ניסוי

ניסוי מדעי (מלטינית: experimentum, "לנסות") הוא שיטת מחקר שבודקת השערה. השערה היא רעיון על קשר סיבה ותוצאה. בניסוי המדען משנה גורם אחד במערכת ובוחן את ההשפעה. השינוי היוזם של המדען מאפשר לטעון על קשרים של סיבה ותוצאה.

ניסוי שונה מתצפית בכך שבתצפית לא מחולל המדען שינוי משמעותי. הוא גם שונה מניסוי וטעייה כי הוא מצריך השערה והשוואה בין מצבים.

תקפותו של ניסוי היא המידה שבה התוצאות באמת תומכות בהשערה. תכנון ניסויים שואף לאזן דרישות ושיקולים של התחום המדעי, כדי להשיג מסקנות ברורות. מדען טוב יודע לתכנן ניסוי בר־ביצוע ובעל תקפות גבוהה.

בחלק מתחומי המדע, כמו מכניקה, קל ליצור התערבות פשוטה ולצפות בתוצאה. בתחומים אחרים, למשל אסטרונומיה, קשה או יקר לבצע התערבויות, ולכן משתמשים בתצפיות ובניסויים טבעיים.

בקרת משתנים פירושה לשמור שכל תנאי הניסוי יהיו זהים, חוץ מהשינוי שבודקים. זה קל יותר במעבדה על חומרים דוממים ובקנה מידה גדול, וקשה יותר בבני אדם. בבני אדם קשה לוודא, לדוגמה, שכולם שומרים על אותה תזונה.

בתחומים כמו פיזיקה וכימיה המדידות מדויקות ואובייקטיביות יותר. בתחומים ביולוגיים ורפואיים קשה יותר לשלוט בכל המשתנים. במדעי החברה קשה למדוד תוצאות באופן אובייקטיבי.
משום כך קוראים לפיזיקה ולכימיה לעיתים "מדעים מדויקים", בעוד במדעי החברה קוראים לפעמים "מדעים רכים".

לעתים צריך להגדיר מושג מופשט בצורה אופרטיבית, כלומר כך שאפשר למדוד אותו. לדוגמה, מנת משכל משמשת מדד ל"חוכמה". ההגדרה האופרטיבית אינה משתווה תמיד למושג הרחב שהיא מייצגת.
גם הקשר בין המודל שבו נערך הניסוי לבין המערכת האמיתית אינו תמיד ברור. למשל, עכבר מעבדה מדמה חלק מההיבטים של בני אדם, אך לא את כולם.

ניסוי טוב הוא פשוט ובר־חזרה. ניסוי פשוט מקטין טעויות וקל לחזור עליו. בתחומים שונים קל יותר לעצב ניסויים פשוטים: במכניקה זה קל יותר מאשר בתורת הקוונטים.

שיקולים מוסריים משפיעים על התקפות ניסוי. ניסויים מעוררי מחלוקת אתית קשה לחזור עליהם, לכן קשה לוודא את תוצאותיהם. דוגמה מפורסמת היא ניסוי הכלא של זימברדו, שנחשב אתי בעייתי ובלתי ניתן לחזרה פשוטה.

בפיזיקה מקובל להשתמש בניסויים שמראים בבירור איזו מבין שתי השערות סותרת היא. דוגמה: ניסוי רתרפורד הראה שהמטען החיובי במטען האטומי מרוכז בגרעין, ולא מפוזר.

ניסוי מבוקר משווה בין קבוצת ניסוי לקבוצת בקרה. קבוצת הבקרה דומה בכל דבר, חוץ מהטיפול שנבדק. בניסויי תרופות למשל, קבוצת הניסוי מקבלת את התרופה, וקבוצת הבקרה מקבלת פלצבו (תרופת דמה).
חשוב לחזור על ניסויים ולבצע דגימות חוזרות, כדי לזהות שגיאות ולחזק את התוקף.

