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科学において、experimentum crucis（英語：crucial experimentまたはcritical experiment）とは、特定の仮説や理論が、現在科学界で広く受け入れられている他のすべての仮説や理論よりも優れているかどうかを決定的に判断できる実験のことである。 [ 1 ]特に、そのような実験は、もし真実であれば、通常、他のすべての仮説や理論を排除する結果を生み出すことができなければならず、それによって、実験の条件下（つまり、同じ外部状況と実験内の同じ「入力変数」の下で）では、それらの仮説や理論は誤りであることが証明されるが、実験者の仮説は排除されないことを示す。
対立する仮説や理論の中から一つを選ぶ際に、決定的な実験の価値を否定する反対の見解は、デュエム＝クワインのテーゼである。
フランシス・ベーコンは著書『ノヴム・オルガヌム』の中で、ある理論だけが成り立ち、他の理論は成り立たない状況という概念を初めて記述し、 「決定的な事例」（ instanceia crucis ）という名称を用いた。対立する理論を検証するために意図的にそのような状況を作り出すことを意味する「実験的決定的事例」（experimentum crucis ）という表現は、後にロバート・フックによって造語され、その後アイザック・ニュートンやロバート・ボイルによって有名になった。[ 1 ]
特定の仮説や理論が科学的知識体系の確立された一部とみなされるためには、そのような実験の実施が必要不可欠であると考えられている。科学史において、決定的な実験が行われる前に理論が完全に発展することは珍しくない。既知の実験と一致するものの、まだ決定的な実験が行われていない理論は、通常、そのような実験的検証を発見するために探求する価値があるとみなされる。
ロバート・ボイルは、1648年にピュイ＝ド＝ドームで行われた有名な水銀気圧計の実験に言及した際に、実験を「決定的な実験（ experimentum crucis）」と称した最初の人物である。この実験は、管の上部に見かけ上空虚な空間を作るのに何らかの自然な抵抗があるのか、それとも水銀の高さは空気の重さだけで決まるのかという疑問に決着をつけた。[ 2 ]
アイザック・ニュートンは著書『自然哲学の数学的原理』（1687年）の中で、デカルトの惑星運動の渦説を否定している。[ 3 ]ニュートンは著書『光学』の第1巻第1部命題2定理2実験6で、太陽光が屈折率の異なる光線から構成されていることを証明する重要な光学実験について述べている。
19世紀の例としては、シメオン・ドニ・ポアソンがオーギュスタン＝ジャン・フレネルの数学的分析に基づいて、光の波動説によれば完全な円形物体の影の中心に明るい点が生じると予測したことが挙げられる。これは当時主流だった光の粒子説では説明できない結果であった。フランソワ・アラゴによる実験によって、現在「アラゴのスポット」または「ポアソンの明るい点」と呼ばれるこの現象の存在が実証され、波動説の受容につながった。
20世紀における決定的な実験の有名な例として、1919年にアーサー・エディントンが率いたアフリカのプリンシペ島への探検隊が挙げられます。彼らは日食の際に太陽の周りの星の位置を記録しました（エディントンの実験を参照）。星の位置の観測は、 1915年に発表されたアルベルト・アインシュタインの一般相対性理論における重力レンズ効果の予測を裏付けるものでした。エディントンの観測は、アインシュタインの理論を支持する最初の確固たる証拠とみなされました。
場合によっては、提案された理論が、既存のどの理論でも説明できない異常な実験結果を説明できることがある。例えば、 1900年にマックス・プランクが提唱した量子仮説は、観測された黒体放射スペクトルを説明できる。これは、既存の古典的なレイリー・ジーンズの法則では予測できなかった実験結果である。しかし、このような事例は、新しい理論を完全に確立するには十分な根拠とはみなされず、量子力学の場合、理論が完全に受け入れられるには、新たな予測による理論の検証が必要だった。
DNAの構造の重要性の発見において、DNAが二重らせん構造であるという事実は、発見者であるフランシス・クリックとジェームズ・ワトソンが、二重らせんの一方の鎖が、もう一方の鎖が複製される際の鋳型として機能することを示唆することを可能にしました。これは生命の秘密[ 4 ] 、すなわち、DNAの構造が遺伝子（遺伝暗号）のメカニズムとして機能し、4つのヌクレオチドが細胞内で高分子の生成を触媒するために必要な酵素の配列をコード化する仕組みを説明し、合成生物学、遺伝子工学、法医学、遺伝子検査、ゲノミクス、医薬品などの産業への応用につながりました。
21世紀、ノースダコタ州のヘルクリーク層にある殺戮の地、タニス化石遺跡の発見により、 KT境界（現在はKPg、または白亜紀-古第三紀絶滅イベントとして知られている）[ 5 ]が恐竜を絶滅させたイベント（チクシュルーブ衝突）と同じであることが証明されました。この衝突イベントは、地球上で希少な元素であるイリジウム鉱床が世界中に存在することから、以前は仮説として立てられていました。この場合、タニス保存化石遺跡（タニス・コンセルヴァート・ラガーシュテッテ）[5]で発見された、トリケラトプスを含む複数の混在種[6]の上に降り注いだマイクロテクタイト層の存在が決定的な証拠となりました[ 5 ] （サイエンス・デイリーで引用 ）。[ 6 ]タニスの年代測定に基づくと、この出来事は6576万年前（±0.15百万年前）に起こった。[ 5 ]
このカテゴリーに該当する実験の理解と評価を広げる新たな学問分野が出現している。JA Lohneは、フランシス・ベーコンの1620年のInstantie Crucisから、1722年の様々なプリズム光学実験と議論に至るまで、このアイデアの発展を追跡している。[ 7 ]
実験的試練理論の初期の兆候は、ジョン・ロックの抽象論に見られる。[ 8 ]
ローン・ファルケンシュタインは、ヴァン・クリーヴの著作をレビューし、実験的試練の議論を、より一般的な哲学的領域である性質二元論へと拡張している。[ 9 ]