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科学的方法 基本原則
ここでの例として、ハンソンがこの概念を説明するために用いたケプラーとブラーエの実験がある。同じ日の出を観察したにもかかわらず、2人の科学者は異なる結論に至った—彼らの間主観性が異なる結論につながった。ヨハネス・ケプラーは、太陽を直接見るのではなく、ピンホール開口部を通して太陽の像を紙に投影するティコ・ブラーエの観察方法を用いた。彼は、ブラーエとは異なり、全日食の歴史的記録が存在することを知っていたため、太陽の全日食は不可能であるというブラーエの結論に同意しなかった。代わりに、開口部が大きいほど撮影される像がより正確になると演繹した—この事実は現在、光学系設計の基本となっている。ここでのもう一つの歴史的な例は、以前の観察者たちが自分たちが何を見ているのかを知らなかったため、数学によって発見されたとされる海王星の発見である。
科学的努力は、自然界についての真理の追求として、あるいは同じことについての疑念の除去として特徴付けることができる。前者は経験的データと論理からの説明の直接的な構築であり、後者は潜在的な説明の削減である。経験的データの解釈が理論に依存していることは上で確立されたので、どちらのアプローチも些細なものではない。
科学的方法 基本原則
科学的方法における遍在的な要素は経験論であり、これは知識が観察を含むプロセスによって創造されるという立場を取る。科学理論は観察を一般化する。これは、知識が人間の知性によって創造されるという合理主義の厳格な形式に対立するものであり、後にポパーによって先行理論の上に構築されるものとして明確化された。科学的方法は、理性だけでは特定の科学的問題を解決できないという立場を具現化する。それは、啓示、政治的または宗教的教義、伝統への訴え、一般的に持たれている信念、常識、または現在保持されている理論が真理を実証する唯一の可能な手段であるという主張を明確に否定する。
1877年、C・S・パースは、探究一般を真理それ自体の追求としてではなく、驚き、不一致などから生まれるいらだたしい抑制的な疑いから、行動の準備ができている確固たる信念に到達するための闘争として特徴付けた。彼のプラグマティックな見方は、科学的探究をより広いスペクトルの一部として枠付け、探究一般と同様に、実際の疑いによって促進されるものとした。彼は、単なる言葉の上の、あるいは「誇張された疑い」は実りがないと考えた。パースがここで反論する「誇張された疑い」は、もちろんルネ・デカルトに関連するデカルト的懐疑の別名に過ぎない。それは疑うことができないものを特定することによって確実な知識に至る方法論的な道筋である。
科学的方法の強力な定式化は、経験的データが経験の形式や他の抽象的な知識の形式で提示される経験論の形式と常に一致するわけではない。現在の科学的実践では、科学的モデリングの使用と抽象的な類型学や理論への依存が通常受け入れられているためである。2010年、ホーキングは、物理学のモデルが有用な予測を行うことが証明された場合には、単純に受け入れられるべきだと提案した。彼はこの概念をモデル依存実在論と呼ぶ。
科学的方法 合理性
合理性は、哲学的議論の領域だけでなく、科学や実践的な意思決定の領域においても、健全な推論の本質を具現化する。伝統的な観点によれば、合理性は二重の目的を持つ：論理的原則に沿うように信念を統制し、一貫性があり有益な結果に向けて行動を導く。この理解は、世界についての理解を形成し、選択と行動を知らせる上での理性の枢要な役割を強調する。以下のセクションでは、まず信念とバイアスを探求し、次に科学に最も関連する合理的推論に進む。
科学的方法論は、しばしば仮説が可能な限り制御された条件下で検証されることを指示する。これは生物科学のような特定の分野では頻繁に可能であり、天文学のような他の分野ではより困難である。
実験的制御と再現性の実践は、状況の潜在的に有害な影響を軽減し、ある程度まで個人的なバイアスを軽減する効果を持つことがある。例えば、既存の信念は確証バイアスのように結果の解釈を変えることがある。これは、ある特定の信念を持つ人が、他の観察者は同意しないかもしれないにもかかわらず、物事を自分の信念を強化するものとして見るように導くヒューリスティックである（言い換えれば、人々は自分が期待するものを観察する傾向がある）。
思考の作用は疑念の刺激によって興奮し、信念が達成されると停止する。—C.S.パース、How to Make Our Ideas Clear (1877)
科学的方法 合理性
歴史的な例として、ギャロップする馬の脚は、馬の脚がどれも地面に触れていない時点で開いているという信念があり、その支持者たちの絵画にこのイメージが含まれるほどであった。しかし、エドワード・マイブリッジによる馬のギャロップの最初のストップアクション写真は、これが誤りであり、脚は代わりに集まっていることを示した。
重要な役割を果たす別の人間のバイアスは、新しい、驚くべき陳述への選好（新規性への訴えを参照）であり、これは新しいものが真実であるという証拠の探求につながる可能性がある。十分に立証されていない信念は、より厳密でないヒューリスティックを通じて信じられ、行動に移される可能性がある。
ゴルドハーバーとニエトは2010年に、「多くの近接する主題が理論的概念によって結びつけられて記述される」理論的構造の場合、その理論的構造は、覆すことが次第に困難になる（しかし決して不可能ではない）堅牢性を獲得するという観察を発表した。物語が構築されると、その要素は信じやすくなる。
科学的方法 合理性
Fleck (1979), p. 27は「言葉とアイデアは元々、それらと一致する経験の音声的および精神的な等価物である...このような原初的アイデアは、最初は常に広すぎて十分に特殊化されていない...多くの詳細と関係からなる構造的に完全で閉じた意見体系が形成されると、それに矛盾するものに対して永続的な抵抗を示す」と述べている。時として、これらの関係はアプリオリにその要素が仮定されているか、最終的にそれらを生み出したプロセスに何らかの論理的あるいは方法論的欠陥を含んでいる。ドナルド・M・マッケイはこれらの要素を測定の正確さの限界の観点から分析し、それらを測定のカテゴリーにおける道具的要素に関連付けた。
真理に対する2つの対立する正当化が存在するという考えは、科学的方法の歴史を通じて、分析対総合、非拡張的/拡張的、あるいは確認と検証としても現れてきた（そして他の種類の推論も存在する）。一つは観察されたものを使用して基本的な真理に向かって構築すること、もう一つはそれらの基本的な真理からより具体的な原則を導き出すことである。
科学的方法 合理性
演繹的推論は、以前に真であることが示されたものに基づいて知識を構築することである。それは事前に確立された事実の仮定を必要とし、仮定の真実性が与えられれば、有効な演繹は結論の真実性を保証する。帰納的推論は確立された真理からではなく、観察の集合から知識を構築する。認知的仮定が初期の知覚の解釈を歪める可能性があるため、観察された現象に対する厳格な懐疑主義を必要とする。
帰納的推論と演繹的推論がどのように機能するかの例は、重力理論の歴史に見ることができる。地球の運動を完全に記録するのに、カルデア、インド、ペルシャ、ギリシャ、アラビア、ヨーロッパの天文学者たちによる何千年もの測定が必要だった。ケプラー（と他の人々）は収集されたデータを帰納的に一般化して初期の理論を構築することができ、ニュートンは1727年に先行する理論と測定を彼の運動法則の帰結に統一することができた。
