科学哲学

科學的定義

科學與非科學區分被稱為劃界問題。例如，精神分析應該被認為是科學嗎？所謂的「創世科學」、膨脹的多重宇宙假說、宏觀經濟學是科學嗎？卡爾·波普爾稱這是科學哲學中的核心問題。然而，對於該問題，沒有一種統一的說法贏得了哲學家普遍的接受，有些人甚至認為此問題無法解決或沒有意義。
早期，邏輯實證主義者嘗試將科學建立在觀測之上；相應的，非科學則是非觀測的，因此毫無意義。波普爾認為，科學的核心屬性是可證偽性。也就是說，每一個真正科學的說法（至少在原則上）是有可能被證明是錯誤的。
偽裝成科學，試圖得到本來沒有能夠實現的合法性，這樣的一個領域，就被稱為偽科學、邊緣科學，或垃圾科學。物理學家理察·費曼提出了「草包族科學」一詞：研究人員認為他們正在做科學，因為他們的活動具有科學的外表；但實際上他們缺乏「那種徹底的誠實」，讓他們的成果進行嚴格的評估。各類商業廣告宣傳，從炒作到欺詐，都可能屬於這些類別。

科學解釋

與此密切相關的問題是，什麼才算是一個好的科學解釋。除了提供對未來事件的預測，社會往往需要科學理論為經常發生或已經發生的事件提供解釋。哲學家們對「一個科學理論成功地解釋了一個現象」以及「一個科學理論具有解釋力」之說法所憑依的標準進行了調查研究。
演繹-律則模型（D-N模型）是一個早期的，有影響力的科學解釋的理論。它說，一個成功的科學解釋必須能從一個科學定律推斷出某個現象的發生。這種觀點受到了很多的批評，導致人們想出幾個普遍承認的反例。如果待說明事物不能從任何律則推導出（因為它基於偶然，或者不能完全從已知條件預測），這時候澄清「（科學）解釋」是什麼意思就特別具有挑戰性。韋斯利·C·薩爾蒙發展了一個模型，其中一個好的科學解釋必須和要解釋的結果在統計學上相關。其他人則認為，一個好的解釋的關鍵，是能統一不同的現象或能提供因果機制。

科學的證實

雖然常常被人們視為理所當然，但一個人從若干個具體的實例推斷出一個一般性陳述的有效性，或者從一系列的成功試驗推斷出理論的真實性，這個過程其實並不清晰。例如，一隻雞指出，每天早晨農民都來，給它食物，如此連續數百天。因此，雞可以用歸納推理來推斷，農民將每天早上送吃的。然有一天早上，農民來了，把雞殺了。如何相信科學推理比雞的推理更值得信賴？
任何青睞于歸納的論證必須避免評判標準的問題，因為這種問題中，任何辯護必須依次是合理的，從而導致無窮的回歸。這個關於回歸的論斷已經被用來給無窮回歸指明一條出路，即基礎主義。基礎主義聲稱有一些基本語句不需要被證實。歸納和證偽兩者都是基礎主義的表現形式，因為它們依賴於直接衍生於感官體驗的基本陳述。
一種思路是，承認歸納不能帶來確定性，但觀察一個一般陳述的更多實例可以至少使該一般陳述更可能。因此，雞從之前的那些早晨得出「農民第二天早上有可能再次帶來食物」的結論是合理正確的，即使這不能被確定。但是，對於一個一般陳述，將證據轉化為其真實度（為真的可能性）的過程仍然存在困難。一種走出這些困難的辦法是，宣布一切對科學理論的信仰都是主觀的（貝葉斯的）或者個人的，而正確的推理僅僅是關於證據應如何隨時間改變一個人的主觀信念。
一些人認為，科學家做的根本不是歸納推理，而是反繹（溯因，abductive）推理，或旨在取得最好解釋的推理。在這種描述下，科學的本質不是把具體個例一般化，而是對所觀察到的事物做出（假設性）解釋。正如前面討論的，「最好的詮釋」是什麼意思，並不總是很清楚。奧卡姆剃刀建議選擇最簡單的解釋，因此在這種方法的一些版本中起著重要的作用。返回到雞的例子，農民關心雞並且無限期繼續照顧它，或者農民把雞育肥起來屠宰，這兩者哪一個是更簡單的假設？哲學家們試圖使這一啟發式原則變得更為精確，在理論簡約性或其他衡量標準下。然而，儘管已經提出各種對簡單程度的衡量標準，人們普遍認為沒有這樣的一個理論無關的對簡單的衡量。換句話說，對簡單程度的衡量標準似乎和理論本身一樣多，而在多個對簡單的衡量之間進行選擇的任務似乎和在理論之間進行選擇一樣麻煩。

