תאוריה מדעית

תאוריה מדעית היא הסבר של היבט של עולם הטבע והיקום שנבדק ואושש שוב ושוב בהתאם לשיטה המדעית, תוך שימוש בפרוטוקולים מקובלים של תצפית, מדידה והערכה של תוצאות. במידת האפשר, תאוריות נבדקות בתנאים מבוקרים בניסוי. בנסיבות בהן לא ניתן לבצע ניסויים, תאוריות מוערכות באמצעות עקרונות של אבדוקציה. תאוריות מדעיות מבוססות עמדו בבדיקה קפדנית ומגלמות ידע מדעי.
תאוריה מדעית שונה מעובדה מדעית או מחוק מדעי בכך שתאוריה מסבירה "למה" או "איך". עובדה היא תצפית פשוטה ובסיסית, בעוד שחוק הוא הצהרה (לעיתים קרובות משוואה מתמטית) על קשר בין עובדות. לדוגמה, חוק הכבידה של ניוטון הוא משוואה מתמטית שניתן להשתמש בה כדי לחזות את המשיכה בין גופים, אך אין זו תאוריה שמסבירה "כיצד" פועל כוח הכבידה. סטיבן ג'יי גולד כתב כי "...עובדות ותאוריות הן דברים שונים, לא שלבים בהיררכיה של ודאות גוברת. עובדות הן הנתונים של העולם. תאוריות הן מבנים של רעיונות שמסבירים ומפרשים עובדות."
תאוריות מדעיות מסבירות מדוע משהו קורה, בעוד שחוקי המדע מתארים מה קורה. המשותף לשני הדברים הוא קיום מתמשך של תחזיות מוצלחות
משמעות המונח "תאוריה מדעית" (לעיתים קרובות אומרים "תאוריה" לשם קיצור) כפי שהיא משמשת בדיסציפלינות המדע, שונה באופן מהותי מהשימוש העממי הנפוץ במנוח "תאוריה". בדיבור יומיומי, "תאוריה" יכולה לרמוז על הסבר המייצג ניחוש לא מבוסס וספקולטיבי, שיש סיכוי סביר שאינו נכון, מונח זה דומה יותר במדע למונח היפותזה ראשונית. לעומת זאת במדע המונח תאוריה מתאר הסבר שנבדק ומקובל כתקף בצורה רחבה.. המונח תאוריה יכול לשמש גם בתחומים אחרים כמו פילוסופיה, מחשבה מדינית או מתמטיקה ובתחומים אלה יש לו משמעות שונה מזו שיש למונח תאוריה מדעית.
כוחה של תאוריה מדעית קשור למגוון התופעות שהיא יכולה להסביר ולפשטותה. ככל שנאספות ראיות מדעיות נוספות, תאוריה מדעית עשויה להשתנות ובסופו של דבר להידחות אם לא ניתן להתאים אותה לממצאים החדשים; בנסיבות כאלה, נדרשת תאוריה מדויקת יותר.
תאוריות מסוימות מבוססות כל כך עד כי לא סביר שהן ישתנו מהותית. לדוגמה, תאוריות מדעיות כמו אבולוציה, תאוריה הליוצנטרית, תאוריית התא, תאוריית טקטוניקת הלוחות, התאוריה הבקטראילית של מחלות וכו'. תאוריות אלה לא רק נבדקו שוב ושוב במספר רב של ניסויים על ידי מדענים, באמצעות שיטות מחקר שונות, אלא גם שימשו כבסיס לפיתוחים בתחומי טכנולוגיה, הנדסה ורפואה.
חלק מהתאוריות הן במעמד של קונצנזוס מדעי. תאוריה כזו מוסכמת על הקהילה המדעית בתחום מסוים של מחקר מדעי. בהקשר הזה המונח קונצנזוס משמעו הסכמה רחבה, כפי שהיא משתקפת בפרסומים המדעיים הרשמיים, בעיקר בספרי הלימוד ובמאמרים מדעיים שעברו ביקורת עמיתים, אך אין פירושו בהכרח הסכמה פה אחד על כל החוקרים בתחום המדובר. דעתם של חוקרים מתחומים אחרים על התאוריה פחות חשובה, אך לעיתים קרובות גם מדענים אלה מתסמכים על תאוריות בתחומים אחרים כבסיס לנושאי מחקר הנשענים על תחומי אחרים.
תאוריות אחרות יכולות להיות שנויות במחלוקת מדעית. הכוונה היא שמדענים מתחום מסוים מתווכחים על נכונות התאוריה. מחלוקת מדעית יסודית היא כאשר מדענים לא מסכימים על היפותזה או תאוריה מדעית מרכזית. ומחלוקת מדענית משנית - מדענים חולקים על היבט פחות מרכזי של רעיון מדעי, אם כי מדענים משני צידי הוויכוח מסכימים על ליבת הרעיון. לעומת זאת יש ויכוחים הנוגעים לתאוריות מדעיות שאינן מחלקות מדעית - מחלוקת על אתיקה של שיטות מחקר, מחלוקת על יישומי המדע או סתירה בין רעיון מדעי לנקודת מבט לא מדעית.
במקרים מסוימים, תאוריה מדעית או חוק מדעי הם לא מדויקים, אך בשל פשטותם, יכולים להיות שימושיים כקירוב בתנאים ספציפיים. דוגמה לכך היא חוקי התנועה של ניוטון, שהם קירוב מדויק מאוד לתורת היחסות הפרטית במהירויות קטנות יחסית למהירות האור.
תאוריות מדעיות ניתנות לבדיקה ויוצרות תחזיות שהן בנות הפרכה. הן מתארות את הגורמים לתופעת טבע מסוימת ומשמשים כדי להסביר ולחזות היבטים של היקום הפיזי או תחומי חקירה ספציפיים (לדוגמה, חשמל, כימיה ואסטרונומיה). בדומה לצורות אחרות של ידע מדעי, תאוריות מדעיות הן דדוקטיביות והן אינדוקטיביות, מכוונות להיות בעלות כוח ניבוי וכוח הסבר.
מדענים משתמשים בתאוריות כדי לקדם ידע מדעי - תאוריות מבוססות מסייעות לשאול שאלות חדשות, לחפש עוד תגליות או לפתח ניסויים וכדי לפתח תאוריות חדשות. כמו כן התאוריות משמשות כדי להקל על התקדמות בטכנולוגיה או ברפואה.