Deney bir gözlem biçimidir. Olgu bulma işlemi olarak deney şüphesiz sıradan bir gözleme göre daha kesin, daha
düzenli, amaç ve sınırları daha belirgin bir işlemdir.
Ne var ki, koşulları iyi hazırlanmış bir gözlemi de, deney gibi, daha kesin, daha düzenli, amaç ve sınırları daha belirgin hale getirmek olanaksız değildir. O halde, iki işlemi ayıran farklar nelerdir? Temel sayabileceğimiz farklardan biri olgulara yaklaşımda kendini göstermektedir. Gözlemde doğanın akışına müdahale olmadığı halde, deney böyle bir müdahaleyi içermektedir. Gözlemci olup-bitenleri izler, aradığı olguların ortaya çıkmasını bekler; deneyci ise olguların kendi akışları içinde ortaya çıkmalarını beklemeksizin, belli koşullar altında sunî olarak onları üretme yoluna gider. Bu farkı bir örnekle gösterelim.
Diyelim ki, cisimlerin serbest düşmesinde ağırlıkları ile düşme hızları arasında bir ilişkinin olup olmadığını öğrenmek istiyoruz. Gözlemci, aynı yükseklikten farklı ağırlıktaki cisimlerin düşmesi gibi bir olgunun ortaya çıkmasını bekleyecek: deneyci ise böyle bir olguyu bir yüksekliğe çıkıp daha önce sağladığı farklı ağırlıktaki cisimleri aynı anda düşürerek kendisi yaratacaktır. Bu basit örnek deney ile gözlemin farkını gösterdikten başka, birincinin İkinciye olan üstünlüğünü de ortaya koymaktadır. Bir kere gözlemcinin tersine, deneyci olgunun kendiliğinden yer almasını beklemez. Deneyci olguyu üretmekle hem zaman kaybını önler, hem de gözlemini kendisine en uygun gelen yer ve zamanda yapar. Aynı zamanda gözlemini istediği kadar tekrarlamak, böylece elde ettiği sonuçları güvenirlik yolundan kontrol etmek fırsatını elinde tutar.
Deneyin başlıca özelliğini teşkil eden olguların doğal akışına müdahalenin anlamını şimdi daha iyi anlayacak durumdayız. Bir deneysel durumda olguların doğal akışına müdahale iki yoldan yapılır: koşulları hazırlanmış yapma bir durum ortaya koymak, gözlem konusu olguya ilişkin başlangıç koşullarında sistematik bir değişim yapmak. «Yapma bir durum ortaya koymak» gözleme konu olgunun ortaya çıkmasına yol açması gereken koşulları düzenlemek anlamına gelir. Cisimlerin düşmesi ile ilgili örneğimizde Galileo’nun gözlemek istediği sonucu sağlayıcı koşulları düzenlemesi (örneğin ne gibi ağırlıktaki cisimleri, nasıl bir yükseklikten, nerede ve ne zaman düşüreceği) yaptığı deney için yapma durumu ortaya koymuştur. Galileo bu koşulların kendiliğinden oluşmasını bekleseydi bir deneyci değil bir gözlemci olarak kalırdı.
«Başlangıç koşullarında sistematik değişim» gereğine gelince, bundan şunu anlıyoruz: deneysel durumu başlangıç koşullarında değişiklik yaparak tekrarlamak. Genellikle bir deneysel durumu oluşturan koşulları ya da etkenleri iki grupta toplayabiliriz: Başlangıç koşullarının etkisine bağlı olarak ortaya çıkan veya çıkması beklenen sonuç; gözleme konu sonucun ortaya çıkmasında etkisi aranan başlangıç koşulları. Deney dilinde sonucu tayin eden etkenlere «bağımsız değişken», sonuca ise «bağımlı değişken» denir.
Deneycinin gözlemek istediği, bağımlı değişkendir. Bunu yaparken, hangi etkenlerin bağımsız değişken olduğunu ve bunlardan bir birinin ne ölçüde etkili olduğunu saptamaya çalışır. Bağımsız değişkenlerde sistematik değişim, işte bunun için gereklidir. Cisimlerin düşmesi ile ilgili örneğimizde, düşürülmek üzere seçilen cisimlerin ağırlıkları, ve düşürülecekleri yükseklik bağımsız değişkenleri, düşme hızı (daha doğrusu düşmede geçen zaman) ise bağımlı değişkeni teşkil ediyordu. Galileo, bağımsız değişkenlerde sistematik değişimi, farklı ağırlıklarda birkaç cisim seçmek ve diğer etkenleri (örneğin cisimlerin nitelik, biçim ve maddelerini, düşme mesafesini, düşürülme anını, vb.) sabit tutmak yolundan sağlamıştır. Bağımsız değişkenlerdeki değişime sistematik karakter veren şey, sırasıyle bu değişkenlerden her birini serbest, diğerlerini sabit tutma işlemidir. Denebilir ki, bilim dallarının özelliklerine göre geliştirilen çok çeşitteki deneysel desenlerin kökeninde hep bu «sistematik değişim» ana kavramı yatmaktadır.