科学的方法 合理性
帰納的推論のもう一つの一般的な例は、現在の理論に対する反例の観察が新しいアイデアの必要性を誘導することである。ル・ヴェリエは1859年に、水星の近日点に関する問題を指摘し、ニュートンの理論が少なくとも不完全であることを示した。ニュートン理論と観察の間の水星の近点移動の観察された差異は、アインシュタインが彼の相対性理論の可能な初期の検証として考えたことの一つであった。彼の相対論的計算は、ニュートン理論よりもはるかに観察に近い一致を示した。今日の物理学の標準模型は、アインシュタインの理論を取り巻く概念の少なくとも一部をまだ知らないことを示唆しているが、この理論は今日まで保持され、演繹的に構築されている。
理論が真であると仮定され、その後それに基づいて構築されることは、演繹的推論の一般的な例である。アインシュタインの業績に基づく理論構築は、単に「この場合が一般/特殊相対性理論が適用される条件を満たすことを示したので、その結論も適用される」と述べることができる。「この場合」が条件を満たすことが適切に示されたならば、結論は従う。これの拡張は、未解決問題の解決の仮定である。この弱い種類の演繹的推論は、複数の科学者や研究チームが、より大きな理論を証明するために徐々に特定の事例を解決しているような現在の研究で使用される。これは、新しい証拠が出てくるにつれて仮説が何度も修正されるのを見ることがある。
科学的方法 合理性
帰納的推論と演繹的推論をこのように提示することは、科学がしばしば反復のサイクルとして提示される理由の一部を示している。そのサイクルの基礎が推論にあり、手順の遵守だけにあるのではないことを心に留めておくことが重要である。
科学的真理の主張は3つの方法で反論できる：それらを反証すること、その確実性に疑問を投げかけること、または主張自体が一貫性を欠いていると主張すること。ここでの一貫性の欠如とは、対立するものを真であると述べるような論理の内部エラーを意味する。反証はポパーが推測と反駁の誠実な仕事と呼んだものである。おそらく確実性は、真実を非真実から区別することが最も容易に生じる場所である。
科学的研究における測定には通常、その不確実性の推定が伴う。不確実性は、多くの場合、望ましい量の反復測定を行うことによって推定される。不確実性は、使用される個々の基礎となる量の不確実性を考慮することによっても計算される可能性がある。特定の時点での国の人口のような事物の計数も、データ収集の制限により不確実性を持つ可能性がある。または、計数は望ましい量のサンプルを表すかもしれず、その不確実性は使用されたサンプリング方法と取られたサンプルの数に依存する。
科学的方法 合理性
測定の不精確さの場合、研究の結論に単に「確率的偏差」が表現されることになる。統計は異なる。帰納的統計的一般化はサンプルデータを取り、より一般的な結論を推定するが、これは正当化され、精査される必要がある。統計モデルは常に有用であるが、状況の完全な表現では決してないとさえ言える。
統計分析では、予期された偏りと予期せぬ偏りが大きな要因となる。研究の問い、データの収集、または結果の解釈は、すべて論理的に快適な環境よりも大きな精査の対象となる。統計モデルは検証のプロセスを経るが、これについては潜在的な偏りの認識が厳密な論理よりも重要であるとさえ言える。結局のところ、論理の誤りは査読でより見つけやすい。より一般的に、合理的知識、特に統計への主張は、適切な文脈に置かれなければならない。したがって、「10人中9人の医師が推奨する」といった単純な陳述は、その方法論を正当化しないため、質が不明である。
統計的方法論に対する馴染みの欠如は、誤った結論をもたらす可能性がある。簡単な例を省略すると、複数の確率が相互作用する場所は、例えば医療専門家が適切な理解の欠如を示している。ベイズの定理は、新しい情報が与えられたときに既存の確率がどのように調整されるかを示す数学的原理である。男の子か女の子のパラドックスは一般的な例である。知識表現において、確率変数間の相互情報量のベイズ推定は、精査下の情報の依存性、独立性、または相互依存性を測定する方法である。
フィールドリサーチの一般的に関連付けられた調査方法論を超えて、この概念は確率的推論とともに、研究対象が確定的な存在状態を持たない科学分野を進歩させるために使用される。例えば、統計力学においてである。
科学的方法 探究の方法
仮説演繹モデル、または仮説検証法、または「伝統的な」科学的方法は、その名が示す通り、仮説の形成とその演繹的推論による検証に基づいている。実験によって反証可能な含意（しばしば予測と呼ばれる）を述べる仮説がここでは中心的な重要性を持つ。なぜなら、仮説そのものではなく、その含意が検証されるからである。基本的に、科学者は（潜在的な）理論が持つ仮説的な帰結を見て、理論そのものではなくそれらを証明または反証する。それらの仮説的な帰結の実験的検証がそれらが偽であることを示すならば、それらを含意した理論の部分も偽であることが論理的に従う。しかし、それらが真であることを示しても、理論を決定的に証明するわけではない。
科学的方法 探究の方法
この探究方法の論理によって演繹的に推論することが可能になる。定式化された仮説は「真」であると仮定され、その「真」の陳述から含意が推論される。その後の検証が含意が偽であることを示すならば、仮説も偽であったことが従う。検証が含意が真であることを示すならば、新しい洞察が得られる。ここでの肯定的な検証は、演繹的推論（A ⇒ B）がそのような等価性を持たないため、せいぜい強く示唆するだけで検証された仮説を決定的に証明しないことを認識することが重要である。(¬B ⇒ ¬A)のみが有効な論理である。しかし、ヘンペルが述べたように、それらの肯定的な結果は「少なくともある程度の支持、ある程度の裏付けまたは確認を提供する」。これがポパーが提示された仮説が反証可能であることを主張した理由である。なぜなら、さもなければ成功した検証はほとんど何も意味しないからである。ギリースが述べたように、「成功した理論は反証を通じた除外を生き残った理論である」。
この探究モードにおける演繹的推論は、時としてアブダクション—論理的推論を通じて最も妥当な説明を探求すること—によって置き換えられる。例えば、一般法則が少ない生物学では、有効な演繹は堅固な前提に依存するためである。
科学的方法 探究の方法
科学的真理を導出する帰納主義的アプローチは、最初にフランシス・ベーコンによって、そして特にアイザック・ニュートンと彼に従う人々によって重要性を増した。しかし、仮説演繹法の確立後、それはしばしば「探索的な」ものとして脇に置かれた。それはある程度は今でも有効だが、今日の帰納的方法は歴史的なアプローチとはかけ離れていることが多い—収集されるデータの規模が方法に新しい有効性を与えている。それはデータマイニングプロジェクトや大規模観察プロジェクトに最も関連付けられている。これらの両方の場合、提案された実験の結果が何になるかはまったく明確ではないことが多く、したがって知識は帰納的推論を通じてデータ収集後に生じる。
伝統的な探究方法が両方を行うのに対し、帰納的アプローチは通常、仮説ではなく研究の問いのみを定式化する。その代わりに最初の問いに従って、適切な「ハイスループット方法」のデータ収集が決定され、結果のデータが処理され「クリーンアップ」され、その後結論が導き出される。「この焦点の移行は、データ自体が新しい洞察を明らかにする最高の役割を果たすことを高める」。
