Тем не менее и сто лет спустя после открытия Меркати находились упорные защитники других гипотез. Одна из них полагала, что каменные топоры и клинья (рубила) появляются в тех местах, где молния ударила в землю. Существовали уже и совершенно сказочно-фантастические гипотезы. Так, согласно одной из них, керамические сосуды образовались в земле подобно корнеплодам, другая же утверждала, что их делают гномы.
И вот при такой ситуации в археологии в научный спор впервые вступает эксперимент. Немецкий ученый Андреас Альберт Роде (1682–1724) сам создал кремневый топор, чтобы доказать, что каменные орудия произведены человеком. Коллега же его Якоб фон Меллен (1659–1743) поручил гончарам исследовать технику обработки поверхности древней керамики из Северной Германии.
Эксперименты проводились и в полевых археологических исследованиях. Англичанин Джон Лейланд (1506–1552), а после него и другие установили путем наблюдения, а потом и с помощью опытов, что состав, цвет и высота растений могут указать на давние следы деятельности человека на земле. Более мощная и сочная растительность появляется, например, над углубленными жилищами, заполненными органическими остатками, а там, где прежде были стены, растения мельче и реже и т. д. Коулт Хор (1758–1838) искал в графстве Уилтшир полые подземные объекты, ударяя палкой о землю, то есть в сущности примитивным сейсмозондированием.
Итак, мы уже подошли к началу XIX века. Количество находок росло буквально с каждым днем. В их беспорядочное нагромождение, вначале возникшее в музеях, генеральный порядок внес датский ученый Кристиан Юргенсен Томсен (1788–1865). В 1819 году в музее Копенгагена он распределил археологические находки по трем разделам, соответствующим трем эпохам или векам: каменному, бронзовому и железному (так называемая система трех веков или периодов). С тех пор из археологии исчезает хаос, и она постепенно становится на путь истинной науки. Томсен по праву считается ее основателем.
Эксперимент также обретает в археологии право на существование. Сам Томсен применял его в исследовании лур, огромных металлических музыкальных инструментов эпохи бронзы.
С середины XIX века внимание экспериментаторов сосредоточилось на производстве и применении каменных орудий. В 1874 году археологи на своем съезде в Копенгагене имели возможность увидеть деревянную постройку, срубленную исключительно каменными орудиями. Британский генерал-лейтенант викторианской эпохи, а позже видный археолог Огастес Лейн-Фокс (Питт-Реверс) исследовал виды выветривания и возникновения завалов на месте древнейших поселений. Он на собственном опыте познал процесс работы древних горняков по добыче кремня.
Противники системы трех эпох Томсена были окончательно повержены в 70-х годах XIX века. Их утверждения о том, что каменные орудия не могли быть просверлены до изобретения металла, опровергли Отто Тишлер и его коллеги, доказав, что с помощью деревянного сверла и песка, подсыпаемого под него, кремень поддается сверлению. С помощью эксперимента опровергнут был и другой тезис, согласно которому гравировка на орудиях из бронзы была выполнена более твердыми стальными инструментами. Экспериментаторы ее осуществили с помощью камня.