2.3. Експеримент – це цілеспрямований, активний, контрольований вплив дослідника на досліджуваний об’єкт з метою виявлення й вивчення його властивостей та характеристики

Експеримент — більш складний метод емпіричного пізнання порівняно зі спостереженням. Він передбачає активний, цілеспрямований і чітко контрольований вплив дослідника на досліджуваний об’єкт з метою виявлення й вивчення тих чи інших його сторін, властивостей, зв’язків. Водночас експериментатор може змінювати досліджуваний об’єкт, створювати штучні умови для його вивчення, втручатися у природний перебіг процесів.

Складовими частинами експерименту є також інші методи емпіричного дослідження (спостереження, вимірювання). Водночас він має важливі, властиві тільки йому особливості.

По-перше, експеримент дає змогу вивчати об’єкт в “очищеному” вигляді, тобто усувати різні побічні чинники, нашарування, які ускладнюють процес дослідження. Наприклад, проведення деяких експериментів неможливе без спеціально обладнаних приміщень, захищених (екранованих) від зовнішніх електромагнітних впливів на досліджуваний об’єкт.

По-друге, у ході експерименту об’єкт може перебувати у штучних, певною мірою, екстремальних умовах, тобто вивчатися при наднизьких температурах, при надзвичайно високих тисках або, навпаки, у вакуумі, у середовищі з величезною напруженістю електромагнітного поля й т.п. За таких штучно створених умов вдається виявити дивні, часом несподівані властивості об’єктів і тим самим глибше осягнути їхню сутність.

По-третє, вивчаючи який-небудь процес, експериментатор може втручатися в нього, активно впливати на його перебіг. Як зазначав академік І. П. Павлов, “дослід неначе бере явища у свої руки й вдається то до одного, то до іншого, й у такий спосіб у штучних, спрощених комбінаціях виявляє справжній зв’язок між явищами. Інакше кажучи, спостереження збирає те, що йому пропонує природа, дослід же бере від природи те, що хоче”.

По-четверте, важливою перевагою багатьох експериментів є їх відтворюваність. Це означає, що умови експерименту, а відповідно й проведені при цьому спостереження, вимірювання можна відтворити стільки разів, скільки це необхідно для одержання достовірних результатів.

Підготовка і проведення експерименту потребують дотримання ряду умов. Так, науковий експеримент:

• ніколи не ставиться навмання, а передбачає наявність чітко сформульованої мети дослідження;

• не проводиться “наосліп”, завжди базується на якихось вихідних теоретичних положеннях;

• не здійснюється безпланово, хаотично; попередньо дослідник складає план його проведення;

• передбачає певний, необхідний для його реалізації, рівень розвитку технічних засобів пізнання;

• повинен проводитися людьми, які мають досить високу кваліфікацію.

Тільки сукупність усіх цих умов визначає успіх експериментальних досліджень.

Залежно від характеру проблем, які розв’язуються в ході експериментів, останні, поділяються на дослідницькі й перевірні.

Дослідницькі експерименти дають можливість виявити в об’єкті нові, невідомі властивості. Результатом таких експериментів є висновки, що не випливають із попередніх знань про об’єкт дослідження.

Перевірні експерименти важливі для перевірки, підтвердження тих чи інших теоретичних побудов. Так, існування цілого ряду елементарних частинок (позитрона, нейтрино й ін.) було спочатку передбачено теоретично, і лише пізніше вони були виявлені експериментальним шляхом.

Беручи до уваги методику проведення й одержання результатів, експерименти можна розділити на якісні й кількісні. Якісні експерименти мають пошуковий характер і не дають можливості одержати певні кількісні співвідношення. Вони допомагають лише виявити дію тих чи інших чинників на досліджуване явище. Кількісні експерименти спрямовані на встановлення точних кількісних залежностей у досліджуваному явищі. У реальній практиці експериментального дослідження обидва зазначених типи експериментів реалізуються, як правило, у вигляді послідовних етапів розвитку пізнання.

Залежно від галузі наукового знання, де застосовується експериментальний метод дослідження, розрізняють природничонауковий, прикладний (у технічних науках, у сільськогосподарській науці й т.д).) і соціально-економічний експерименти.

Завершуючи огляд експериментального методу дослідження, слід звернути увагу на ще одну дуже важливу проблему — планування експерименту. До першої половині 20 століття всі експериментальні дослідження зводилися до проведення так званого однофакторного експерименту, коли змінювався якийсь один фактор досліджуваного процесу, а всі інші залишалися незмінними. Але розвиток науки настійно потребував дослідження процесів, які залежать від великої кількості мінливих чинників. Використання в цьому випадку методики однофакторного експерименту не мало сенсу, оскільки передбачало проведення астрономічної кількості дослідів.

На початку 20-х років XX століття англійський статистик Р. Фішер уперше розробив і довів доцільність методу одночасного варіювання всіх чинників, які впливають на результати експериментальних досліджень у сфері прикладних наук. Але лише через три десятиліття ця робота Фішера знайшла практичне застосування. У 1951 році Бокс та Уїлсон розробили метод, згідно з яким дослідник повинен проводити невеликі послідовні серії дослідів, варіюючи в кожній із цих серій за певними правилами всі фактори. До того ж здійснюються зазначені серії таким чином, щоб після математичної обробки попередньої серії можна було вибрати (спланувати) умови проведення наступного етапу, що в кінцевому підсумку дасть змогу визначити область оптимуму.

Після зазначеної роботи Бокса та Уїлсона з’явилося ще багато робіт на цю ж тему, у яких пропонувалися й інші методики. Досягнуті успіхи в теоретичній розробці й практичному застосуванні планування експерименту в наукових дослідженнях привели до появи нової дисципліни — математичної теорії експерименту. Ця теорія спрямована на одержання достовірного результату експериментального дослідження з мінімальними затратами праці, часу й засобів. У підсумку — оптимізація роботи експериментатора й водночас висока якість експериментальних досліджень. А “висока якість експерименту, як підкреслював академік П. Л. Капіца – є необхідною умовою здорового розвитку науки”.