Такая эксперименталь­ная картина получалась в связи с тем, что вся масса атома сосредоточена в ядре, занимающем ничтожную часть его объема (отскакивали обратно альфа-частицы, соударявши­еся с ядром). Так исследовательский эксперимент, прове­денный Резерфордом и его сотрудниками, привел к подтвер­ждению теоретической идеи о существовании ядра атома, а тем самым и к рождению ядерной физики.

Проверочные эксперименты служат для проверки и 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. Познание человеком микромира потребовало исполь­зования таких методов, в которых нельзя было пренебречь воздействием прибора на объект познания.

Однако это вли­яние не означает, что свойства микрочастиц материи порождаются прибором по воле экспериментатора (как представлялось некоторым физикам). Но возмущающее влияние прибора не изменяет познавательной роли экспе­римента в физике микромира. Приборы оказывают возму­щающее действие на изучаемый объект и в классической физике, имеющей дело с макрообъектами, только это их действие здесь очень мало, и им можно пренебречь.

В сфе­ре же материальной действительности, изучаемой кванто­вой механикой, прибор оказывает на частицу гораздо бо­лее существенное возмущающее влияние, которым пре­небречь нельзя. Возмущающее действие касается только количественной стороны микрочастицы — величины энер­гии, импульса, ее пространственной локализации. Каче­ственная же специфика микрочастиц не претерпевает при возмущении никаких изменений: электрон остается элект­роном, протон — протоном и т. д.

Исходя из методики проведения и характера получае­мых результатов, эксперименты можно разделить на каче­ственные и количественные. Качественные эксперименты носят поисковый характер и не приводят к получению ка­ких-либо количественных соотношений. Они позволяют лишь выявить характер воздействия тех или иных факторов на изучаемое явление. Количественные эксперименты на­правлены на установление точных количественных зависи­мостей в исследуемом явлении.

В реальной практике экспе­риментального исследования оба указанных типа экспери­ментов реализуются, как правило, в виде последовательных этапов познания. Как известно, связь между электрически­ми и магнитными явлениями была впервые открыта датс­ким физиком Эрстедом в результате чисто качественного эксперимента (поместив магнитную стрелку компаса рядом с проводником, через который пропускался электрический ток, Эрстед обнаружил, что стрелка отклоняется от перво­начального положения).

После опубликования результатов этого открытия последовали количественные эксперименты французских ученых Био и Савара, а также опыты Ампера, на основе которых была выведена соответствующая мате­матическая формула. Все эти качественные и количествен­ные эмпирические исследования заложили основы учения об электромагнетизме. В зависимости от области научного знания, в которой ис­пользуется экспериментальный метод исследования, разли­чают естественнонаучный и прикладной (

в технических науках, в сельскохозяйственной науке и др.) эксперименты. В конце XIX века, например, два видных ученых Г. Герц и А. С. Попов занимались экспериментальным изучением электромагнитных колебаний. Но Герц ставил перед собой лишь задачу экспериментальной проверки теоретических по­строений Максвелла. Практическое применение электромагнитных колебаний его не интересовало.

Поэтому экспери­менты Герца, в ходе которых были получены электромаг­нитные волны, предсказанные теорией Максвелла, следует рассматривать как естественнонаучные. Что же касается экспериментов А. С. Попова, то они имели четкую практи­ческую направленность (как практически использовать «вол­ны Герца») и были экспериментами в области зарождаю­щейся 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, что исследования в этом направлении нужно запретить как бесполезные [27].

Завершая рассмотрение экспериментального метода ис­следования, следует упомянуть об очень важной проблеме планирования эксперимента. Еще в первой половине XX века все экспериментальные исследования сводились к проведению так называемого однофакторного эксперимен­та, когда изменялся какой-то один фактор исследуемого про­цесса, а все остальные оставались неизменными.

Но разви­тие науки настойчиво требовало исследования процессов, зависящих от множества меняющихся факторов. Ипользование в этом случае методики однофакторного эксперимен­та было бессмысленным, ибо требовало выполнения астро­номического количества опытов. В начале 20-х годов нашего столетия английский ста­тистик Р. Фишер впервые разработал и доказал целесооб­разность метода одновременного варьирования всех факто­ров, влияющих на результаты экспериментальных иссле­дований в области прикладных наук.

Но лишь через три десятилетия эта работа Фишера нашла практическое при­менение. В 1951 году Бокс и Уилсон разработали метод, по которому исследователь должен ставить последовательные небольшие серии опытов, варьируя в каждой из этих серий все факторы по определенным правилам. Причем организу­ются указанные серии таким образом, чтобы после математической обработки предыдущей можно было выбрать (спланировать)

условия проведения следующей серии, что в конечном итоге позволит выйти в область оптимума. После упомянутой работы Бокса и Уилсона появился целый ряд работ на эту же тему, в которых предлагались и другие методики. Достигнутые успехи в теоретической раз­работке и практическом применении планирования экспери­мента в научных исследованиях привело к появлению новой дисциплины — математической теории эксперимента.