Очевидно, что сам мысленный эксперимент, его проведение было бы попросту невозможно без предварительного формирования начальных теоретических допущений. И сам эксперимент осуществляется как некоторая последовательность мысленных операций как раз с исходным теоретическим материалом; ведь все мысленные преобразования, проведенные по ходу эксперимента Архимедом, касаются того шара воды, который был им сконструирован теоретически.
В целом же выдвижение и логическая разработка предположений, выведение конечных следствий, последующее сопоставление данных следствий с эмпирической ситуацией - все эти исследовательские процедуры объединяются Архимедом в гипотетико-дедуктивном методе, получившем законченный вид в XVII веке. Позже А. Эйнштейн предложил знаменитый мысленный эксперимент для объяснения понятия одновременности в специальной теории относительности. В нем были использованы следующие теоретические постулаты: 1) не существует способа, чтобы установить, находится ли тело в состоянии покоя или равномерного движения или, другими словами, во всех инерциальных системах отсчета все явления протекают одинаково, законы природы инвариантны относительно перехода от одной инерциальной системы к другой; 2) независимо от движения своего источника свет всегда движется через пустое пространство с одной и той же постоянной скоростью или, другими словами, скорость света одна и та же во всех инерциальных системах отсчета.
Суть эксперимента Эйнштейна заключается в следующем. Пусть но железнодорожному полотну от А к Б движется с большой скоростью длинный поезд. В точках А и Б, расположенных соответственно против хвоста и начала поезда, одновременно вспыхивают молнии - так воспримет это событие наблюдатель, находящийся на полотне дороги как раз посередине состава, поскольку свет распространяется с одинаковой скоростью от обеих молний. Но эти же вспышки иначе воспримет наблюдатель, находящийся в середине поезда как раз против наблюдателя, что на полотне дороги. Для него вспышки не будут одновременными, так как вспышке, возникшей в конце поезда, придется дополнительно преодолевать путь, который пройдет удаляющийся от нее поезд, соответственно быстрее появится вспышка, к которой направлено движение поезда. Отличие результатов наблюдений, согласно эксперименту, позволяют Эйнштейну сделать вывод, что одновременность следует трактовать как понятие относительное для разных инерциальных систем. Можно таким образом констатировать, что практика работы эмпирических, равно как и теоретических, методов в научном познании показывает зависимость их функционирования от предметного теоретического знания, без использования которого работа метода была бы невозможна. Причем используется не только предметное знание, непосредственно включающееся в метод, но и знание, которое, как это видно на примере мысленного эксперимента Эйнштейна, как бы «прилагается» к нему, не входя в него непосредственно.
Практика научного познания показывает, что метод невозможно отделить от познавательных действий, осуществляемых учеными в ходе исследования. Поэтому метод кроме знаниевой, идеальной стороны, представляет и деятельностно-практическую сторону научного познания. Это означает, что метод - не только идеальная предпосылка познавательной деятельности, но и непосредственное участие в этой деятельности, ее регуляция. Отсюда неверно понимать метод как только систему знания. Если ограничиваться этим подходом, то можно получить довольно странные выводы. С этой точки зрения, например, эксперимент не является практической работой ученых со штаммами бактерий. Он не рассматривается как совокупность операций по изучению поведения элементарных частиц при столкновении со встречными пучками частиц. В эксперименте не видят тогда создания условий для исследования моделей больших молекул какого-либо полимера. Напротив, при подобной трактовке говорят только о знании о том, как работать с бактериями, как сталкивать потоки элементарных частиц в ускорителях, как создавать модели, т.е. видят не собственно сам эксперимент, а только знаниевое «предвосхищение» эксперимента.