科学的方法 探究の方法
帰納的方法が仮説を定式化する方法に対して持つ利点は、それが本質的に対象に関する「研究者の先入観」から自由であることである。一方で、帰納的推論は常に、すべての帰納的に推論された結論がそうであるように、確実性の尺度に付随する。しかし、この確実性の尺度はかなり高い程度に達することがある。例えば、暗号化ソフトウェアで使用される大きな素数の決定において。
数理モデリング、または異地性推論は、通常、仮説の定式化に続いて、物理的な実験室実験を行う代わりに検証できる数学的構成物を構築することである。このアプローチには2つの主要な要因がある：単純化/抽象化と、第二に一連の対応規則である。対応規則は、構築されたモデルがどのように現実に関係するか—真理がどのように導出されるかを定め、与えられたシステムの抽象化で取られる単純化のステップは、関連性を持たない要因を減らし、それによって予期せぬ誤差を減らすためである。これらのステップはまた、システムの重要な要因、システムがより不変で安定するまで簡潔性をどこまで追求できるかを研究者が理解するのに役立つ。簡潔性と関連する原則については以下でさらに探求される。
数学へのこの翻訳が完了すると、対応するシステムの代わりに、純粋に数学的および計算的な手段を通じて結果のモデルを分析することができる。この分析の結果はもちろん純粋に数学的な性質のものであり、以前に決定された対応規則を通じて現実に存在するシステムに翻訳し直される—発見の解釈と評価に従った反復が行われる。そのようなモデルが推論される方法は多くの場合、数学的に演繹的であるが、必ずしもそうである必要はない。ここでの例はモンテカルロシミュレーションである。これらは「任意に」経験的データを生成し、普遍的な原理を明らかにすることはできないかもしれないが、それでも有用である可能性がある。
科学的方法 科学的探究
科学的探究は一般に、科学者が将来の実験の結果を予測するために使用できる検証可能な説明の形式で知識を得ることを目指す。これにより科学者は研究対象についてより良い理解を得ることができ、後にその理解を因果メカニズムに介入する（例えば、病気を治療する）ために使用することができる。説明が予測を行うことにおいてより優れているほど、それはしばしばより有用になり、その代替案よりも証拠の集合をより良く説明し続ける可能性が高くなる。最も成功した説明—広範な状況で説明し、正確な予測を行うもの—は、しばしば科学理論と呼ばれる。
ほとんどの実験結果は人間の理解に大きな変化をもたらさない。理論的な科学的理解の改善は、通常、時間をかけて、時には異なる科学の領域にまたがって、漸進的な発展のプロセスから生じる。科学的モデルは、実験的に検証された範囲とその期間、および科学コミュニティでの受容において様々である。一般に、説明は時間とともに、特定のトピックに関する証拠が蓄積され、問題の説明が証拠を説明する際に代替案よりも強力であることが証明されるにつれて受け入れられるようになる。多くの場合、後続の研究者が時間とともに説明を再定式化したり、説明を組み合わせて新しい説明を生み出したりする。
科学的方法 科学的探究
科学的知識は経験的証拠と密接に結びついており、新しい実験的観察が発見されたものと両立しない場合、反証の対象となり続ける可能性がある。つまり、新しい問題のある証拠が発見される可能性があるため、いかなる理論も最終的とみなすことはできない。そのような証拠が見つかった場合、新しい理論が提案されるか、（より一般的には）以前の理論に修正を加えることで新しい証拠を説明するのに十分であることがわかる。理論の強さは、その中核的な原則に大きな変更を加えることなく、どれだけ長く存続してきたかに関係する。
理論は他の理論に包含されることもある。例えば、ニュートンの法則は、惑星に関する何千年もの科学的観察をほぼ完璧に説明した。しかし、これらの法則は後に、より一般的な理論（相対性理論）の特殊な場合であることが判明した。この理論は、ニュートンの法則の（以前は説明されていなかった）例外を説明し、重力による光の偏向のような他の観察を予測し説明した。このように、特定の場合には、独立した、関連のない科学的観察が、説明力を増す原則によって結びつけられ、統一される可能性がある。
科学的方法 科学的探究
新しい理論は先行するものよりも包括的である可能性があり、したがって以前のものよりも多くを説明できる可能性があるため、後継理論は先行理論よりも大きな観察の集合を説明することによって、より高い基準を満たすことができる可能性がある。例えば、進化の理論は、地球上の生命の多様性、種が環境にどのように適応するか、そして自然界で観察される他の多くのパターンを説明する。その最も最近の主要な修正は遺伝学との統一であり、現代の進化総合説を形成した。その後の修正において、それはまた生化学や分子生物学のような多くの他の分野の側面を包含してきた。
科学的方法 ヒューリスティック
歴史の過程で、ある理論が別の理論に取って代わり、いくつかはさらなる研究を示唆し、他のものは単に現象を説明することに満足しているように見えた。ある理論が別の理論に取って代わった理由は、必ずしも明白または単純ではない。科学哲学には次のような問いが含まれる：「良い」理論はどのような基準を満たすのか。この問いには長い歴史があり、多くの科学者や哲学者がこれを考察してきた。目的は、認知バイアスを導入することなく、ある理論を別の理論より好ましいものとして選択できるようにすることである。異なる思想家が異なる側面を強調するものの、良い理論は：
このような理論を探す際に、科学者は経験的証拠による指針が欠如している場合、以下を遵守しようとする：
ここでの目標は、理論間の選択をより恣意的でないものにすることである。それにもかかわらず、これらの基準には主観的な要素が含まれており、決定的なものというよりもヒューリスティックとして考えるべきである。また、このような基準は必ずしも代替理論間の決定をするわけではない。バードの言葉を引用すると：
科学的方法 ヒューリスティック
このような基準は科学的な選択を決定することはできない。 第一に、理論のどの特徴がこれらの基準を満たすかは議論の余地がある（例えば、「単純さ」は理論の存在論的約束や数学的形式に関係するのか）。 第二に、これらの基準は不正確であるため、その程度について意見が分かれる余地がある。 第三に、特にそれらが対立する場合、互いに対してどのように重み付けをすべきかについて意見の相違が生じる可能性がある。
また、現存する科学理論がこれらの基準をすべて満たしているかどうかも議論の余地がある。これらの基準は、まだ達成されていない目標を表している可能性がある。例えば、現時点では、すべての既存の観察に対する説明力を満たす単一の理論は存在しない。
「良い」理論の要件は何世紀にもわたって議論されており、おそらくオッカムの剃刀よりも前に遡る。これは良い理論の属性としてしばしば取り上げられる。科学は単純であろうとする。収集されたデータが複数の説明を支持する場合、現象に対する最も単純な説明または理論の最も単純な形成が簡潔性の原則によって推奨される。科学者たちは、複雑な陳述の単純な証明を「美しい」と呼ぶほどである。
科学的方法 ヒューリスティック
私たちは、自然現象の原因を、その外観を説明するのに十分であり、かつ真実である以上に認めてはならない。—アイザック・ニュートン、Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica (1723 [3rd ed.])
