在宏觀物體實驗中，對那些探查到微觀層次信息的儀器該如何評價？19世紀物理學家對於處於世紀之交的儀器的分類法能夠提供有益借鑒。這一分類也是之後百年中使用的截然不同的新型設備的檢驗標準。在20世紀，微觀物理的物質文化出現了兩次重大轉變：首先，僅適用於原子集體實驗的機器設備被能夠探測到單個粒子的、更加複雜的儀器設備所取代；而後，單一粒子級別的探測器又被工廠規模的、計算機輔助型的加速器所取代。
在對19世紀的儀器評估進行研究時，我們有幸能夠見到該時期偉大的物理學家詹姆斯·克拉克·麥克斯韋所編著的《科學儀器圖說概覽》，它在1876年南肯辛頓博物館的科學裝置展覽中被作為指南材料使用。在概覽之中，麥克斯韋運用最通俗的語言對實驗進行了描述。
實驗同其他發生的事件一樣，是一項自然現象；但是，在科學實驗中，環境得到了較為妥善的安排，特定現象之間的關係可以得到最大程度的研究。通過設計實驗將研究的對象和現象當作研究領域從其他同類中區分出來。[1]
麥克斯韋將這裡所說的其他現象歸類為「干擾物」，他還發現干擾物自身以後也可能會變為研究目標。同時，實驗者的首要目標是將干擾降到最低點。
為了研究實驗現象，物理學家使用了「實驗裝置」，其中每個為實驗而設計的構成部件都可以被稱作「實驗儀器」。由麥克斯韋的觀點來看，實驗儀器按功能可以被分為三類：實驗時的能量來源、能量傳輸途徑和能量效果測量。這一種分類方式多少有幾分抽像，但通過麥克斯韋後來對一項儀器的功能分類，這種方式得到了完整的闡釋。他將該儀器的功能歸納為八種，然後又分別歸類至上文所述的三大類別下：
1. 能量來源
2. 能量傳輸
1）能量分配器
2）能量限製器
3）能量儲存器
4）多餘能量處理器
5）能量調節器
3. 效果測量
1）指示器
2）稱具
麥克斯韋對器械的三分式分析法並不是首創，這樣的概念——將機械按功能分析——至少可以追溯至英國的查爾斯·巴貝奇（Charles Babbage）。巴貝奇在研究生產機械設備時就曾使用過類似的分析方法。[2]19世紀中期的持有不同立場的評論者將這一體系為己所用，用於描述能量生產、傳輸和使用的大型工業器械分類。政治譜系的一端是美國國務卿在1867年巴黎世界博覽會上所做的報告，報告中美國代表探討了「工業技藝的機械與流程以及精密科學設備」。[3]在簡短的序言「發明與進步」之後，國務卿將機械和設備劃分為幾章的內容，分別以「發動機」、「力的傳輸器」、「蓄力器」和「力的直接性應用」為標題。在政治譜系另一端的卡爾·馬克思（Karl Marx）對機械的本質也持完全相同的觀點。馬克思認為：
機械是對發動機機理、傳導機制和最終的工具或工作機器的自然深入。發動機機理是整個機制的驅動力，它可以自主生產動力，比如蒸汽機、熱量引擎、電磁機等，也可以從已有的自然力處獲得動力……傳導機制包括飛輪、傳動軸、齒輪、滑輪、滑車帶、繩索、傳送帶、副齒輪、多種齒輪傳動裝置等，它們對運動進行控制……並在機械之間進行傳導。整體機制中的這兩個部分僅僅是將運動傳遞給工作機器，機械通過這一運動對工作對像進行利用，進而按照需要來對對像進行更改。[4]
馬克思認為，工業革命的中心是工作機器的改革。對於我們而言，實驗的徹底變革是發生在探測器上，它是和工作機器具有同等地位的實驗部分。在後文探討的三個時期中，能量的來源當然也發生了變化：從愛因斯坦、德哈斯和巴奈特實驗中使用的發電機變為仍然未知的宇宙射線產生原理，進而又變為費米實驗室和歐洲核子中心中使用的加速器。但是，我們的關注點將首先被引導至直接受實驗者控制的設備——探測器上。如此一來，我們發現，如欲使用麥克斯韋在19世紀進行的實驗特性描述來充分闡釋20世紀末的實驗，那麼對這一特性描述方式需要進行徹底的修改。
