Существует несколько видов измерений: статические и динамические, прямые и косвенные.

Первые определяются характером зависимости определяемой величины от времени. Так, при статических измерениях величина, которую мы измеряем, остается постоянной во времени. При динамических измерениях измеряется величина, меняющаяся во времени. В первом случае – это размеры тела, постоянного давления и т. п., во втором случае – это измерение вибраций, пульсирующего давления.

По способу получения результатов различают измерения прямые и косвенные.

В прямых измерениях искомое значение измеряемой величины получается путем непосредственного сравнения ее с эталоном или выдается измерительным прибором.

При косвенном измерении искомую величину определяют на основании известной математической зависимости между этой величиной и другими, получаемыми путем прямых измерений. Косвенные измерения широко используются в тех случаях, когда искомую величину невозможно или слишком сложно измерить непосредственно или когда прямое измерение дает менее точный результат.

Технические возможности измерительных приборов в значительной степени отражают уровень развития науки. Современные приборы значительно совершеннее тех, которыми ученые пользовались в 19 и ранее веках. Но это не помешало ученым прошлых веков сделать выдающиеся открытия. Например, оценивая измерение скорости света, проведенное американским физиком А. Майкельсоном, С.И. Вавилов писал: «На почве его экспериментальных открытий и измерений выросла теория относительности, развилась и рафинировалась волновая оптика и спектроскопия и окрепла теоретическая астрофизика».

С прогрессом науки продвигается вперед и измерительная техника. Создана даже целая отрасль производства – приборостроение. Хорошо развитое измерительное приборостроение, разнообразие методов и высокие характеристики средств измерения способствуют прогрессу в научных исследованиях. В свою очередь, решение научных проблем открывает нередко новые пути совершенствования самих измерений.

Несмотря на роль наблюдения, описания и измерения в научных исследованиях у них есть серьезное ограничение – они не предполагают активного вмешательства субъекта познания в естественное протекание процесса. Дальнейший прогресс развития науки предполагает преодоление описательной фазы и дополнения рассмотренных методов более активным методом – экспериментом.

Эксперимент – (от лат – проба, опыт) – это метод, когда путем изменения условий, направления или характера данного процесса создаются искусственные возможности изучения объекта в относительно «чистом» виде. Он предполагает активное, целенаправленное и строго контролируемое воздействие исследователя на изучаемый объект для выяснения тех или иных сторон, свойств, связей. При этом экспериментатор может преобразовывать исследуемый объект, создавать искусственные условия его изучения, вмешиваться в естественное течение процессов.

Эксперимент включает в себя предыдущие методы эмпирического исследования, т. е. наблюдение и описание, а также еще одну эмпирическую процедуру – измерение. Но к ним не сводится, а имеет свои особенности, отличающие его от других методов.

Во-первых, эксперимент позволяет изучать объект в «очищенном» виде, т. е. устраняя всякого рода побочные факторы, наслоения, затрудняющие процесс исследования. Например, эксперимент требует специальных помещений, защищенных от электромагнитных воздействий.

Во-вторых, при эксперименте могут создаваться специальные условия, например, температурный режим, давление, электрическое напряжение и т. п. В таких искусственных условиях удается обнаружить удивительные, порой неожиданные свойства объектов и тем самым постигать их сущность. Особо следует отметить эксперименты в космосе, где имеются и достигаются условия невозможные в земных лабораториях.

В-третьих, многократная воспроизводимость эксперимента позволяет получать достоверные результаты.

В-четвертых, изучая процесс, экспериментатор может включать в него все, что считает нужным для получения истинного знания об объекте, например, менять химические агенты воздействия.

Проведение эксперимента предполагает следующие этапы:

1)выдвижение цели;

2)постановка вопроса;

3)наличие исходных теоретических положений;

4)наличие предположительного результата;

5)планирование путей ведения эксперимента;

6)создание экспериментальной установки, обеспечивающей необходимые условия для воздействия на изучаемый объект;

7)контролируемое видоизменение условий эксперимента;

8)точную фиксацию следствий воздействия;

9)описание нового явления и его свойств;

10)наличие людей с должной квалификацией.

