Experiment (latinsky: ex- periri, „vyzkoušet“) je ve vědeckém výzkumu metoda zkoumání kauzálních vztahů mezi proměnnými nebo testování hypotézy. Experiment je základním kamenem empirického přístupu k získávání dat o světě a používá se v přírodních i společenských vědách. Experiment může být použit k řešení praktických problémů a k podpoře nebo popření teoretických předpokladů.
Experiment nebo test může být proveden pomocí vědecké metody. Kroky jsou provést pozorování, položit otázku, vytvořit hypotézu, otestovat hypotézu, analyzovat výsledky, vyvodit závěr a sdělit výsledky. Důvod, proč je hypotéza testována, je ten, že může být potvrzena, popřena nebo upřesněna, s vědomostmi, které jsou v současné době k dispozici. Test má jednu proměnnou. Kontrola je pravidelná skupina a experimentální je skupina, do které je proměnná přidána.
K prokázání hypotézy příčiny a následku musí experiment často ukázat, že například jev nastává poté, co je subjektu podána určitá léčba, a že jev nenastane při absenci léčby. (Viz Baconova metoda.)
Kontrolovaný experiment obvykle porovnává výsledky získané z experimentálního vzorku s kontrolním vzorkem, který je prakticky totožný s experimentálním vzorkem s výjimkou jednoho aspektu, jehož účinek je zkoušen (nezávislá proměnná). Dobrým příkladem by byla zkouška s lékem. Vzorek nebo skupina, které je lék podán, by byl experimentální vzorek; a ten, kterému je podáno placebo, by byl kontrolní vzorek. V mnoha laboratorních experimentech je osvědčenou praxí mít pro prováděný test několik replikovaných vzorků a mít jak pozitivní kontrolu, tak negativní kontrolu. Výsledky z replikovaných vzorků lze často zprůměrovat, nebo pokud je jeden z replikovaných vzorků zjevně v rozporu s výsledky z ostatních vzorků, lze jej vyřadit jako výsledek experimentální chyby (u tohoto vzorku mohl být omylem vynechán nějaký krok zkušebního postupu). Nejčastěji se testy provádějí duplicitně nebo trojmo. Pozitivní kontrola je postup, který je velmi podobný skutečnému experimentálnímu testu, ale o kterém je z předchozích zkušeností známo, že dává pozitivní výsledek. Je známo, že negativní kontrola dává negativní výsledek. Pozitivní kontrola potvrzuje, že základní podmínky experimentu byly schopny přinést pozitivní výsledek, i když žádný ze skutečných experimentálních vzorků nepřinesl pozitivní výsledek. Negativní kontrola demonstruje výsledek základní linie získaný v případě, že test nepřináší měřitelný pozitivní výsledek; často se hodnota negativní kontroly považuje za hodnotu „pozadí“, která se odečte od výsledků zkušebního vzorku. Někdy pozitivní kontrola bere kvadrant standardní křivky.
Příkladem, který se často používá ve výukových laboratořích, je kontrolovaný test bílkovin. Studenti mohou dostat vzorek tekutiny obsahující neznámé (pro studenta) množství bílkoviny. Jejich úkolem je správně provést kontrolovaný experiment, ve kterém určí koncentraci bílkoviny ve vzorku tekutiny (obvykle se nazývá „neznámý vzorek“). Výuková laboratoř by byla vybavena standardním roztokem bílkoviny se známou koncentrací bílkoviny. Studenti by mohli udělat několik pozitivních kontrolních vzorků obsahujících různá ředění bílkovinného standardu. Negativní kontrolní vzorky by obsahovaly všechna činidla pro test bílkoviny, ale žádnou bílkovinu. V tomto příkladu se všechny vzorky provádějí duplicitně. Test je kolorimetrický test, ve kterém může spektrofotometr změřit množství bílkoviny ve vzorcích detekcí barevného komplexu vytvořeného interakcí bílkovinných molekul a molekul přidaného barviva. Na obrázku lze výsledky pro zředěné zkušební vzorky porovnat s výsledky standardní křivky (modrá čára na obrázku) za účelem stanovení odhadu množství bílkovin v neznámém vzorku.
