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El experimento es un método para verificar empíricamente una hipótesis causal. Sobre la base de la hipótesis, diseñamos el experimento de forma que nuestro objeto de estudio tenga la posibilidad de comportarse de acuerdo con nuestra hipótesis o no. El método está así sólidamente anclado en la teoría existente y es posible sólo cuando ya conocemos nuestro objeto bastante bien desde el comienzo y sólo queremos depurar nuestro conocimiento, por ejemplo, estableciendo asociaciones cuantitativas entre variables.
En los tres diagramas siguientes las hipótesis incluye sólo una variable independiente y también una variable dependiente. En proyectos de investigación reales las hipótesis suelen constar de varias variables de ambos tipos.
En el método experimental, el punto de partida del investigador es una hipótesis teórica. La primera tarea es traducir la hipótesis a un diseño experimental, empírico, donde la variable independiente aparezca como un estímulo que se aplica sobre el objeto de estudio. A este estímulo, el objeto puede optar por reaccionar en el modo que se especifica en la hipótesis; esta reacción entonces es medida y así obtenemos el valor de la variable dependiente.
El experimento ha de ser repetido al menos una vez, para que podamos comprobar al menos dos valores distintos de la variable independiente y saber si tienen algún efecto sobre la variable dependiente. Pero puede que necesitemos muchos más experimentos si nuestras hipótesis incluyen más de dos variables, si la relación causal que estamos comprobando es muy débil o si hay perturbaciones.
En el mundo real el objeto de estudio también recibe, junto al estímulo que se planea, otras influencias. Muchas de ellas no han sido incluidas en nuestra hipótesis. Desde el punto de vista de nuestro proyecto de investigación, estas otras influencias son perturbadoras, porque pueden causar variaciones indeseadas en las reacciones (Fig. de la izquierda). Las influencias externas son a veces llamadas ruido.
Una forma de eliminar la variación indeseada es mirarla como "variación aleatoria" y eliminarla incrementando el número de experimentos y calculando la media de los resultados. Sin embargo, este método puede forzarnos a preparar miles de experimentos sólo para comprobar una única hipótesis.
Otro método para eliminar las perturbaciones y las variables independientes superfluas es extraerlas protegiendo nuestro objeto de estudio. Esto se suele hacer moviendo el diseño experimental a una sala cerrada en un entorno de laboratorio y evitando todo estímulo extra (como en la fig. de la derecha).
Por otro lado, el aislamiento hace las condiciones del objeto menos naturales y menos auténticas, y así puede reducir la "validez ecológica" de nuestro experimento y sus resultados. Este riesgo es significativo especialmente cuando el objeto de estudio es un ser humano o un animal; el riesgo es frecuentemente insignificante cuando el objeto es materia inerte. -- Si tenemos dudas sobre si el aislamiento tiene influencia sobre la reacción o no, podemos primero comprobar sus efectos como un proyecto separado.
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