科学理論
このモデルは、予想された位置に天体があるかどうか将来観測することでテストでき、実際に天文学者たちは長い間にわたって惑星の位置がモデルに沿って正確に移動することを確認している。ほとんどの惑星でニュートン力学モデルによる予測が正確であるが、水星だけはわずかに不正確で代わりに一般相対性理論によるモデルを使う必要がある。
意味論という言葉は、モデルが現実世界を表現する方法を表す。モデルによる表現は、現象の特定の側面や現象間の相互作用を記述する。例えば、家屋や太陽系の縮尺模型は実際の家屋・太陽系そのものではないのは明らかであるが、家屋や太陽系のある一面は特定のある方法でのみ、その縮尺模型にも表れている。家の縮尺模型は実際の家ではないが、その家について知りたい人にとっては十分満ち足りるものであるように、現実を理解したい科学者にとっても詳細な縮尺モデルで事足りる場合もある。
多くの研究分野には、たとえば「発生生物学」のような特定の名前が付いていないこともある。名前のついた理論以外の科学的知識も、支持する証拠の量によっては高いレベルの確実性を持つと受け入れられる。また、1つの理論を支える証拠の分野は1つに限らないので、理論における学問の分類も絶対的ではない。
生物学 - 細胞説、進化論(ネオダーウィニズム)、生命の起源、粒子遺伝説(英語版)、二重相続理論、ヤング=ヘルムホルツの三色説など
化学 - 衝突理論(英語版)、気体分子運動論、ルイスの理論、分子論、分子軌道法、遷移状態理論、原子価結合法など
物理学 - 原子論、ビッグバン、ダイナモ理論、摂動論、相対論(古典力学からの置き換え)、場の量子論
地球科学 - 地球温暖化、プレートテクトニクス、月の錯視
天文学 - 恒星進化論、星雲説、恒星内元素合成
1905年にアルバート・アインシュタインは特殊相対性理論の原理を発表し、すぐに理論となった。特殊相対性理論はガリレオ相対性理論とも呼ばれるガリレイ不変性のニュートン原理と電磁場の整合性を予想するものである。特殊相対性理論からエーテルの概念を除外することで、アインシュタインは相対運動をする物体内で測定される時間の遅れと長さの収縮はほかの慣性座標系でのそれと同等であることを主張した。つまり、物体がその観測者から観測されたとき、その物体は一定の方向を持つ速さを示す。それによってアインシュタインは、当時の実験的事実を解釈するためにエーテルの力学的特性を電気力学理論で説明できるよう導入されたローレンツ変換とローレンツ収縮の理論に重複してたどり着いた。洗練された理論である特殊相対性理論からは、質量とエネルギーの等価性や、電場の視点から見た電磁場の励起が磁場から見ると異なるというパラドックスの解決などの独自の結論が得られた。
アインシュタインは慣性系・加速系問わず全ての座標系に不変原理を導入しようと試みた。
こうした誘惑は、科学研究を始める前に実験プロトコルを書き留めておくことで最小化できる。
ポパーは、理論の科学的地位の中心となる基準は、「反証可能性、または反芻可能性、または検証可能性」であると結論付けている。
宇宙物理学者のスティーヴン・ホーキングはこれに呼応して、「任意のわずかな要素しか含まない基礎的なモデルに基づいて、多くの観測結果を描写できること、そして将来の観測結果について明確な予測ができること、この2つを満たすときその理論は優れていると言える」と論じた。ホーキングはさらに機能的な論理からの必然的結果である、理論の「反証可能だが証明不可能」な性質についても踏み込んで論じ、「理論の予測と一致しない観測結果を1つでも見つけることができれば、その理論を反芻できる」と述べている。
しかし、科学哲学者や科学史家の中には、反証可能な論述のセットとしてのポパーの理論についての定義は間違っていると指摘する者もいる。その理由としてフィリップ・キッチャーは、ポパーの理論についての視点を厳密に解釈すると、1781年の天王星の発見はニュートン力学を「改ざん」することにつながったはずであり、実際はむしろ人々は天王星の軌道も未知の惑星の影響を受けていると考えるようになり、1846年に海王星が発見されたことでそれが確認されているという一連の例を挙げている。キッチャーはポパーの言う「科学は失敗可能なときにのみ成功があるという考え方には確実に何か正しいものがある」という考え方には同意している。キッチャーはまた、科学理論の中には反証できない内容も含まれており、優れた理論は創造的でもあるべきだと述べている。