還元主義
地球科学は物理学に依存する、と言われることがある。例えばマントルは次のように還元的(物理還元的に)に説明することができるのだと。「惑星の核を包む、石のようだがわずかに流動的な層。鉄、マグネシウム、シリコンと酸素などミネラルを多く含むが、金属によってできている核とは対照的である」 しかし同時に地球科学は過去の出来事も扱う。惑星の構造はその星の形成の歴史に由来するため、構造の説明は一般法則の説明ではない。これは理論的な還元が不可能なことを意味する。
多くの地球科学現象は創発特性を備えている。問題はそれらの特性が還元不可能かどうかである。一部の科学者は人が認識できる範囲の法則に基づいたシンプルなモデルで創発パターンを再現しようとするが、他の科学者は洗練された数学物理学モデルで創発のパターンを再現しようとする。前者は地球科学的現象は還元できないと主張するが、後者は十分な計算能力と詳細な初期条件さえあれば、物理法則に基づいた数学モデルによって説明できると主張する。
DeVriendのような物理還元主義者は、認識可能なレベルの自己組織化は、認識できないレベルの微細なプロセスと連続体力学の法則によって起きると主張したが、しかし計算することは困難であるということが非常に大きな問題である。この議論は、物理還元主義はひとつの現実的な手法ではあるが、高次レベルの法則はそれはそれで自立的であり物理還元主義と互換性があるという事(物理還元主義の代わりに用いることができるという事)を示しているともされる。
突き詰めて考察すると、還元主義の問題は哲学の歴史と同じほどに古いともされ、古代ギリシャまで遡ることも可能だという。たとえば古代ギリシャの哲学者・自然学者らが、万物の根源(アルケー)について論じ、アルケーは水だ、土だ、などと論じたのもある意味での還元主義であるともいわれる。同じく古代ギリシャの原子論や四元素説なども、世界のすべてのものを「アトム」や「元素」に還元しようとするものであった、とも言われる。
近代においては、還元主義を生むきっかけとなった考え方は、デカルトにより1637年に刊行された『方法序説』の第5部において提示された。デカルトは、世界を機械に譬え、世界は時計仕掛けのようであり、部品を一つ一つ個別に研究した上で、最後に全体を大きな構図で見れば機械が理解できるように、世界も分かるだろう、という主旨のことを述べた。(ただし、デカルト自身は、正しく理解するためには一つたりとも要素を脱落させてはいけない、といった主旨のことも他のくだりで述べていることに注意する必要がある。)
デカルトが「分解し、網羅的に調べ、後に統合する」という考え方であったのに、後に別の人々によってこの前半の「分解」ばかりが強調され、しかも一部の要素だけに言及してそれだけで事足れりとする者が現れ、還元主義となってゆくことになった。
1961年にエルンスト・ネーゲルは還元主義を理論間の関係と定義した。