En cualquier caso, la labor experimental en ciencia se lleva a cabo habitualmente en un laboratorio, donde se puedan controlar satisfactoriamente las condiciones de trabajo. Por ejemplo, Galileo estudió la velocidad de un cuerpo que cae usando una rampa, porque en una rampa la velocidad es más pequeña que en caída libre y se podía medir mejor.

En principio, el fenómeno estudiado debería observarse varias veces hasta estar seguro de que lo que se ha detectado no es fruto de la casualidad sino que corresponde a una ley de la Naturaleza. Ahora bien, los experimentos raramente se repiten muchas veces y ello por un buen motivo: no hay ninguna razón por la que un hecho observado “n veces” vuelva a repetirse una vez más, salvo suponer que la Naturaleza no obre caprichosamente o, dicho de otro modo, suponer que la Naturaleza se rija por una serie de leyes inmutables. Sin embargo, esta suposición carece de fundamento racional alguno en que apoyarse más allá del éxito de la propia ciencia. Por ello, los que empezaron el camino de la ciencia moderna, por ejemplo Galileo, debían vivir en un ambiente cultural en el que se pensase o más bien se diera por supuesto, que el mundo no es puro azar o el resultado incierto de fuerzas sobrenaturales enfrentadas.

De lo que existía en aquel momento, solamente la cristiandad (y en cierta medida el judaísmo) ofrecía tal visión de la realidad. No es momento aquí de desarrollar este punto, basten algunos apuntes. Para los musulmanes Alá era tan poderoso que podía hacer exactamente lo que quisiera y muy bien pudiera haber hecho un mundo sin sentido para el pobre mortal, mientras que para el cristiano Jesucristo es el Logos y (junto con el israelita) cree que Dios creó el mundo según un plan, que además es detectable por la mente humana. (Esta es la base no solo de la teología desde el siglo IV, sino de las discusiones habituales en las universidades medievales, que de manera no casual también son de origen cristiano). De otro lado, el horizonte intelectual tanto de chinos (y por tanto de japoneses y coreanos) como de hindúes estaba totalmente apartado de este tipo de especulaciones.

Esta hipótesis es tan potente que pequeñas desviaciones de los resultados obtenidos en la repetición de un experimento dado se suelen atribuir (con razón) a errores del experimentador. Por ejemplo, si en el análisis por  Resonancia Magnética (RMN) de un polímero obtenido por tercera vez se detectan minúsculos picos extraños que no han aparecido en las dos otras veces, lo primero que piensa el investigador es que en el transcurso de la reacción o de la propia medida se ha producido alguna contaminación de la muestra, lo que suele ser cierto.

El método supone además que los hechos observados van a seguir un comportamiento expresable en lenguaje matemático (en palabras de Galileo el lenguaje de la Naturaleza son las Matemáticas). Esto quiere decir que el resultado de un experimento determinado no va a venir dado por una tabla (o serie de tablas) en los que los parámetros del experimento están relacionados entre sí sin un orden interior, lo cual podría ser perfectamente posible, sino que los datos se van a ajustar a una ecuación matemática  del estilo de la Ley de la Gravitación universal. Aquí hay que confesar que los resultados son a veces deslumbrantes pues las formulas obtenidas son realmente simples, otras no tanto (aunque siempre se descubran regularidades). Importa señalar aquí que la mera suposición de que los hechos de la Naturaleza se ajusten a expresiones matemáticas (que no dejan de ser invenciones humanas) supone una autoestima considerable por parte del científico primitivo que se veía a si mismo capaz de desentrañar las leyes naturales, suposición que cuadra bien con una visión del mundo hecha a la medida del hombre, lo que encaja perfectamente con una visión judeo-cristiana de la realidad.

Como es natural, los medios técnicos y el propio desarrollo científico condicionan lo que puede ser observado o medido en un momento determinado. Así, en nuestros días, la Nanociencia sería impensable sin los nuevos tipos de microscopía. Esto da pie a que los más optimistas piensen que la ciencia avanzará sin límite previsible, pues los medios técnicos y los conocimientos se han venido incrementando sin cesar en los últimos siglos.

Relacionado con lo anterior está el hecho de que en los últimos años se ha avanzado bastante en el análisis de los sistemas complejos, esto es, aquellos en los que pequeñas variaciones en las condiciones iniciales conducen a resultados finales muy diferentes. El tiempo atmosférico sería un buen ejemplo. Hasta hace poco estos sistemas no se estudiaban o se malinterpretaban porque no había un entramado teórico apropiado para explicarlos. Las Teorías del Caos, desarrolladas a partir de los años sesenta del siglo XX, dan cuenta de muchos de ellos de manera satisfactoria. Los resultados parecen indicar que las leyes que los describen son de naturaleza estadística pero en los que hay regularidades notables, de forma que no cabe hablar de azar.