麥克斯韋的體系得到了繼續發展：當能量被傳遞和應用，剛性部分開始運動。因此，他建議實驗者們自行設計實驗裝置，進而使剛性部分免受壓力、避免出現變形。在此方面，扭桿（中部懸掛起來的較細的棒狀物）幾乎可以指向任何方向，是較為理想的器材。在卡文迪什和庫侖（Coulomb）對微小的電力和重力進行的測算中，扭桿一類的儀器裝置扮演了決定性的角色。高斯（Gauss）和韋伯（Weber）運用了雙線懸吊法來測算微小的磁力。[5]通過觀察已校正的稱具上的指針位置或反射光束，這些裝置最終產生了「讀數」。另一類儀器，比如觀測望遠鏡，有助於消除視差，因此光點或指針的讀數可以更為精準、始終保持不變。
從這些一般性的考慮出發，麥克斯韋開始將注意力轉至「物理學」的不同分支，如力學、熱量、電氣和光學現象等的研究。根據他的以下分類標準，力學實驗家們的觀點得以被人們瞭解：
力學現象
1. 能量來源 原動機
2. 能量傳輸
1）分配器 機械輪系
2）限製器 固定機架
3）儲存器 飛輪
4）處理器 摩擦制動器
5）調節器 調速器、游絲發條
3. 效果測量
1）指示器 測力計、環索計
2）稱具 標準長度、質量和時間
熱現象
1. 能量來源 熔爐、吹管、冷卻劑
2. 能量傳輸
1）分配器 熱水管、銅導體
2）限製器 不導電襯墊、膠合劑、冰外殼
3）儲存器 蓄熱室、加熱器
4）處理器 冷凝器、安全閥
5）調節器 恆溫控制器
3. 效果測量
1）指示器 溫度計、熱量計
2）稱具 標準溫度，如融冰、沸水
電氣現象
1. 能量來源 電機、伏打電池、電磁機
2. 能量傳輸
1）分配器 導體、磁鐵銜鐵
2）限製器 絕緣體
3）儲存器 萊頓瓶、冷凝器、蓄電池
4）處理器 變阻器、避雷針
5）調節器 穩壓器、電燈穩壓器
3. 效果測量
1）指示器 驗電器、電量計、電流計
2）稱具 標準阻值、電容、電動勢
1866年，麥克斯韋夫婦進行了一項實驗，實驗將力學、熱動力和電磁裝置的原理進行統合。磁體產生的動力使得玻璃圓盤發生了擺動。圓盤被安裝在固定機架上，與空氣間的摩擦力使得圓盤擺動速度下降，熱水或蒸汽傳遞了熱量，溫度計被用於測量溫度。
「光學現象」中不僅包括反射、折射、衍射，還包括光譜等。麥克斯韋的分類大體如下：
1. 能量來源 由燃燒、電流、外部輻射等導致的固體、液體、氣體溫度上升
2. 能量傳輸
1）分配器 鏡面、透鏡
2）限製器 吸收介質、稜鏡、光柵、偏光器
3）儲存器 磷光性、螢光性、吸熱性主體
4）處理器 光闌、狹縫、不透明反光屏
5）調節器 人眼虹膜
3. 效果測量
1）指示器 測光儀、攝影器材
2）稱具 參照用光譜線、標準燭光
總而言之，麥克斯韋實驗取代了對宏觀距離內可測量物體的約束系統，實驗中檢測到了相關的能量宏觀傳輸和轉化。憑藉著上述各種儀器裝置，有效地測量出了數十億個獨立微觀物理現象的累積效應，這樣的系統可以簡稱為「均值實驗裝置」。但正如後文第4章中所述，在百年之後，這一描述方式將不再適用於實驗的產物。隨著實驗儀器的變化，實驗論證的推動力也將發生變化。
註釋
[1] Maxwell，「General Considerations，」in Scientific Apparatus（1876）；Maxwell，「General Considerations，」in Scientific Papers（1965），505-527；本引文摘自第505頁。
[2] Babbage，Machinery（1835），16.參見Berg，Machinery Question（1980），184-185.
[3] Barnard，「Machinery，」Reports（1870）.促使人們更多地使用「力量」標示「能量」，其中一部分原因是19世紀60年代之前，德語中「Kraft」一詞同時具有兩種含義。
[4] Marx，Capital（1977），494.
[5] Maxwell，「General Considerations，」in Scientific Apparatus（1876），11-12.