miniaturadeimagen|derecha|199x199px|Incluso niños muy pequeños realizan experimentos rudimentarios para aprender sobre el mundo y cómo funcionan las cosas. Un experimento es un procedimiento llevado a cabo para apoyar, refutar, o validar una hipótesis. Los experimentos proporcionan idea sobre causa-y-efecto por la demostración del resultado, que ocurre cuándo un factor particular es manipulado. Los experimentos varían mucho en objetivo y escala, pero se apoyan en la repetición de procedimientos y análisis lógico y estadístico de los resultados. Allí también existen estudios experimentales naturales.
Un niño puede realizar experimentos básicos para comprender el efecto de la gravedad, mientras que los equipos de científicos pueden tomar años de investigación sistemática para avanzar en su comprensión de un fenómeno. Los experimentos y otros tipos de actividades prácticas son muy importantes para el aprendizaje de los alumnos en el aula de ciencias. Los experimentos pueden elevar los puntajes de las evaluaciones y ayudar a un estudiante a involucrarse más e interesarse en el material que está aprendiendo, especialmente cuando se usa con frecuencia. Los experimentos pueden variar desde comparación personal e informal natural (por ejemplo, probar una variedad de chocolates para encontrar uno favorito), hasta aquellos que son altamente controlados y prohibidos (por ejemplo, pruebas que requieren aparatos complejos que sean supervisados por muchos científicos que esperan descubrir información sobre partículas subatómicas). Los usos de los experimentos varían considerablemente entre las ciencias y el significado naturales y humanas.
Aquellos experimentos que típicamente incluyen controles, diseñados para reducir los efectos de variables distintas de la variable independiente única. Esto aumenta la fiabilidad de los resultados, a menudo a través de una comparación entre las mediciones de control y las otras mediciones. Los controles científicos son parte del método científico . Es ideal que, todas las variables en un experimento estén controladas (tomadas en cuenta por las mediciones de control) y ninguna está fuera de control. En tal experimento, si todos los controles funcionan como se espera, es posible concluir que el experimento funciona según lo previsto y planeado, y que los resultados se deben al efecto de la variable probabilidad.
Visión general En el método científico, un experimento es un procedimiento empírico que arbitra modelos o hipótesis en competencia. Los investigadores también usan los experimentos para evaluar teorías existentes o nuevas hipótesis para apoyarlas o refutarlas.
Un experimento, generalmente evalúa una hipótesis, que es una expectativa sobre cómo funciona un proceso o fenómeno en particular. Sin embargo, un experimento también puede tener como objetivo el responder a una pregunta de "qué si", sin una expectativa específica sobre lo que revela el experimento, o para confirmar resultados previos. Si en el experimento se llevan a cabo los cuidados necesarios, los resultados generalmente respaldan o refutan la hipótesis. Según algunas filosofías de la ciencia, un experimento nunca puede "probar" una hipótesis, solo puede añadir apoyo. Por otro lado, un experimento que proporciona un contraejemplo puede refutar una teoría o hipótesis, pero una teoría siempre puede salvarse mediante modificaciones ad hoc apropiadas a expensas de la simplicidad. Un experimento también debe controlar los posibles factores de confusión, cualquier factor que estropee la precisión o la repetición del experimento o la capacidad de interpretar los resultados. La confusión se elimina comúnmente mediante controles científicos y/o, en experimentos aleatorios, mediante una asignación aleatoria .
En ingeniería y ciencias físicas, los experimentos son un componente primario del método científico. Se utilizan para probar teorías e hipótesis sobre cómo funcionan los procesos físicos bajo condiciones particulares (por ejemplo, si un proceso de ingeniería en forma particular puede producir un compuesto químico deseado). Típicamente, los experimentos en estos campos se enfocan en la replicación de procedimientos idénticos con la esperanza de producir resultados idénticos en cada réplica. La asignación aleatoria es poco común.
En medicina y las ciencias sociales, la prevalencia de la investigación experimental varía ampliamente entre las disciplinas. Sin embargo, cuando se usan, los experimentos suelen seguir la forma del ensayo clínico, donde las unidades experimentales (generalmente seres humanos individuales) se asignan aleatoriamente a un tratamiento o control de condición, donde se evalúan uno o más resultados. En contraste con las normas de las ciencias físicas, el enfoque generalmente está en el efecto promedio del tratamiento (la diferencia en los resultados entre los grupos de tratamiento y control) u otra prueba estadística producida por el experimento. Por lo general, un solo estudio no implica replicaciones del experimento, pero se pueden agregar estudios separados mediante una revisión sistemática y un metanálisis .