簡潔性の概念は、科学的真理の追求における完全な倹約性を意味するべきではない。一般的なプロセスは、多数の潜在的な説明と一般的な無秩序が存在する反対の端から始まる。例としてポール・クルーグマンのプロセスを見ることができる。彼は「愚かであることを敢えて選ぶ」ことを明確にしている。彼は、国際貿易に関する新しい理論についての研究で、オープンな心構えで先行研究をレビューし、ありそうもない方向にさえ最初の視点を広げたと書いている。十分なアイデアの集まりを得た後、彼は単純化を試み、そうすることで何が機能し何が機能しないかを見出そうとした。クルーグマンに特有のことは「問いを疑問視する」ことであった。彼は先行研究が既存の証拠に誤ったモデルを適用していたことを認識し、「知的なコメントが無視されていた」とコメントした。このように、他の思考の流派に対する一般的なバイアスを橋渡しする必要性に触れている。
科学的方法 ヒューリスティック
オッカムの剃刀は「単純なエレガンス」の見出しに含まれるかもしれないが、「簡潔性」と「エレガンス」は異なる方向に引っ張り合うと主張することができる。追加の要素を導入することで理論の定式化を単純化できるかもしれないが、理論の存在論を単純化すると構文的複雑性が増加する可能性がある。
失敗したアイデアのアドホックな修正が「形式的エレガンス」を欠いているとして退けられることもある。この「美的」と呼ばれるものへの訴えは特徴付けることが難しいが、本質的にある種の馴染みやすさに関するものである。しかし、「エレガンス」に基づく議論は論争の的であり、馴染みやすさへの過度の依存は停滞を生む。
科学的方法 ヒューリスティック
不変性の原則は、少なくとも20世紀初頭から、特に物理学において科学的著作のテーマとなってきた。ここでの基本的な考えは、視点に依存しない良い構造を探すということであり、この考えはもちろん例えばミルの方法の差異法と一致法でも以前から特徴的であった—これらの方法は対照と不変性の文脈で参照されることになる。しかし、一般的にそうであるように、何かが基本的な考慮事項であることと、何かに重みが与えられることの間には違いがある。不変性の原則は、アインシュタインの相対性理論の後でのみ重みを与えられるようになった。この理論はすべてを関係に還元し、それによって基本的に変更不可能で、変化させることができなかった。デイヴィッド・ドイッチュが2009年に述べたように：「変更が困難な説明の探求がすべての進歩の起源である」。
ここでの例として、アインシュタインの思考実験の一つを見ることができる。空虚な空間に吊るされた実験室の実験は、有用な不変な観察の例である。彼は重力の不在と実験室内で自由に浮遊する実験者を想像した。—今、ある存在が実験室を一様に加速して上方に引っ張ると、実験者はその結果生じる力を重力として知覚するだろう。しかし、その存在は実験室を連続的に加速するために必要な仕事を感じるだろう。この実験を通じて、アインシュタインは重力質量と慣性質量を等価とすることができた。これはニュートンの法則では説明されていないことであり、「一般化された相対性の要請に対する初期の、しかし強力な議論」であった。
現実を示唆する特徴とは、常にアスペクトや投影とは独立した構造の不変性である。—マックス・ボルン, 'Physical Reality' (1953), 149 — as quoted by Weinert (2004)
物理学における不変性の議論は、しばしばより具体的な対称性の文脈で行われる。上記のアインシュタインの例は、ミルの用語では2つの値の間の一致となる。不変性の文脈では、それはある種の変換または視点の変化を通じて変化しない変数である。そして対称性に焦点を当てた議論は、2つの視点を関連する側面を共有し、したがって対称的なシステムとして見る。
ここでの関連する原則は反証可能性と検証可能性である。「変更が困難」なものの反対は、反証に抵抗する理論である—これはヴォルフガング・パウリによって「間違っているとさえ言えない」として色彩豊かに表現された不満である。科学理論が反証可能であることの重要性は、カール・ポパーの哲学で特に強調されている。ここでのより広い見方は検証可能性であり、それは前者を含み、追加の実践的考慮を可能にする。
科学的方法 哲学と議論
科学哲学は、科学的方法の基礎となる論理、科学と非科学を分けるもの、そして科学に内在する倫理を検討する。科学的方法の基礎を形成する、少なくとも一人の著名な科学者によって哲学から導かれた基本的な仮定がある。それは、現実は客観的で一貫していること、人間は現実を正確に知覚する能力を持っていること、そして現実世界の要素には合理的な説明が存在することである。方法論的自然主義からのこれらの仮定は、科学が基礎を置くことができる基盤を形成する。論理実証主義、経験論、反証主義、その他の理論はこれらの仮定を批判し、科学の論理について代替的な説明を与えたが、それぞれもまた批判されてきた。
科学の方法の現代的哲学的概念化と定義の試みにはいくつかの種類がある。「統一論者」による試みは、有用な（あるいは少なくともすべての科学の文脈で「機能する」）統一された定義の存在を主張する。「多元論者」は、科学の度合いが普遍的な方法の定義が有用であるには分裂しすぎていると主張する。そして、定義を試みること自体がすでにアイデアの自由な流れを妨げると主張する者もいる。
科学的方法 哲学と議論
さらに、科学が行われる社会的枠組みと、科学の社会的環境が研究に与える影響についての見方がある。また、デューイの『我々はどのように考えるか』（1910年）とカール・ピアソンの『科学の文法』（1892年）によって一般化された「科学的方法」があり、これは教育においてかなり無批判に使用されている。
科学的多元論は、科学的方法と研究対象の様々な提案された統一を拒否する科学哲学の立場である。科学的多元論者は、以下の一つ以上の方法で科学が統一されていないと主張する：その研究対象の形而上学、科学的知識の認識論、または使用されるべき研究方法とモデル。一部の多元論者は、科学の性質上、多元論が必要であると信じている。他の人々は、科学分野はすでに実践において多様であるため、特定の統一が経験的に証明されるまで、この多様性が間違っていると信じる理由はないと言う。最後に、一部の人々は、理論的に統一が可能であったとしても、規範的な理由で多元論が許容されるべきだと主張する。
科学的方法 哲学と議論
科学における統一論は、論理実証主義の中心的な信条であった。異なる論理実証主義者たちはこの教義をいくつかの異なる方法で解釈した。例えば、特殊科学によって研究される対象が、通常は物理学と考えられる共通の、おそらくより基本的な科学領域の対象に還元されるという還元主義的な命題として。あるいは、すべての理論と様々な科学の結果が共通の言語または「普遍的な俗語」で表現できる、あるいは表現されるべきだという命題として。あるいは、すべての特殊科学が共通の科学的方法を共有するという命題として。