Научные эксперименты бывают следующих основных видов:

измерительные, поисковые, проверочные, контрольные, исследовательские и другие в зависимости от характера поставленных задач.

В зависимости от того, в какой области проводятся эксперименты, их подразделяют на:

фундаментальные эксперименты в области естественных наук;

прикладные эксперименты в области естественных наук;

промышленный эксперимент;

социальный эксперимент;

эксперименты в области гуманитарных наук.

Рассмотрим некоторые из видов научного эксперимента.

Исследовательский. Этот эксперимент дает возможность обнаружить у объектов новые, ранее неизвестные свойства. Результатом такого эксперимента могут быть выводы, не вытекающие из имеющихся знаний об объекте исследования. Примером могут служить эксперименты, поставленные в лаборатории Э. Резерфорда, в ходе которых обнаружилось странное поведение альфа-частиц при бомбардировке ими золотой фольги. Большинство частиц проходило сквозь форльгу, небольшое количество отклонялось и рассеивалось, а некоторые частицы не просто отклонялись, а отталкивались обратно, как мяч от сетки. Такая экспериментальная картина, согласно расчетам, получалась в силу того, что вся масса атома сосредоточена в ядре, занимающим ничтожную часть его объема. Отскакивали обратно альфа-частицы, которые соударялись с ядром. Так исследовательский эксперимент, проведенный Резерфордом и его сотрудниками, привел к обнаружению ядра атома, а тем самым и к рождению ядерной физики.

Проверочный. Этот эксперимент служит для проверки, подтверждения тех или иных теоретических построений. Так, существование целого ряда элементарных частиц (позитрона, нейтрино и др.) было вначале предсказано теоретически, и лишь позднее они были обнаружены экспериментальным путем.

Исходя из методики проведения и получаемых результатов, эксперименты можно разделить на качественные и количественные.

Качественные эксперименты являются поисковыми. Они не предполагают получения количественных соотношений, а позволяют выявить действие тех или иных факторов на изучаемое явление. Например, эксперимент по изучению поведения живой клетки под действием электромагнитного поля. Количественные эксперименты чаще всего следуют за качественным экспериментом. Они направлены на установление точных количественных зависимостей в исследуемом явлении. В качестве примера можно привести историю открытия связи электрических и магнитных явлений. Эту связь обнаружил датский физик Эрстед в процессе проведения чисто качественного эксперимента. Он поместил компас рядом с проводником, по которому пропускал электрический ток, и обнаружил, что стрелка компаса отклонялась от первоначального положения. Вслед за обнародованием Эрстедом своего открытия последовали количественные эксперименты ряда ученых, в том числе и Ампера, разработки которого закрепились в названии единицы силы тока.

Близки по своей сути к научным фундаментальным экспериментам прикладные. Прикладные эксперименты ставят своей задачей поиск возможностей практического применения того или иного открытого явления. Хрестоматийным примером является случай изучения электромагнитных колебаний Г. Герцем и Поповым А.С. Герц ставил задачу экспериментальной проверки теоретических положений Максвелла, практическое применение его не интересовало. Поэтому эксперименты Герца, в ходе которых были получены электромагнитные волны, предсказанные теорией Максвелла, оставались естественнонаучными, носящими фундаментальный характер.

Попов же изначально ставил перед собой задачу практического содержания и его эксперименты положили начало прикладной науки – радиотехники. Более того, Герц вообще не верил в возможность практического применения электромагнитных волн, не видел никакой связи между своими экспериментами и нуждами практики. Узнав о попытках практического использования электромагнитных волн, Герц даже написал в Дрезденскую палату коммерции о необходимости запретить эти эксперименты как бесполезные.

Что касается промышленных и социальных экспериментов, а также в области гуманитарных наук, то они появились только в ХХ столетии. В гуманитарных науках особенно интенсивно развивается экспериментальный метод в таких областях как психология, педагогика, социология. В 20-е годы ХХ века развиваются социальные эксперименты. Они способствуют внедрению в жизнь новых форм социальной организации и оптимизации управления обществом. Социальные эксперименты в отличие от естественнонаучных должны учитывать правовые и моральные нормы общества. Промышленные эксперименты направлены на исследование технологических процессов, организацию и управление производством в целом или отдельной отраслью.