Existen varias diferencias en la práctica experimental en cada una de las ramas de la ciencia . Por ejemplo, la investigación agrícola con frecuencia utiliza experimentos aleatorios (por ejemplo, para evaluar la efectividad comparativa de diferentes fertilizantes), mientras que la economía experimental confrecuencia implica pruebas experimentales de comportamientos humanos teorizados sin depender de la asignación aleatoria de individuos a condiciones de tratamiento y control.
Historia Uno de los primeros enfoques metódicos de los experimentos en el sentido moderno es visible en los trabajos del matemático y erudito árabe Alhacén . El condujo sus experimentos en el campo de la óptica, retomando los problemas ópticos y matemáticos en los trabajos de Ptolomeo, controlando sus experimentos debido a factores como la autocrítica, la confianza en los resultados visibles de los experimentos, así como una crítica en términos de resultados anteriores. El cuenta como uno de los primeros académicos que utiliza un método inductivo-experimental para lograr resultados. En su libro "Óptica" describe el enfoque fundamentalmente nuevo del conocimiento y la investigación en un sentido experimental:
De acuerdo a su explicación, es necesaria una ejecución de prueba estrictamente controlada con sensibilidad para la subjetividad y susceptibilidad de los resultados debido a la naturaleza del hombre. Además, es necesaria una visión crítica en los resultados y aquellos resultados de los estudiosos anteriores:
Por tanto, una comparación de los resultados de estudiosos anteriores con los resultados experimentales es necesaria para un experimento objetivo; los resultados visibles son más importantes. Al final, esto puede significar que un investigador experimental debe encontrar el coraje suficiente para descartar opiniones o resultados tradicionales, especialmente si estos resultados no son experimentales, sino que resultan de una derivación lógica/mental. En este proceso de consideración crítica, el hombre mismo no debe olvidar que tiende a opiniones subjetivas, a través de "prejuicios" y "clemencia", y por lo tanto tiene que ser crítico sobre su propia forma de construir hipótesis.
Francis Bacon (1561–1626), un filósofo Inglés y científico activo en el , se convirtió en un defensor influyente de la ciencia experimental en el Renacimiento Inglés. No estuvo de acuerdo con el método de responder preguntas científicas por deducción—similar a Ibn al-Haytham—y lo describe como sigue: "Having first determined the question according to his will, man then resorts to experience, and bending her to conformity with his placets, leads her about like a captive in a procession.""Having first determined the question according to his will, man then resorts to experience, and bending her to conformity with his placets, leads her about like a captive in a procession." Bacon, Francis. Novum Organum, i, 63. Quoted in . Bacon quería un método que se basara en observaciones repetibles o experimentos. Notablemente, primero ordenó el método científico tal como lo entendemos hoy.
En los siglos siguientes, las personas que aplicaron el método científico en diferentes áreas hicieron importantes avances y descubrimientos. Por ejemplo, Galileo Galilei (1564–1642) midió con precisión el tiempo y experimentó para hacer mediciones y conclusiones precisas sobre la velocidad de una caída del cuerpo. Antoine Lavoisier (1743-1794), un químico francés, uso experimentos para describir nuevas áreas, como la combustión y la bioquímica, y para desarrollar la teoría de la conservación de la masa (materia). Louis Pasteur (1822-1895) utilizó el método científico para refutar la teoría predominante de la generación espontánea y para desarrollar la teoría de los gérmenes de la enfermedad . Debido a la importancia de controlar las variables potencialmente confusas, se prefiere el uso de experimentos de laboratorio bien diseñados cuando sea posible.
A principios del se produjo un progreso considerable en el diseño y análisis de experimentos, con contribuciones de estadísticos como Ronald Fisher (1890–1962), Jerzy Neyman (1894–1981), Oscar Kempthorne (1919–2000), Gertrude Mary Cox (1900-1978) y William Gemmell Cochran (1909-1980), entre otros.
Tipos de experimento Los experimentos pueden clasificarse según una serie de dimensiones, dependiendo de las normas y estándares profesionales en diferentes campos de estudio. En algunas disciplinas (por ejemplo, psicología o ciencias políticas ), un "experimento verdadero" es un método de investigación social en el que existen dos tipos de variables . El experimentador manipula la variable independiente y se mide la variable dependiente . La característica significante de un verdadero experimento es que asigna aleatoriamente a los sujetos para neutralizar el sesgo del experimentador y asegura, durante un gran número de iteraciones del experimento, que controla todos los factores de confusión .
Experimentos controlados alt=Dos científicos hacen un experimento de luz en un laboratorio de fotónica biomédica|miniaturadeimagen|Experimento en laboratorio de fotónica biomédica, en el que se intenta controlar las variables al máximo.