この考えの発展は、世界を見る多くの新しい方法を開いた技術の加速的な進歩によって妨げられてきた。
科学的成功の基準が時代とともに変化するという事実は、科学哲学を難しくするだけでなく、一般の人々の科学理解にも問題を引き起こす。 私たちは固定した科学的手法を持っているわけではない。—スティーブン・ワインバーグ, 1995
科学的方法 哲学と議論
ポール・ファイヤアーベントは科学の歴史を検討し、科学が真に方法論的なプロセスであることを否定するに至った。彼の著書『方法への挑戦』で、科学者たちによって使用されるすべてのアプローチと方法を含むほど広い科学的方法の記述は不可能であり、科学の進歩を支配する有用で例外のない方法論的規則は存在しないと主張した。本質的に、彼は科学の特定の方法や規範に対して、それを破ることが科学の進歩に貢献した歴史的なエピソードを見つけることができると述べた。彼は冗談めかして、科学的方法の信奉者が単一の普遍的に有効な規則を表現したいのならば、それは「何でもあり」であるべきだと提案した。しかし、彼以前にも主張されてきたように、これは非経済的である。問題解決者と研究者は、探究の過程で自分たちのリソースを慎重に扱うべきである。
形式化された方法に対するより一般的な反論は、方法の概念に関する科学者へのインタビューを含む研究を通じて見出された。この研究は、科学者が利用可能な証拠が彼らの仮説を支持するかどうかを判断することに頻繁に困難を感じることを示した。これは、包括的な方法論的概念と研究の実施を導く正確な戦略との間に単純な対応関係が存在しないことを明らかにしている。
科学的方法 哲学と議論
科学教育において、一般的で普遍的な科学的方法の考えは顕著な影響力を持ち、（米国での）多くの研究は、この方法の枠組みが学生と教師の両方の科学概念の一部を形成していることを示している。伝統的教育のこの慣習は科学者たちによって批判されており、教育の順序的要素と科学的方法の統一的な見方は科学者が実際にどのように働くかを反映していないという合意がある。米国科学振興協会（AAAS）のような主要な科学者組織は、科学を教養学芸の学習伝統の一部とみなし、科学の適切な理解には科学を孤立させるのではなく、哲学と歴史の理解が含まれると考えている。
20世紀初頭以来、科学が知識を生み出す方法は「その」科学的方法（単数）の文脈で教えられてきた。米国を含むがそれに限らない様々な教育システムは、科学の方法をプロセスまたは手順として、明確な一連のステップとして構造化して教えてきた：観察、仮説、予測、実験。
科学的方法のこのバージョンは、初等・中等教育や生物医学分野において長年の確立された標準となってきた。長年、これは一部の科学的探究がどのように構造化されているかについての不正確な理想化であると考えられてきた。
科学の教えられている提示は、以下のような欠点を擁護しなければならなかった：
科学的方法 哲学と議論
科学的方法は、1996年のNRCに代わって2013年に導入された米国教育基準（NGSS）では特徴付けられなくなった。これらもまた国際的な科学教育に影響を与え、測定される基準は単一の仮説検証法からより広い科学的方法の概念へと移行してきた。認識論ではなく科学的実践に根ざしたこれらの科学的方法は、科学工学の実践、分野横断的概念（学際的なアイデア）、および分野の中核的アイデアという3つの「次元」として記述される。
科学的方法は、単純化され普遍的な説明の結果として、一種の神話的な地位に達したとしばしば考えられている。コミュニケーションのための道具、あるいは良くても理想化として。教育のアプローチはジョン・デューイの『我々はどのように考えるか（1910）』によって大きな影響を受けた。ファン・デル・プルーグ（2016）は、デューイの教育に関する見解が長年「健全な教育」から切り離された市民教育の考えを推進するために使用されてきたことを指摘し、そのような議論におけるデューイへの言及は（デューイの）不当な解釈であると主張した。
知識の社会学は、科学の基礎となる方法が社会学的であると主張する科学的方法に関する議論の概念である。キングは、社会学がここで、内部論理を通じて科学を支配する観念のシステムと、それらの観念が生じる社会システムを区別していると説明する。
科学的方法 哲学と議論
主張されているものへのおそらく分かりやすい導入は、フレックの思想であり、これはクーンの通常科学の概念に反響している。フレックによれば、科学者の仕事は合理的に再構成することができない思考スタイルに基づいている。それは学習の経験を通じて植え付けられ、その後科学は彼が思考集合体と呼んだ共有された仮定の伝統に基づいて発展する。フレックはまた、この現象がグループのメンバーには大部分が見えないと主張する。
同様に、ラトゥールとウールガーによる学術的科学研究室でのフィールドリサーチに続いて、カリン・クノール＝セティナは2つの科学分野（すなわち高エネルギー物理学と分子生物学）の比較研究を行い、両科学コミュニティ内の認識論的実践と推論が、いわゆる「科学的方法」が独特で統一的な概念であるという考えと矛盾して、「認識論的文化」の概念を導入するのに十分なほど異なっていると結論付けた
フレックの「思考集合体」という考えに基づいて、社会学者は状況的認知の概念を構築した：研究者の視点が根本的に彼らの仕事に影響を与えるということ。そして、さらに急進的な見方も。
ノーウッド・ラッセル・ハンソンは、トーマス・クーンとポール・ファイヤアーベントとともに、科学における観察の理論負荷性を広範に探究した。ハンソンは1958年にこの概念を導入し、観察が観察者の概念的枠組みの影響を受けることを強調した。彼はゲシュタルトの概念を用いて、先入観が観察と記述の両方にどのように影響を与えるかを示し、ゴルジ体が染色技術の人工物として当初拒否されたことや、同じ日の出に対するティコ・ブラーエとヨハネス・ケプラーの異なる解釈などの例でこれを説明した。間主観性は異なる結論につながった。
クーンとファイヤアーベントはハンソンの先駆的な仕事を認めたが、ファイヤアーベントの方法論的多元主義に関する見解はより急進的であった。クーンやファイヤアーベントからのそのような批判は、ストロング・プログラムの発展につながる議論を促した。これは科学的理論の真理性や妥当性に頼ることなく科学的知識を説明しようとする社会学的アプローチである。それは、権力、イデオロギー、利害関係などの社会的要因が科学的信念をどのように形作るかを検討する。
