Эксперимент – целенаправленно организованная деятельность, целью которой является изучение причинно-следственных связей в процессах и явлениях для определения эффективности исследовательской деятельности в какой-либо области и условий её проведения.
На протяжении длительного времени эксперимент является основой естествознания. Об этом говорили ещё философы античности. Так, Аристотель определил четыре вида причин, побуждающих к экспериментальной деятельности:
Философы античности, благодаря проведению различных видов экспериментальной работы, сумели открыть базовые законы физики, получить достоверные знания в области астрономии.
Большое значение экспериментальной работе придавал Авиценна (Абу Али ибн Сина) – врач с Ближнего Востока эпохи Средневековья. Благодаря серьёзной экспериментальной работе, ему удалось получить новые знания об организме человека, которые впоследствии использовались как в медицине, так и в различных направлениях биологии (анатомии, физиологии, гистологии). Помимо этого, эксперименты с различными видами растений позволили Авиценне разработать новые виды лекарств, которые способствовали излечению от различных заболеваний.
С развитием технологий менялся и характер экспериментальной работы в области естествознания. С открытием микроскопа стало возможным экспериментальное исследование объектов микромира (невидимых человеческим глазом существ, частей тела и др).
В семнадцатом веке, благодаря экспериментальной работе с помощью микроскопа, возникло новое направление биологической науки – микробиология, которая исследовала мельчайшие организмы (клетки и их структуры).
Эксперименты с различными видами клеток выявили, что все они отличаются друг от друга. Так, растительная клетка во многом отличается от животной клетки (наличие прочной клеточной стенки, наличие пластид, наличие вакуоли с клеточным соком).
Дальнейшие экспериментальные исследования выявили, что клетки бактерий существенно отличаются от растительной и животной клеток (в первую очередь тем, что они не имеют чётко оформленного ядра).
После этого экспериментальная работа с мельчайшими структурами была продолжена. Благодаря появлению электронных микроскопов учёные выяснили, что существуют неклеточные формы жизни – вирусы. Экспериментальная работа позволила также установить роль вирусов в возникновении различных заболеваний, а также найти возможность противодействовать им посредством вакцин и сывороток.
Современные микроскопы позволяют осуществлять работу на уровне хромосом и генов. Молекулярная химия и генная инженерия стали развиваться благодаря появлению современного оборудования, которое способно в сотни раз увеличить клеточные структуры.
Современные эксперименты в области естествознания протекают в самых разных направлениях. Так, большое значение имеют эксперименты в области биотехнологии.
Научные эксперименты в этой области позволяют успешно решать такие актуальные проблемы, как повышение эффективности генетических исследований, расширение существующего генофонда, ускорение селекционного процесса, создание безвирусного биологического материала.
Ключевым моментом, от которого в основном зависит эффективность проводимых в данном направлении исследований, является индукция процессов морфогенеза, интенсивность которого в культуре изолированных органов и тканей зависит от множества различных факторов.
Особый интерес в экспериментальной биотехнологии представляет культивирование изолированных пыльников – андрогенез in vitro. Основоположниками данного метода явились S. Guha и S.C. Maheshwari (1964), которым удалось получить эмбриоиды в культуре пыльников дурмана безвредного и в дальнейшем регенерировать из них гаплоидные растения. J.P. Bourgin, J.P. Nitsch (1967) получили гаплоиды табака в массовом количестве, и их разработки легли в основу метода культуры изолированных пыльников.
Экспериментальная работа имеет большое значение и в химии. Так, экспериментальная работа в области биохимических исследований позволила выявить строение и функции таких сложных структур, как ДНК, РНК и АТФ, а также выявить значение молекул ДНК и РНК в хранении и передаче наследственной информации, а также значение АТФ в обеспечении энергией всех структур организма.
В настоящее время в естествознании выделяют два основынх вида эксперимента:
Обычно применяют естественный эксперимент. Как правило, естественный эксперимент осуществляется в природной среде. В первую очерпедь естественные эксперименты в естествознании связаны с развитием экологии – науки о связи организмов с средой их обитания.
Положительные стороны естественнонаучного эксперимента - точность, достоверность.
Негативные стороны эксперимента в естествознании связаны с необходимостью владеть техникой проведения эксперимента.
Эксперимент в естествознании неотделим от теории, поскольку теоретические знания формируются на основе анализа экспериментальной работы, а любой современный эксперимент согласуется с теоретическими представлениями.
Движущие силы, благодаря которым достигаются результаты экспериментальной деятельности, значимые для социума, определяются актуальными интересами и потребностями. На современном этапе развития научно-технического прогресса потребности людей меняются с большой скоростью, что не может не отразиться на основных компонентах экспериментального исследования.