與理論不可分割的觀測

科學家進行的觀測包括透過望遠鏡眺望星空、研究電子屏幕上的圖像、記錄儀表的讀數等等。一般地，在一個基本的水平上，他們可以就他們所看到的達成一致，例如，溫度計顯示37.9攝氏度。但如果這些科學家對解釋這些基本的觀察的理論抱有不同的想法，他們可能會互相不同意對方的觀察。例如，在阿爾伯特·愛因斯坦的廣義相對論之前，觀察者很可能會將右圖中的圖像解釋為五個不同的天體。然而，根據廣義相對論，天文學家會告訴你，實際上只有2個物體，一個在中心，一個在周圍並且擁有四個不同的圖像（參見引力透鏡）。或者，如果其他的科學家懷疑是望遠鏡有什麼毛病，實際上只有一個天體被觀察到，那他們所根據的又是另一個理論。不能從理論解釋分割的觀察被稱為是載有理論的（theory-laden）。
所有的觀察都涉及感知和認知。也就是說，人不是被動地進行觀察，而是積極地把被觀察的現象從周圍的感官數據中區分開來。因此，觀察受一個人的基礎的對世界運作方式的理解的影響，而這個理解會影響什麼被感知、注意到或認為值得考慮。在這個意義上，可以說所有的觀察都是載有理論的。
此外，大多數科學的觀察必須在理論的範圍內進行，才會有意義。例如，當一個人用溫度計觀察測量的溫度升高，該觀測基於關於溫度的性質和它的測量，以及假設有關如何溫度計功能的假設。這種假設是必要的，以便獲得有用的科學觀測（例如，「溫度上升2度」）。

科學的目的

科學的目標應當是得到最終的真理嗎？抑或科學有不能回答的問題？科學實在論（scientific realism）者認為科學致力於真理，一個人應該將科學理論視作真的，近似真的，或可能真的。相反，科學的反實在論者（scientific anti-realism）認為，科學的目的不是真理（或至少在真理上並不成功），特別是有關於像電子或平行宇宙的不可觀測事物的真理。工具主義者認為，科學理論只應被評價為是否有用。在他們看來，理論是否真實並沒有所謂，因為科學的目的是要做出預測，以及實現技術。
實在論者往往指向最近的科學理論的成功作為現有理論真（或接近真）的證據。反實在論者則指向科學史上許多虛假的理論、認識的道德、虛假模型假設的成功，或指向廣泛被提及的對客觀性的後現代批評，作為反對科學實在論的證據。反實在論者試圖解釋科學理論的成功而不提及真理。一些反實在論者聲稱科學理論只對可觀測對象追求精確度，並認為這些理論的成功也主要是由此標準判斷的。

科學與價值

價值觀與科學在很多不同的方面有交集。有的認識論價值觀主要就是指導科學研究的。科學事業是通過每個從業者的個體行為而嵌入在具體的文化和價值觀中的。價值觀源於科學，既是其產物又是其過程，而且能夠在社會上的多個文化中散布。
如果不明確什麼是科學、證實理論的過程如何進行、以及科學的目的是什麼，價值觀和其他社會影響將會有相當大的範圍塑造科學。事實上，價值觀可以起很多作用，從決定哪個研究得到資助，到影響哪個理論得到科學共識。例如，在19世紀，科學家所抱有的文化價值觀就在相當程度上影響了關於進化的研究，而關於社會階級的價值觀則影響了關於顱相學（當時仍被認為是科學的）的爭論。女性主義科學哲學家、科學社會學家和其他人則探討了社會價值觀對科學的影響。