科学に対するポストモダンの批判自体が激しい論争の対象となってきた。科学戦争として知られるこの継続的な議論は、ポストモダンと実在論の視点の間の価値観と仮定の対立の結果である。ポストモダニストは、科学的知識は単なる言説であり、根本的な真理への主張を欠いていると主張する。対照的に、科学コミュニティ内の実在論者は、科学は現実についての真の根本的な真理を明らかにすると主張する。多くの本が科学者によって書かれ、この問題に取り組み、ポストモダニストの主張に異議を唱え、真理を導き出す正当な方法として科学を擁護している。
科学的方法 方法の限界
すべての科学的発見の33%から50%が、探し求められたというよりも「偶然に出くわした」と推定されている。これは科学者がなぜしばしば運が良かったと表現するのかを説明するかもしれない。19世紀と20世紀の科学者自身が、発見における幸運なチャンスやセレンディピティの役割を認めていた。ルイ・パスツールは「幸運は準備された心を好む」という有名な言葉で知られているが、一部の心理学者は科学的文脈で「運に対して準備ができている」とはどういう意味かを研究し始めている。研究は、科学者がチャンスと予期せぬものを活用する傾向のある様々なヒューリスティックを教えられていることを示している。これはナシム・ニコラス・タレブが「反脆弱性」と呼ぶものである。調査のいくつかのシステムが人為的誤り、人間のバイアス、ランダム性に直面して脆弱である一方で、科学的方法はただ抵抗力があるとか強靭であるというだけでなく、実際に多くの点でそのようなランダム性から利益を得る（それは反脆弱である）。タレブは、システムが反脆弱であればあるほど、現実の世界でより繁栄すると信じている。
科学的方法 方法の限界
心理学者のケビン・ダンバーは、発見のプロセスはしばしば研究者が実験でバグを見つけることから始まると言う。これらの予期せぬ結果は、研究者に彼らの方法に誤りがあると思われるものを修正しようとさせる。最終的に、研究者はその誤りが偶然とするには執拗で体系的すぎると判断する。したがって、科学的方法の高度に制御された、慎重で好奇心旺盛な側面が、そのような執拗な体系的誤りを特定するのに適している。この時点で、研究者は誤りの理論的説明を考え始め、しばしば異なる専門分野の同僚の助けを求める。
科学的方法が統計を主要な武器の一つとして採用する場合、科学的方法の出力の信頼性に有害な影響を与える可能性のある数学的および実践的な問題がある。これは、メタサイエンスの分野で基礎的とされる2005年の有名な科学論文「公表された研究結果の大半が誤りである理由」でジョン・ヨアニディスによって記述されている。メタサイエンスにおける多くの研究は、統計の誤用を特定し、その使用を改善することを目指している。例えば、p値の誤用などである。
科学的方法 方法の限界
提起された特定の点は、統計的なもの（「科学分野で実施される研究が小規模であるほど、研究結果が真である可能性は低くなる」および「科学分野でのデザイン、定義、結果、分析モードの柔軟性が大きいほど、研究結果が真である可能性は低くなる」）と経済的なもの（「科学分野における金銭的およびその他の利害関係と偏見が大きいほど、研究結果が真である可能性は低くなる」および「科学分野が（より多くの科学チームが関与して）ホットであるほど、研究結果が真である可能性は低くなる」）である。したがって：「ほとんどの研究デザインとほとんどの分野において、ほとんどの研究結果は偽である」そして「示された通り、現代の生物医学研究の大部分は、真の発見の事前および事後確率が非常に低い領域で運営されている」。しかし：「それにもかかわらず、ほとんどの新しい発見は、事前研究確率が低いまたは非常に低い仮説生成研究から生まれ続けるだろう」。これは、「新しい」発見は、その研究が開始された時点で成功の確率（チャンス）が低いまたは非常に低かった研究から生まれるということを意味する。したがって、科学的方法が知識の最前線を拡大するために使用される場合、主流から外れた領域への研究が最新の発見をもたらすだろう。
科学的方法 方法の限界
また、モデルの限界と実用性について、科学においてモデルは現実の単純化であるゆえに不完全であるが、それでもなお有用な場合があるという認識は重要であるとするジョージ・E・P・ボックスの格言「すべてのモデルは間違っている、だが中には役に立つものもある」（All models are wrong, but some are useful）は、その代表的表現である。
複雑系に適用される科学は、超学際性、システム理論、制御理論、そして科学的モデリングなどの要素を含むことがある。
一般に、科学的方法は、多様で相互に接続されたシステムと大規模なデータセットに厳密に適用することが困難である可能性がある。特に、ビッグデータ内で使用される予測分析などの実践は、科学的方法と相反すると考えられる可能性がある。なぜなら、データの一部は、説明の代替仮説において重要である可能性のあるパラメータが除去されている可能性があるためである。したがって、除去されたデータは予測分析の適用において帰無仮説を支持するだけとなる。Fleck (1979), pp. 38–50は「科学的発見は、それを条件付ける社会的実践の考慮なしには不完全なままである」と述べている。
科学的方法 数学との関係
科学は、提案されたモデルを観察可能なものと比較し、評価するプロセスである。モデルはシミュレーション、数学的または化学的公式、または提案された手順の集合である。科学は、両分野の研究者が発見の各段階で何が既知で何が未知かを区別しようとする点で数学に似ている。科学と数学の両方におけるモデルは、内部的に一貫している必要があり、また反証可能（反証が可能）であるべきである。数学では、ある陳述はまだ証明される必要はない。そのような段階では、その陳述は予想と呼ばれる。
数学的作業と科学的作業は互いに刺激し合うことがある。例えば、時間の技術的概念は科学から生まれ、時間のなさは数学的トピックの特徴であった。しかし今日、ポアンカレ予想は、対象が流れることができる数学的概念としての時間を使用して証明されている（リッチフローを参照）。
科学的方法 数学との関係
それにもかかわらず、数学と現実（およびそれが現実を記述する限りにおいて科学）との関係は不明瞭なままである。ユージン・ウィグナーの論文「自然科学における数学の不合理な有効性」は、ノーベル賞受賞物理学者によるこの問題についての非常によく知られた説明である。実際、一部の観察者（グレゴリー・チャイティンのような著名な数学者や、レイコフとヌニェスのような他の人々を含む）は、数学は科学のポストモダン的見方と同様に、実践者のバイアスと人間の限界（文化的なものを含む）の結果であると示唆している。
