования системы кровообращения и принципов работы сердца. Вскрывая аорту, Уильям Гарвей наблюдал, как кровь вытекала из неё, и соединённое с ней предсердие вскоре оказывалось пустым и переставало пульсировать. Напротив, перевязанная артерия вызывала переполнение кровью левого предсердия. Эти эксперименты продемонстрировали движение крови через аорту и её разветвления от сердца к периферии. Также широко известен эксперимент Исаака Ньютона, доказывающий его теорию света. В этом эксперименте английский учёный разделял свет на составные части при помощи призмы. Критики высказали утверждение о том, что призма окрашивает свет, на что Исаак Ньютон ответил критическим экспериментом. В этом опыте в область красного света в спектре, полученным путём рассеивания призмы, английский учёный установил ещё одну призму и получил рассеяние только красного света.

К концу XIX века доминирование исследовательских экспериментов сменилось увеличением в науке «веса» измерительных экспериментов и математического моделирования. Неклассическая физика, то есть квантовая и релятивистская механика, обнаружили в XX веке пределы эксперимента при соответствующем уровне развития техники и измерительных приборов, применение которых при исследовании микрообъектов приводит к искажению или невозможности их измерения.

Эксперимент как научный метод

В материально-практической деятельности и экспериментальной деятельности, что является для них общим, человек активно вторгается в действительность. Различие состоит в том, что в деятельности человек стремится в первую очередь получить некий эффект, а знание получается как побочный продукт, в то время как в эксперименте знание есть основная цель деятельности. В эксперименте сущность явления становится определённой, обнаруживается знание причин, что требует в свою очередь развития научной теории, определяющей новые феномены и объясняющей их функциональное значение в системе знаний.

Эксперимент представляет собой наиболее сложный и эффективный метод научного познания, с которым связано становление европейской науки и утверждения доминирования объяснительных моделей в целом. Эксперимент проводится для решения определённых задач, определяемых состоянием научной теории. Эксперимент позволяет изучать явления в «чистом» виде, исключив фоновые факторы, и исследовать свойства предметов в искусственно создаваемых экстремальных условиях или вызывать явления, не проявляющихся в нормальных условиях. Планомерное изменение, варьирование условий и контроль за ними осуществляется в эксперименте за счёт использования приборов разного уровня сложности, что сопряжено с промышленным развитием.

Виды экспериментов

К эксперименту обращаются, когда пытаются обнаружить ранее неизвестные свойства объекта или проверить адекватность научных гипотез или теоретических построений; также в процессе систематического обучения применяется демонстрационный эксперимент. Хотя любое человеческое действие, предпринятое для достижения определённого результата, может быть рассмотрено как своеобразный эксперимент. Качественный или исследовательский эксперимент направлен на выявление наличия или отсутствия предполагаемого теорией явления или закономерности, а измерительный эксперимент позволяет выявить количественную определённость какого-либо свойства объекта.

Проверочный и критический эксперименты служат для подтверждения или опровержения научных гипотез. Примером в данном случае может служить эксперимент Оле Рёмера по измерению конечности скорости света, эксперимент, демонстрирующий силу давления воздуха, проведённый Отто фон Герике, двухщелевой опыт Томаса Юнга по интерференции света. Значимым для науки и для научной теории в данном случае является критический эксперимент, в основе которого лежит опыт, позволяющий сделать однозначный выбор между конкурирующими теориями. Одним из наиболее значительных демонстрационных экспериментов можно считать маятник Фуко. В сфере фундаментальных исследований в зависимости от целей различают три вида эксперимента, хотя такое разделение весьма условно:

• Мысленный эксперимент — система мысленных процедур, проводимых над идеализированными объектами с целью анализа гипотетической ситуации или теоретической модели без проведения реальных опытов. Будучи теоретическими моделями реальных экспериментальных ситуаций, мысленные эксперименты проводятся с целью выяснения согласованности основных принципов теории. Классическими примерами мысленного эксперимента явлются «Кот Шрёдингера» (иллюстрация квантовой суперпозиции) или «Корабль Тесея» (парадокс тождества в философии). Мысленные эксперименты широко применяются в физике, математике и философии.
• Модельный эксперимент или моделирование — изменение искусственно созданных моделей, соответствующих либо не соответствующих действительным объектам и ситуациям.
• Натурный эксперимент — вмешательство исследователя в определённых условиях в естественный ход событий, причём собственно натурный эксперимент по сфере применения может быть подразделён на эксперимент в отношении природы (физический, химический, биологический эксперименты) и эксперимент в отношении общности или индивида — социальный и психологический эксперимент.

Физический эксперимент

Физический эксперимент — научный метод, применяемый в физике для проверки теоретических моделей, установления причинно-следственных связей и получения новых знаний о физических явлениях. Классические примеры физических экспериментов включают опыты Галилея по свободному падению тел. Физические эксперименты в XXI веке, например, на Большом адронном коллайдере требуют более сложного технического оснащения.

Социальный и психологический эксперимент

Психологический эксперимент — один из главных методов психологического исследования, основанный на активном вмешательстве в изучаемую ситуацию. В отличие от наблюдения, эксперимент предполагает целенаправленное изменение определённых переменных с последующей фиксацией их влияния на поведение испытуемого. Это позволяет не только выявлять статистические связи, но и в некоторых случаях устанавливать причинно-следственные связи. При первом приближении можно выделить лабораторные и естественные, то есть проводимые в реальных условиях эксперименты, к которым можно отнести социальные эксперименты. При всём при этом содержание и процедуры социальных и психологических экспериментов обусловлены правовыми и моральными нормами общества.

В психологии применяются различные планы проведения экспериментов: традиционные (с одной переменной), факторные (с несколькими переменными), пилотажные (позволяющие уточнить направление дальнейшего исследования и формулирования гипотез), решающие (для проверки гипотез) и контрольные (для верификации результатов). Эксперимент имеет ограничения, например, в психологии личности многие закономерности носят корреляционный характер, что затрудняет выводы о причинности. Кроме того, присутствие исследователя либо сама экспериментальная ситуация может влиять на поведение участников. Особую группу составляют формирующие эксперименты, направленные не просто на изучение, но на развитие таких психических процессов, как память, восприятие, внимание и мышление.