Эксперимента́льная фи́зика — способ познания природы, заключающийся в изучении природных явлений в специально приготовленных условиях. Роль эксперимента в физике заключается в опровержении или подтверждении физических теорий. Исторически, эксперимент в физике был осознан Галилеем и другими исследователями. Узнайте о различных видах экспериментов и их значении в научном исследовании. - NOCFN
Cодержание
Эксперимента́льная фи́зика — способ познания природы, заключающийся в изучении природных явлений в специально приготовленных условиях. В отличие от теоретической физики, которая исследует математические модели природы, экспериментальная физика призвана исследовать саму природу.
Роль эксперимента в физике
Эксперимент в физике играет важную роль в опровержении или подтверждении физических теорий. Несогласие с результатами эксперимента является критерием ошибочности физической теории, тогда как согласие с экспериментом не может служить доказательством правильности теории. Главным критерием жизнеспособности физической теории является ее проверка путем эксперимента.
Исторически, роль эксперимента в физике была осознана Галилеем и другими исследователями, которые ставили эксперименты для изучения свойств мира на основе наблюдений в специальных условиях. Древние греки, напротив, полагали, что истинное знание о мире можно получить только через размышления, а "чувственный опыт" был подвержен многочисленным обманам и неопределенностям.
Интерпретация результатов эксперимента
В идеале, экспериментальная физика должна давать только описание результатов эксперимента, без какой-либо их интерпретации. Однако на практике это недостижимо. Интерпретация результатов эксперимента неизбежно базируется на понимании поведения элементов экспериментальной установки, которое в свою очередь основано на теориях. Например, эксперименты в ускорительной физике элементарных частиц требуют детального понимания механических, упругих свойств детектора, их взаимодействия с электрическими и магнитными полями, свойств остаточных газов и других факторов.
См. также
Виды экспериментов
Существуют различные виды экспериментов, которые могут быть проведены в физике. Например, пассивный эксперимент — это наблюдение явлений в условиях их нормального функционирования. При пассивном эксперименте экспериментатор является пассивным наблюдателем, а информация об изучаемом объекте накапливается путем наблюдения.
Активный эксперимент, напротив, проводится с использованием специальных программ и искусственного воздействия на объект исследования. В активном эксперименте экспериментатор активно вмешивается в протекание явления с целью лучшего изучения его свойств.
Заключение
Эксперимент в физике является неотъемлемой частью научного исследования и позволяет проверять физические теории, изучать природу и устанавливать закономерности. Хотя идеально эксперимент должен давать только описание результатов, на практике интерпретация результатов неизбежно связана с теориями и пониманием поведения элементов экспериментальной установки.
Что нам скажет Википедия?
Экспериме́нт (от лат. experimentum — проба, опыт) — процедура, выполняемая для поддержки, опровержения или подтверждения гипотезы или теории.
Эксперименты могут значительно различаться по целям и масштабам, как правило полагаются на повторяемую процедуру и логический анализ результатов. К экспериментам также относят и естественные исследования — действия, направленные на удовлетворения любопытства. Эксперимент является одним из источников опыта и эмпирических данных. Научным называют эксперимент реализуемый в рамках научного метода.
Эксперимент выступает в качестве инструмента:
Модели эксперимента
Безупречный эксперимент — невоплотимая на практике модель эксперимента, используемая психологами-экспериментаторами в качестве эталона. В экспериментальную психологию данный термин ввёл Роберт Готтсданкер, автор известной книги «Основы психологического эксперимента», считавший, что использование подобного образца для сравнения приведёт к более эффективному совершенствованию экспериментальных методик и выявлению возможных ошибок в планировании и проведении психологического эксперимента.