現代之前

科學哲學的起源可以追溯到柏拉圖和亞里士多德，他們將近似推理和精確推理區分開來，建立了溯因，演繹和歸納三大推理之框架，並分析了類比推理。11世紀的阿拉伯學者海什木（拉丁文名為Alhazen）通過對照實驗測試（他稱為阿拉伯語：al-i'tibar）進行了光學（反射光學和折射光學）研究，並且使用了幾何學。羅傑·培根（1214–1294），方濟會的修士，英國思想家和實驗者，是被很多人認可的是現代科學方法之父。他已經有了數學是正確認識自然哲學的基本要素的觀點，這被認為是領先於他的時代400年。

現代

弗蘭西斯·培根是科學革命時期的一個重要人物。在他1620年的著作《新工具》（參考亞里士多德的《工具論》）中，培根概述了一個新的邏輯系統，以替代三段論之舊哲學。培根的方法依賴於實驗的歷史，以消除替代的理論。1637年，勒內·笛卡爾在他的《方法論》中建立了一個新的科學方法之指導原則的框架，提倡理性主義。艾薩克·牛頓的觀點卻與此相反，1713年他在《自然哲學的數學原理》第二版中聲稱：「…假設…在實驗哲學（科學）中沒有地位。在這種學問中，命題是從現象中推導出來的，並通過歸納而推廣到一般。」 　這段話影響了此後一整代人的哲學思想，他們因此認為應該禁止在自然哲學中使用因果假設。尤其是18世紀後期的大衛·休謨，他明確地懷疑科學確定因果關係的能力，並給出了歸納問題的一個明確的描述。19世紀，約翰·繆勒的著作對於科學方法之概念的形成過程也十分重要，為後來的關於科學解釋的著述開了頭。

邏輯實證主義

20世紀初時，工具主義在物理學家之間變得流行；之後長達幾十年，邏輯實證主義定義了物理之領域。邏輯實證主義只承認可檢驗的陳述為有意義的，反對形上學的解釋，並抱有證實主義（關於知識的一套理論，結合了邏輯主義、經驗主義和語言學，將哲學立在與經驗科學一致的基礎上）。為了檢修所有的哲學並將它轉換成一個新的科學的哲學，柏林學派和維也納學派在1920年代後期提出了邏輯實證主義。
通過解讀路德維希·維根斯坦早期的語言哲學，邏輯實證主義者確定了一個可驗證性的原則，或認知上有意義的準則。從伯特蘭·羅素的邏輯主義他們試圖將數學還原為邏輯。他們也接受了羅素的邏輯原子論、恩斯特·馬赫的現象學（心裡知道只有實際的或潛在的感官體驗，這是一切科學的內容，無論是物理或心理）和珀西·布里奇曼的操作主義。因此，只有可驗證的（理論）是科學的和認知上有意義的，而無法驗證的即是不科學的、認知上無意義的「偽陳述」（形而上的，感情的，等等），不值得哲學家進一步審查，因為哲學家的任務是組織知識而不是開發新的知識。
邏輯實證主義由於其強烈的科學反實在主義而遠近聞名，清除不可觀察的東西，包括因果、機制和原則。不過，還是可以允許提及這樣的不可觀測變量，作為隱喻（以抽象角度看待直接觀察），或最壞的情況，作為形上學的或情感的概念。理論定律將還原為經驗定律，而理論的詞彙將從觀測的詞彙通過對應規則來獲得意義。物理學中的數學會通過邏輯主義還原為符號邏輯，而理性的重建將把普通的語言轉換成標準的等價物，所有都連接和統一在一個邏輯句法之下。科學理論將需要闡述其驗證方法，使得一個邏輯演算或實證操作就可以驗證其虛假或真實。
1930年代後期，邏輯實證主義者逃離了德國和奧地利，來到了英國和美國。當時，許多人已經用奧圖·紐拉特的物理主義取代了馬赫的現象學；而魯道夫·卡爾納普也試圖用簡單的確認來替換驗證。在1945年二戰結束時，邏輯實證主義變得溫和，變成了邏輯經驗主義，主要由卡爾·亨普爾（在美國）領導，他闡述了科學解釋的覆蓋律模型，將其作為一種識別科學解釋的邏輯形式的方式，不藉助任何令人懷疑的「因果關係」。邏輯實證主義運動成為分析哲學一個重要的支柱，主導了英語世界的哲學，包括科學哲學，而且同時影響著科學，晚至1960年代。然而這個運動未能解決科學哲學的核心問題，其學說也越來越多的被攻擊。但無論如何，它使得科學哲學作為哲學的一個獨立的分支學科而建立，其中亨佩爾發揮了關鍵作用。