ジョージ・ポリアの問題解決、数学的証明の構築、およびヒューリスティックに関する研究は、数学的方法と科学的方法が詳細では異なるものの、反復的または再帰的なステップを使用する点で互いに類似していることを示している。
ポリアの見方では、理解は、なじみのない定義を自分の言葉で述べ直し、幾何学的図形に頼り、我々が既に知っていることと知らないことを問うことを含む。分析は、ポリアがパップスから取り入れたもので、もっともらしい議論の自由でヒューリスティックな構築、目標からの後向きの作業、証明を構築するための計画の考案を含む。総合は、証明の段階的な詳細の厳密なユークリッド的説明である。レビューは、結果とそこに至る道筋を再考し、再検討することを含む。
科学的方法 数学との関係
ポリアの研究を基に、イムレ・ラカトシュは、数学者は実際に矛盾、批判、そして改訂を彼らの研究を改善するための原則として使用していると主張した。科学と同様に、真理は求められるが確実性は見出されないように、『証明と反駁』においてラカトシュが確立しようとしたのは、非形式的数学のいかなる定理も最終的でも完全でもないということであった。これは、非公理的数学においては、定理が究極的に真であると考えるべきではなく、ただ反例がまだ見つかっていないと考えるべきだということを意味する。一度反例、すなわち定理と矛盾する/定理で説明されない実体が見つかると、我々は定理を調整し、その有効性の領域を可能な限り拡張する。これは、証明と反駁の論理とプロセスを通じて、我々の知識が蓄積される継続的な方法である（しかし、数学の分野に公理が与えられると、これは論理的システムを作る—ヴィトゲンシュタイン1921年『論理哲学論考』5.13；ラカトシュはそのようなシステムからの証明はトートロジー的、すなわち内部的に論理的に真であると主張した。形式の書き換えによって、ポアンカレが示したように、トートロジー的に真な形式（すなわちオイラー標数）をホモロジー、あるいはより抽象的にはホモロジー代数の形式に変換する技法を示した)。
ラカトシュは、ポリアのヒューリスティックの考えに基づいて数学的知識の説明を提案した。『証明と反駁』において、ラカトシュは予想に対する証明と反例を見つけるためのいくつかの基本的な規則を示した。彼は数学的な「思考実験」が数学的予想と証明を発見する有効な方法であると考えた。
ガウスは、彼の定理をどのようにして思いついたかと尋ねられたとき、「durch planmässiges Tattonieren」（体系的な触知的実験を通じて）と答えた。
科学的方法 脚注
アルハゼンは質問を形成し、その後それらを検証することの重要性を主張した：「光はどのように透明な物体を通過するのか？光は透明な物体を直線でのみ通過する...我々はこれを光学の書で徹底的に説明した。しかし、これを説得力のある方法で証明するために何かを述べよう：光が直線で進むという事実は、穴を通って暗室に入る光の中ではっきりと観察される...入射光は空気を満たす塵の中ではっきりと観察可能である。

彼は「光は透明な物体を直線でのみ通過する」という推測を、光線の横に真っ直ぐな棒や張った糸を置くことで実証した。これはSambursky (1975), p. 136に引用されているように、光が直線で進むことを証明するためであった。
デイヴィッド・ホックニーは、チャールズ・M・ファルコからの光学的示唆を得て再発見したカメラ・オブスクラを使用した肖像画技法の可能性のある源としてアルハゼンを何度も引用している。アルハゼンの光学の書であるキターブ・アル＝マナーズィルは、当時オプティカエ・テザウルス、アルハゼン・アラビスと呼ばれ、1270年には既にヨーロッパでの使用のためにアラビア語からラテン語に翻訳されていた。ホックニーはフリードリヒ・リスナーの1572年バーゼル版オプティカエ・テザウルスを引用している。ホックニーはアルハゼンを最初の明確なカメラ・オブスクラの説明として引用している
科学的方法 脚注
Sabra (2007)は、カマール・アッディーン・アル＝ファーリスィーがアルハゼンの光学の書の写本をどのように入手したかを述べている。当時それは約2世紀前のものであった：アル＝ファーリスィーの計画は高度な光学論文を書くことであったが、彼は最善の資料を使っても光学的屈折を理解できなかった。彼の師であるクトゥブッディーン・アッ＝シーラーズィーは若い頃にアルハゼンの写本を見たことを思い出し、「遠い国から」アル＝ファーリスィーに写本を入手するよう手配した。アル＝ファーリスィーは現在、アルハゼンの『光学の書』についての注釈で記憶されており、その中で虹の現象に対する満足のいく説明を見出した：太陽からの光線は空気中の雨滴の中で二重に屈折し、観察者に戻る。太陽の光からの色の屈折が、虹の色の広がりを形成する
リー・スモーリンは2013年のエッセイ「科学的方法は存在しない」で2つの倫理的原則を支持している。第一に、「我々は真実を語ることに同意し、公的証拠からの合理的議論によって統治されることに同意する」。第二に、「証拠が合理的議論から一つの見方が正しいのか別の見方が正しいのかを決定するのに十分でない場合、我々は競争と多様化を奨励することに同意する」。このようにPopper (1963), p. viiiを反響させている
科学的方法 脚注
フリーデル・ヴァイネルトは『科学者としての哲学者』（2004）で、1900年頃からの多くの著作における現実の科学的説明の基本的側面としての不変性のテーマに注目した。例えば、アンリ・ポアンカレ（1902）、エルンスト・カッシーラー（1920）、マックス・ボルン（1949および1953）、ポール・ディラック（1958）、オリヴィエ・コスタ・ド・ボーリガード（1966）、ユージン・ウィグナー（1967）、ローレンス・スクラー（1974）、マイケル・フリードマン（1983）、ジョン・D・ノートン（1992）、ニコラス・マクスウェル（1993）、アラン・クック（1994）、アリステア・キャメロン・クロンビー（1994）、マーガレット・モリソン（1995）、リチャード・ファインマン（1997）、ロバート・ノージック（2001）、およびティム・モードリン（2002）の著作。— ドイッチュは2009年のTEDトークで「変更が困難な説明の探求がすべての進歩の起源である」と宣言した
科学的方法 脚注
良い理論を構成する要素についての異なる説明：
クーン（1977）は以下を特定した：正確性、一貫性（内部的および他の関連する現在受け入れられている理論との両方）、範囲（その帰結は説明を要求されるデータを超えて拡張すべき）、単純性（混乱し孤立した現象を組織化する）、実り豊かさ（さらなる研究のため）
コリバン（2001）は単純性/簡潔性、統一/説明力、大胆さ/実り豊かさ、およびエレガンスを列挙した
ヴァイネルト（2004）は不変性の繰り返しのテーマに注目した
