Ясность экспериментальных данных снижается благодаря сложности того, что происходит на самом деле, следовательно, трудно с уверенностью сказать, действительно ли мы наблюдаем то, что мы хотели увидеть. Ученые называют это «проблемой фона». Множество эффектов (трение, чистота образца, колебания температуры, параллельно проходящие процессы и т. д.) могут влиять на чистоту эксперимента, искажая его результаты. Эти нежелательные эффекты должны быть либо устранены, либо изначально приняты во внимание. Умение их распознавать и учитывать опирается на накопленный ученым личный экспериментальный опыт и глубокое интуитивное чувствование теории. Нет и не может быть надежного руководства по предсказанию того, что может произойти во время эксперимента. Определение фоновых эффектов и расчет погрешностей требуют от экспериментатора выработки умения принимать самостоятельные решения, которое в конечном итоге опирается на субъективные ощущения, а не на объективные показатели.
Научные теории претендуют на истинность всегда и везде. Они универсальны по предположению, хотя могут базироваться только на ограниченном опыте. Каким бы обширным ни был этот опыт, он не может охватить все многообразие возможностей. Грубо говоря, любая теория всегда внутренне ограничена экспериментом. Это ограничение может привести к двум ошибкам: ложной интерполяции и ложной экстраполяции. Первая касается фактов, полученных путем поверхностного исследования. Например, точки на рисунке на первый взгляд образуют прямую, но более детальное исследование может показать, что на самом деле они соединяются волнообразной кривой. Ее примерную форму можно определить с помощью более тщательного эксперимента, но в любом случае какие–то ее участки все равно останутся неизвестными. Ко второму типу ошибок относятся случаи, когда при изменении масштаба выясняется, что характер явления неожиданно меняется. «Прямая линия» на том же рисунке может быть на самом деле очень гладкой кривой, истинная форма которой выявляется только при гораздо более крупном масштабе.
В науке действительно время от времени случаются радикальные изменения, когда открываются принципиально новые условия для эксперимента: скажем, более высокие энергии и более низкие температуры. Два великих открытия физики XX столетия — квантовая теория и теория относительности — были сделаны именно таким образом. В первом случае было обнаружено, что, если мы переместимся с уровня повседневной действительности на атомный или еще более микроскопический уровень (10'