Kontrolované experimenty lze provádět, pokud je obtížné přesně kontrolovat všechny podmínky v experimentu. V tomto případě experiment začíná vytvořením dvou nebo více skupin vzorků, které jsou pravděpodobnostně rovnocenné, což znamená, že měření znaků by mělo být mezi skupinami podobné a že skupiny by měly reagovat stejným způsobem, pokud se jim dostane stejného zacházení. Tato rovnocennost je určena statistickými metodami, které berou v úvahu množství odchylek mezi jednotlivci a počet jednotlivců v každé skupině. V oborech, jako je mikrobiologie a chemie, kde je velmi malá odchylka mezi jednotlivci a velikost skupiny se snadno pohybuje v milionech, jsou tyto statistické metody často obcházeny a předpokládá se, že pouhým rozdělením roztoku na stejné části vzniknou identické skupiny vzorků.
Jakmile jsou vytvořeny rovnocenné skupiny, experimentátor se je snaží léčit identicky s výjimkou jedné proměnné, kterou chce izolovat. Experimentování na lidech vyžaduje zvláštní ochranná opatření proti vnějším proměnným, jako je placebo efekt. Takové experimenty jsou zpravidla dvojitě zaslepené, což znamená, že ani dobrovolník, ani výzkumník nevědí, kteří jedinci jsou v kontrolní skupině nebo experimentální skupině, dokud nejsou shromážděny všechny údaje. Tím je zajištěno, že jakékoli účinky na dobrovolníka jsou způsobeny samotnou léčbou a nejsou reakcí na vědomí, že je léčen.
Při pokusech na lidech může být subjektu (osobě) podán podnět, na který by měl reagovat. Cílem pokusu je změřit odezvu na daný podnět zkušební metodou.
Mnoho výzkumů v několika důležitých vědních oborech, včetně ekonomie, politologie, geologie, paleontologie, ekologie, meteorologie a astronomie, se opírá o kvazi-experimenty. Například v astronomii je jasně nemožné, když testujeme hypotézu „Slunce jsou zhroucená mračna vodíku“, začít s obřím mračnem vodíku a pak provést experiment čekání několik miliard let na to, až vytvoří Slunce. Nicméně pozorováním různých mračen vodíku v různých stavech kolapsu a dalšími důsledky hypotézy (například přítomností různých spektrálních emisí ze světla hvězd), můžeme sbírat data, která požadujeme na podporu hypotézy. Raným příkladem tohoto typu experimentu bylo první ověření v 16. století, že světlo necestuje z místa na místo okamžitě, ale místo toho má měřitelnou rychlost. Pozorování vzhledu měsíců Jupitera bylo mírně zpožděno, když byl Jupiter dále od Země, na rozdíl od doby, kdy byl Jupiter blíže k Zemi; a tento jev byl použit k prokázání, že rozdíl v čase vzhledu měsíců byl v souladu s měřitelnou rychlostí.
Terénní experimenty jsou tak pojmenovány, aby vytvořily kontrast s laboratorními experimenty. Často používané ve společenských vědách, a zejména v ekonomických analýzách vzdělávacích a zdravotnických zásahů, mají terénní experimenty tu výhodu, že výsledky jsou pozorovány spíše v přirozeném prostředí než v umělém laboratorním prostředí. Nicméně, stejně jako přírodní experimenty, terénní experimenty trpí možností kontaminace: experimentální podmínky mohou být kontrolovány s větší přesností a jistotou v laboratoři…
Průměr (Aritmetika, Geometrie) – Medián – Režim – Výkon – Odchylka – Směrodatná odchylka
Testování hypotéz – Význam – Nullova hypotéza/Alternativní hypotéza – Chyba – Z-test – Studentův t-test – Maximální pravděpodobnost – Standardní skóre/Z skóre – P-hodnota – Analýza rozptylu
Funkce přežití – Kaplan-Meier – Logrank test – Četnost selhání – Proporcionální modely nebezpečnosti
Normal (zvonová křivka) – Poisson – Bernoulli
Matoucí veličina – Pearsonův korelační koeficient produktového momentu – Rank korelace (Spearmanův korelační koeficient hodnosti, Kendall tau korelační koeficient hodnosti)
Lineární regrese – Nelineární regrese – Logistická regrese