ホーキング（2010）：単純性/簡潔性、統一/説明力、およびエレガンスを挙げたが、実り豊かさには言及しなかった
...良い理論の基準についてのホーキングとムロディノウ：「上記の基準は明らかに主観的である。例えば、エレガンスは容易に測定できるものではないが、科学者の間で高く評価されている」。「あまりに複雑すぎる」という考えは「単純性」と結びついている：「補正係数だらけの理論はあまりエレガントではない。アインシュタインをパラフレーズすれば、理論は可能な限り単純であるべきだが、単純すぎてはいけない」See also:
「知識の社会学は『人間の思考とそれが生じる社会的文脈との関係』に関心を持つ」。したがって、この解釈では、科学の社会学は科学的思考の社会的文脈の分析に関係していると考えることができる。しかし、ほとんどの社会学者は、科学的思考が他の思考様式とは、まさにその社会的決定からの免疫性によって区別されると認めている—それが伝統ではなく理性によって支配される限り、そして合理的である限り、それは「非論理的な」社会的力による決定から逃れる」— M・D・キングは彼の論文『理性、伝統、科学の進歩性（1971）』の導入部で
京都市営地下鉄烏丸線
烏丸線（からすません）は、京都府京都市左京区の国際会館駅から同市伏見区の竹田駅までを結ぶ京都市営地下鉄の路線である。ラインカラーは緑  、路線記号は「K」。
京都市営地下鉄烏丸線 概要
京都市営地下鉄で最初に開業した路線である。1981年（昭和56年）に北大路駅 - 京都駅間が開業した。1988年（昭和63年）に京都駅 - 竹田駅間、1990年（平成2年）に北山駅 - 北大路駅間、1997年（平成9年）に国際会館駅 - 北山駅間と順次延伸されている。北大路駅 - 十条駅間は烏丸通の地下を通り、同市中心部を南北に貫いている。竹田駅付近は地上区間になっており、これは東西線を含めた京都市営地下鉄全線で唯一である。
開業当初は4両編成で運行されていたが、竹田駅への延伸開業後は全列車が6両編成で運行されている。竹田延伸開業の約2か月後から近畿日本鉄道（近鉄）京都線との相互乗り入れを行い、当初は新田辺駅まで、後に近鉄奈良駅まで直通運転区間が拡大されている。烏丸線内はすべての駅が将来の増結に対応したホーム長となっている。
2022年度は一日平均約25万人の利用があった。関西圏の地下鉄の中ではOsaka Metroの4路線（御堂筋線、谷町線、堺筋線、中央線）に次いで5番目に利用者数が多い。
京都市内の主要観光地のうち、沿線に所在するものは京都御所（今出川駅、丸太町駅）や東本願寺（京都駅、五条駅）などにとどまっており、その他の主要観光地へは地下鉄東西線や京都市バス・京都バスなどの路線バス利用となることが多い。また、沿線には以下の大学が所在している。
京都市営地下鉄烏丸線 運行形態
線内折り返し運転のほかに、竹田駅から近鉄京都線に乗り入れ相互直通運転を行っている。2025年2月22日改正ダイヤでは、昼間時間帯は1時間に8本（7分30秒間隔。線内折り返し6本、近鉄京都線新田辺駅発着2本）が運転される。全列車が国際会館駅と竹田駅間を通しで運転しており、途中駅を始発駅・終着駅とする区間列車は設定されていない。また、近鉄特急は乗り入れていない。
線内折り返し列車は、昼間は1時間あたり6本運転される。多客期（ゴールデンウィーク・行楽シーズン・祇園祭・大文字送り火）は増発される場合がある。
車両使用料の相殺のため、近鉄の車両も運用されている。駅の行き先案内や列車の行先表示器には列車種別は表示されず、黒地で「 国際会館 」「 竹田 」のように行き先のみ表示される。なお、行先表示器については、3200系には同様の表示が別途用意されているが、3220系は列車種別表示を無表示にして運行する。
近鉄京都線新田辺駅発着の列車が、昼間は1時間に2本（30分間隔）運転される。列車の行先表示器には行き先の左に種別が青地で「 普通 」と表示される。国際会館行きの場合でも、種別表示のない線内折り返し用のものに変更されず、そのまま烏丸線に直通する。
京都市営地下鉄烏丸線 運行形態
2024年3月16日のダイヤ変更までは平日夕方に近鉄宮津発国際会館行き普通が1本運転されていた。近鉄宮津発のみで逆の国際会館発近鉄宮津行きはなく、近鉄の車両による運行だった。
近鉄奈良駅発着の急行が朝夕時間帯に運転される。烏丸線内は各駅に停車し、近鉄線内は急行停車駅に停車する。列車の行先表示器には左側に種別が橙地で「 急行 」と表示されるが、国際会館行きの場合は竹田駅到着時に種別表示のない線内折り返し用の表示に変更される。2000年3月15日のダイヤ改正で新設。2012年3月20日のダイヤ改正で昼間時間帯は1時間に2本（30分間隔）から1時間に1本（60分間隔）の運転となった。2022年12月17日のダイヤ改正で、平日は朝夕時間帯のみの運行となり、2025年2月22日のダイヤ改正で土休日も朝夕時間帯のみの運行となった。
なお、急行は近鉄の車両のほか京都市交通局の車両も充当されている。地下鉄線内でも優等列車として運転される列車に地下鉄事業者の車両が充当されているのは首都圏以外ではこの烏丸線のみである
京都市営地下鉄烏丸線 車両
20系
2021年度より、開業当初から運用している10系9編成をATOに対応した新型車両への置き換えを予定している。2017年8月31日には総合車両製作所が「高速鉄道烏丸線新造車両デザイン検討業務」を1円で受注したが、車体製造及び艤装の入札では同社は辞退し、近畿車輛が5,270,000,000円で落札した。2022年3月26日から運行開始した。運行範囲は10系と同じく、近鉄線では地下鉄線と直通運転を行う竹田駅 - 新田辺駅・近鉄奈良駅間で運行されている。
近畿日本鉄道
3200系
3220系
いずれも近鉄線直通列車のほか、車両使用料の相殺のため地下鉄烏丸線内のみの運用にも充当される。
近畿日本鉄道
京都市営地下鉄烏丸線 車両
3000系
1979年（昭和54年）、地下鉄烏丸線との相互直通運転を考慮し、3000系4両1編成が製造された。近鉄唯一のオールステンレス車体、電機子チョッパ制御車。Tc-M-Mc・Tcからなる4両編成で、Tcを解放することにより3両での運用が可能であった。
将来の相互直通運転を考慮し、運転操作はデスクトップタイプの前後操作式2ハンドルで行ない、ブレーキ指令は常用制動が電気指令式、非常制動が制動管減圧式による新しい方式で、他車との連結運転はできなかった。
相互直通運転には3200系が使用されたため、1991年（平成3年）に運転操作やブレーキ方式等を8000系等と同様のものに改造して他車と連結運転を可能とし、あわせて中間運転台を撤去して4両固定編成化された。地下鉄烏丸線に乗り入れることはなく、2012年（平成24年）に廃車された。