Случайный эксперимент (случайное испытание, случайный опыт) — математическая модель соответствующего реального эксперимента, результат которого невозможно точно предсказать. Математическая модель должна удовлетворять требованиям:
Эксперимент не всегда реализуется так, как задумывалось, поэтому было придумано математическое уравнение относительной частоты реализаций эксперимента:
Виды экспериментов
Физический эксперимент
Основная статья: Экспериментальная физика
Физический эксперимент — способ познания природы, заключающийся в изучении природных явлений в специально созданных условиях. В отличие от теоретической физики, которая исследует математические модели природы, физический эксперимент призван исследовать саму природу.
Именно несогласие с результатом физического эксперимента является критерием ошибочности физической теории, или более точно, неприменимости теории к окружающему нас миру. Обратное утверждение не верно: согласие с экспериментом не может быть доказательством правильности (применимости) теории. То есть главным критерием жизнеспособности физической теории является проверка экспериментом.
В идеале, Экспериментальная физика должна давать только описание результатов эксперимента, без какой-либо их интерпретации. Однако на практике это недостижимо. Интерпретация результатов более-менее сложного физического эксперимента неизбежно опирается на то, что у нас есть понимание, как ведут себя все элементы экспериментальной установки. Такое понимание, в свою очередь, не может не опираться на какие-либо теории.
Компьютерный эксперимент
Компьютерный (численный) эксперимент — это эксперимент над математической моделью объекта исследования на ЭВМ, который состоит в том что, по одним параметрам модели вычисляются другие её параметры и на этой основе делаются выводы о свойствах объекта, описываемого математической моделью. Данный вид эксперимента можно лишь условно отнести к эксперименту, потому как он не отражает природные явления, а лишь является численной реализацией созданной человеком математической модели. Действительно, при некорректности в мат. модели — её численное решение может быть строго расходящимся с физическим экспериментом.
Психологический эксперимент
Основная статья: Психологический эксперимент
Психологический эксперимент — проводимый в специальных условиях опыт для получения новых научных знаний посредством целенаправленного вмешательства исследователя в жизнедеятельность испытуемого. Различными авторами понятие «психологический эксперимент» трактуется неоднозначно, зачастую под экспериментом в психологии рассматривается комплекс разных самостоятельных эмпирических методов (собственно эксперимент, наблюдение, опрос, тестирование). Однако традиционно в экспериментальной психологии эксперимент считается самостоятельным методом. В рамках психологического консультирования, психологическим экспериментом называют специально созданную ситуацию, предназначенную для более целостного (в различных модальностях) переживания клиентом собственного опыта.
Мысленный эксперимент
Основная статья: Мысленный эксперимент
Мысленный эксперимент в философии, физике и некоторых других областях знания — вид познавательной деятельности, в которой структура реального эксперимента воспроизводится в воображении. Как правило, мысленный эксперимент проводится в рамках некоторой модели (теории) для проверки её непротиворечивости. При проведении мысленного эксперимента могут обнаружиться противоречия внутренних постулатов модели либо их несовместимость с внешними (по отношению к данной модели) принципами, которые считаются безусловно истинными (например, с законом сохранения энергии, принципом причинности и т. д.).
Критический эксперимент
Основная статья: Критический эксперимент
Критический эксперимент — это эксперимент, исход которого однозначно определяет, является ли конкретная теория или гипотеза верной. Этот эксперимент должен дать предсказанный результат, который не может быть выведен из других, общепринятых гипотез и теорий.
Пилотный эксперимент
Пилотный эксперимент (pilot experiment) — пробное экспериментальное исследование, в котором апробируются основная гипотеза, подходы к исследованию, план, проверяется работоспособность применяемых методик, уточняются технические моменты процедур эксперимента. Он проводится на небольшой выборке, без строгого контроля переменных. Пилотный эксперимент позволяет устранить грубые ошибки в формулировке гипотезы, конкретизировать цель, уточнить методику проведения эксперимента, оценить возможность получения экспериментального эффекта.
Вспомогательные методы
Основная статья: Вспомогательные методы
См. также
Примечания
Литература