托馬斯·庫恩

在他1962年的著作《科學革命的結構》中，托馬斯·庫恩對邏輯實證主義給出了精闢的反對。他認為，觀察和評價的過程，都是在一個範式（paradigm）之內發生的；所謂「範式」，就是這個世界的一個邏輯自洽的「肖像」，並與從它的框架出發所做的觀察一致。範式也包含某個科學學科的定義性的理論問題（體系）和實踐操作。他描述了觀察和「謎題解決」的過程，此過程在一個範式內發生，他稱之為「正常的科學」。他還解釋了一個範式如何能壓倒另一個範例，這一過程他稱之為「範式轉變」。
庫恩認為，不可能把被測試的假設從觀測所基於的理論的影響隔離開來；他論證道，不可能獨立評估互相競爭的範式。不止一個邏輯合理的結構可以描繪出一個可用的這個世界的畫像，但沒有共同的基礎，使得坑對坑，理論對理論。兩者都不能作為判斷對方的標準，所以沒有明確的方法來衡量科學進步。
對於庫恩，範式的選擇是由邏輯過程持續的，但不由其最終確定。一個人在範式之間選擇，需要把兩個或更多的「肖像」與世界本身相比對，並決定哪個畫像是最靠譜的。如果出現其中一個範式被普遍接受的情況，則意味著科學界達成了共識。庫恩認為，接受或拒絕某種範式是一個邏輯過程，也是一個社會過程。然而，庫恩的立場並不帶有相對主義。庫恩說，一個範式轉變將發生，當舊範式下出現了顯著數量的觀測異常，而新範式能夠合理解釋這些「異常」。也就是說，一個新範式的選擇是基於觀測，即使這些觀測是以舊範式作為背景的。

真理融貫論

與科學建立在基本假設之上的觀點相反，融貫論斷言，一個陳述只要是融貫體系的一部分便是合理的。或者說，單個陳述不能自行驗證：只有融貫體系可以被驗證。金星凌日的預測，是因為其與更廣的關於天體力學的信仰和以前的觀測結果相一致而被視為是證實了的。正如前述，觀察是一種認知行為，也就是說，它依賴於預先存在的理解，一套系統的信仰。金星凌日觀測需要一大套的輔助性信仰，比如望遠鏡的光學原理、望遠鏡架的力學、和對天體力學的理解。如果預測失敗，凌日沒有觀察到，這可能會促使人們對系統進行調整、改變一些輔助性假設，而不是對理論體系的排斥。
事實上，根據杜恆-蒯因論題（得名於皮埃爾·迪昂和威拉德·蒯因），一個孤立的理論是不可能被測試的；人們總是要添加輔助假說才能做出可以檢驗的預測。例如，要在太陽系中測試牛頓萬有引力定律，人們需要有關太陽和所有的行星的質量和位置的信息。19世紀時，天王星的軌道的預測失敗，沒有導致牛頓定律的拒絕，而是導致了太陽系只有七個行星的假說的拒絕；隨後的調查發現了第八顆行星，海王星。如果檢驗測試失敗，那就是有什麼不對勁；但找出到底是什麼，也是個難題：失蹤的行星、校準非常差的測試設備、未預料到的空間曲率，或什麼別的。
迪昂-蒯因論點的一個後果是，人們可以讓任何理論與任何實踐觀察相兼容，只要添加足夠數目的合適特設假說。卡爾·波普爾接受了此論點，導致他拒絕簡單幼稚的證偽行為。相反，他喜歡「適者生存」視圖，其中最可證偽的科學理論是被青睞的。