ב-RCT מחלקים נבדקים באקראי לקבוצות. האקראיות עוזרת להבטיח שקבוצות ההתחלה דומות. ניסויים אלה משמשים רבות בבדיקת תרופות ובהערכה רפואית וקלינית.

כשאין הרבה משתתפים משתמשים בשיטות כמו ABA. כל נבדק עובר תקופות של "לפני" (A) ו"אחרי" (B) ההתערבות. כך כל משתתף משמש גם כבקרה לעצמו.

במחקרים שבהם אי אפשר לעשות ניסוי מבוקר מלא, נהוג ניסוי חצי-מבוקר. בחינוך, לדוגמה, בוחרים שתי כיתות קיימות להשוואה. זה פחות מדויק מניסוי מבוקר, אך עדיף על תצפית בלבד.

ניסויי שדה נערכים בתנאים טבעיים ולא במעבדה. יתרון: התוצאות רלוונטיות יותר למציאות. חסרון: קשה לשלוט במשתנים חיצוניים.

ניסויים טבעיים הם תצפיות בהן "הטבע" יצר מצב השוואתי. מחקרים כאלה משווים מצבים לפני ואחרי אירוע טבעי. דוגמה: השפעת מלחמה על שיעור הילודה.
ניסויים טבעיים מספקים ראיות שימושיות כשאי אפשר לערוך התערבות מודעת.

ניסויים תצפיתיים דומים לניסויים מבוקרים, אך חסרים הקצאה אקראית. תוצאותיהם פחות מהימנות בגלל סיכון להטיות.

הדמיה ממוחשבת אינה ניסוי אמיתי, כי היא רצה על מודל ולא בטבע. עם זאת, היא יכולה לחשוף סתירות פנימיות בהשערה ולכוון ניסויים עתידיים.

ניסוי מדעי הוא דרך לבדוק רעיון. רעיון כזה נקרא השערה. השערה היא מה שמאמינים שגורם לדבר לקרות.
בניסוי משנים דבר אחד ובודקים מה קורה.

תקפות אומרת עד כמה התוצאה באמת מוכיחה את ההשערה.
ניסוי טוב מתוכנן בקפידה.

בחלק מהמדעים קל לשנות דברים ולראות תוצאות. למשל, ליפול משקולות ולמדוד מה קורה.
באסטרונומיה קשה לשנות דברים בשמים, ולכן מסתמכים על תצפיות.

בבנייה של ניסוי מנסים לשמור שכל הדברים יהיו זהים חוץ מהשינוי שבודקים.
זה קשה בבני אדם כי כל אדם שונה.

מדידות בחומרים ובגופים דוממים מדויקות יותר. במדעי החברה קשה למדוד דברים בדיוק רב.

לפעמים מגדירים מושג קשה למדידה בצורה שניתן למדוד.
לדוגמה, מודדים "מנת משכל" במקום "חוכמה".

ניסוי פשוט שקל לחזור עליו, בטוח יותר ותוצאותיו ברורות יותר.

חוקים ומוסר חשובים בניסויים. ניסויים מסוימים אתיים בעייתיים ולכן לא חוזרים עליהם.

ניסוי מבוקר משווה בין שתי קבוצות. הקבוצה הראשונה מקבלת את הטיפול.
הקבוצה השנייה מקבלת דבר שאינו הטיפול, למשל פלצבו. פלצבו היא תרופת דמה.

ניסויים טבעיים הם השוואה של דברים שקרו בטבע, בלי שמדען התערב.
ניסויי שדה עושים שינויים במקום אמיתי ולא במעבדה.

הדמיה היא חיקוי במחשב. היא לא מוכיחה שהדבר נכון בטבע.
אבל היא יכולה להראות שמה שהניחו זה לא אפשרי.

ניסוי רתרפורד הראה שהמטען החיובי של האטום מרוכז בגרעין קטן.
זה היה הוכחה חשובה לאיך האטום בנוי.