Косвенные наблюдения все шире используются в современной науке, особенно там, где речь идет о познании строения Вселенной (астрофизика), о процессах, происходящих на субатомном и субмолекулярном уровнях (атомная физика, квантовая механика и химия, молекулярная биология).
Наблюдение в научном исследовании выполняет следующие функции: обеспечение эмпирической информацией; проверка гипотез и теорий, которую нельзя осуществить с помощью эксперимента; сопоставление результатов, полученных в ходе теоретического исследования, проверка их адекватности и истинности.
Эксперимент – это метод эмпирического исследования, обеспечивающий возможность активного практического воздействия на изучаемые явления и процессы. Экспериментатор сознательно и целенаправленно вмешивается в естественный ход их протекания. Эксперимент осуществляется путем непосредственного воздействия на изучаемый процесс или изменения условий его протекания. Результаты испытаний строго фиксируются и контролируются. Повторение эксперимента обеспечивает возможность сравнения получаемых каждый раз результатов. Огромные успехи, достигнутые в последние два столетия в естествознании, в значительной мере обязаны экспериментальному методу.
В результате совершенствования методики экспериментального исследования, использования в нем сложнейших приборов и оборудования достигнут чрезвычайно широкий диапазон применения этого метода. В зависимости от целей, предмета исследования, характера используемой техники выработана классификация различных видов эксперимента.
По своим целям эксперименты объединяются в две группы. К первой группе относятся эксперименты, посредством которых осуществляется проверка различных теорий и гипотез. Ко второй – эксперименты, предназначенные для сбора эмпирической информации, уточнения тех или иных предположений. Иногда такие эксперименты называют поисковыми.
В зависимости от исследуемого объекта и характера научной дисциплины различают следующие эксперименты: физические, химические, биологические, космические, психологические и социальные. Их круг может быть расширен в силу необходимости изучения каких-либо специальных явлений или свойств предмета, требующего привлечения иных научных дисциплин.
В настоящее время существенно изменилась природа эксперимента. Наряду с повышением его технической оснащенности этому способствовало распространение моделирования. Невозможность осуществить подчас прямой эксперимент (непосредственное взаимодействие с изучаемым объектом) побудила ученых использовать различного типа модели. В качестве последних чаще всего выступают образцы, макеты, копии объекта-оригинала. Модели заменяют собой объекты исследования в тех случаях, когда изучаются, например, проблемы здоровья человека или исследуются свойства объекта, занимающего обширные пространства, находящегося на значительных удалениях от исследовательского центра и т. п. Необходимость проведения при этом сложных расчетов повысила удельный вес использования приемов математической обработки результатов, достижений информатики и компьютеризации.