「皆可」方法論

保羅·費耶阿本德（1924－1994）認為，沒有科學方法之描述能夠廣泛到足以涵蓋所有的科學家所用的途徑和方法。他聲稱，在科學的發展中，不存在既有用又無特殊例外的方法論法則。費耶阿本德反對有意規定的科學方法，理由是任何這種方法會扼殺及鉗制科學進步。費耶阿本德聲稱「唯一不妨礙進步的原則是：什麼都可以」。
費耶阿本德認為，科學之始乃是一個解放運動，但隨著時間的推移變得越來越教條和剛性，因此已經越來越多地成為一個意識形態；儘管它十分成功，但科學已開始具備一些壓迫人的特性。他認為，不可能拿出一個明確的方法，把科學與宗教、魔法、或者神話區分開來。在他看來，科學作為指導社會的唯一主流思想，是專制和無根據的。這種認識論無政府主義的論調讓費耶阿本德從他的批評者口中獲得了「科學的最可怕敵人」之頭銜。

歐陸哲學

歐陸哲學傳統中的哲學家不屬於正統意義上的科學哲學家。不過，他們對科學還是有很多論述，其中一些人已經預見了在科學哲學中的分析式的主題。例如，尼采在他的《道德的譜系》中發展了這樣的命題，他說，在科學中尋求真相的動機是苦行僧式的理想。
一般情況下，在歐陸哲學中，科學是被從世界歷史的角度所審視的。G·W·F·黑格爾是最早持有這一觀點的哲學家之一。哲學家皮埃爾·迪昂和加斯東·巴舍拉也都在他們的著作中用了這種世界歷史的視角描述科學，遠較庫恩為早。所有這些方法都涉及歷史和社會學向科學的轉型，以生活經驗（胡塞爾「生活世界」的一種）為優先，而不是像分析傳統中那樣採用基於進展的或反歷史的方法。這種強調可以通過埃德蒙德·胡塞爾的現象學，梅洛-龐蒂死後發表的作品（自然：課程筆記，法蘭西學院，1956-1960年），和馬丁·海德格爾的解釋學看到。
對大陸傳統在科學方面的最大影響是馬丁·海德格爾對理論態度（現成性，Vorhandenheit）的廣泛批判，當然也包括科學的態度。為此大陸傳統一直更多持懷疑態度的科學的重要性，在人類生活和哲學探究。無論如何，產生了大量的重要作品：尤其是庫恩的前體，亞歷山大·夸黑。另一個重要發展是米歇爾·福柯的歷史和科學的思想的分析，在《詞與物》的和他在瘋狂的「科學」範圍內對權力和腐敗的研究。20 世紀後半葉貢獻歐陸科學哲學的後海德格爾作者包括尤爾根·哈貝馬斯（「事實和理由」，1998年），卡爾·馮·魏茨澤克（「統一的自然界」，1980年）， 和Wolfgang Stegmüller（科學理論與分析哲學中的問題與結果，1973-1986年）。

社會責任

一個影響科學中立性的廣泛問題是，科學選擇了那些領域去探索，也即，科學研究的是世界和人類的哪一部分。菲利普·基徹在他的《科學、 真理和民主》中認為，有些科學研究，試圖表明人口的一部分相比其他人，不太聰明、 不太成功或情感上落後，這會有一種政治反饋效應，進一步排除這類人群獲取科學的機會。因此這種研究，由於排除了某些人，破壞了科學所需的良好的廣泛共識，並因此證明自己終究是不科學的。