מאז ימי יוון העתיקה, פיתחו מדענים מערכת ידע בנויה היטב, הקרויה שיטה מדעית. השיטה המדעית כוללת לפחות שלושה מרכיבים: א. מושגים מוגדרים היטב, ב. מדידות כמותיות שניתן לחזור עליהן, ג. טענות המגובות בראיות.
לשיטה מדעית מספר שלבים חיוניים. הצעד הראשון הוא איסוף ראיות, בדרך כלל יהיו אלה תצפיות או נתונים. הראיות עשויות להיות פיזיקליות, כגון סלעים שהובאו מהירח או שהן עשויות להיאסף באמצעות מכשירים כגון מדידת עוצמת האור באמצעות טלסקופ. במדע ההתייחסות אל טענות ללא ראיות התומכות בהן היא כאל ספקולציה; הן עשויות להיות נכונות או שגויות. ללא ראיות התומכות, אין דרך להוכיח או להפריך טענות שכאלה. בתחומי מדע מסוימים כגון: כימיה, פיזיקה וביולוגיה, ראיות נאספות לעתים קרובות באמצעות ניסויי מעבדה. באסטרונומיה, החוקרת גופים מרוחקים מאד, מרבית הראיות נאספות באמצעות אור או קרינה אלקטרומגנטית.
ניתוח נתונים הינו השלב השני בשיטה מדעית, במקרים רבים הוא כרוך בזיהוי תבניות. לדוגמה, ייתכן שאסטרונומים יבקשו לנתח את מיקומה של פלנטה בשמיים ויזהו סדר בתנועתה, או שהם עשויים למצוא דמיון בהרכב הכימי של כוכבים בחלקים שונים של הגלקסיה. תמיד קיים סיכוי שיתעוררו קשיים במהלך החיפוש אחר סדר כלשהו בנתונים, מפני שהנתונים לעולם אינם מושלמים; מספר התצפיות תמיד מוגבל, והן מכילות שגיאות או שאינן ודאיות. אך הרעיון של חיפוש אחר חוקיות בטבע הוא לב העשייה המדעית. ראשיתם של הגילויים נובע מסקרנות ועניין בנושא המחקר.
השלב השלישי הוא פיתוח הסבר לתוצאות שהתקבלו או נאספו. הסבר כזה נקרא השערה. לעתים קרובות הוא נקרא "השערת עבודה" כדי להדגיש כי זוהי השערה שאינה ודאית. לכל השערה מדעית אפשר להציע מבחן שיאשש או יפריך אותה. כלומר, קיימות תצפיות נוספות או ניסויים המסוגלים לחזק את ההשערה או לסתור אותה. מדענים עשויים להציע השערות שונות לאותם נתונים. ניתן לסלק את ההשערות השגויות בעזרת ניסויים שכאלה. תמיד קיים יותר מהסבר אחד עבור אוסף נתונים, זוהי כנראה אחת הסיבות לוויכוחים רבים שמדענים נוהגים לנהל! המרכיב האחרון בשיטה מדעית היא בחינה ביקורתית של השערות באמצעות תצפיות וניסויים.
אפולו 12. צולם ב- 14.11.1969.
באדיבות NASA
לעתים קרובות, רעיון מתחיל כהשערת עבודה של חוקר אחד, הוא שורד מבחנים רבים ולבסוף הופך לרעיון מקובל. השערה שנבדקה בהצלחה שוב ושוב הופכת במהלך הזמן לתיאוריה, שם זה מציין שמעמדה בקהילה המדעית גבוה מזה של השערת עבודה. המונח תיאוריה שמור בדרך כלל להשערה המכסה מגוון רחב של תופעות. נבחן לדוגמה את השערה כי אנשים הנוהגים לצפות במשך זמן רב בטלוויזיה יסבלו מעודף משקל. ייתכן שיש לך ראיות התומכות בשערה זו, אך תובנה זו לעולם לא תזכה לדרגת החשיבות של תיאוריה. מדוע? כי אנשים רבים הצופים זמן רב בטלוויזיה אינם שמנים. כנראה קיימות סיבות רבות לכך שאדם הופך שמן. התיאוריה צריכה לכסות היבטים רבים ויישומים מגוונים. דוגמה לתיאוריה מודרנית מוצלחת היא תורת היחסות של איינשטיין.
השיטה מדעית לעולם לא תוכל להבטיח את האמת, אך ניתן להשתמש בה כדי להסיק מסקנות ברמה גבוהה יותר של מהימנות, בהשוואה למידע הנמצא במערכות אחרות. ראיות מוצקות יותר מובילות למסקנות מהימנות יותר. קביעה זו איננה התרברבות גרידא, אלא מסקנה הנשענת על היסטוריה ארוכה של התפתחות מדעית. חלק מאמינותה של שיטה מדעית נובע מהמאמצים המושקעים באיסוף הראיות.
הקטע נכתב במקור על ידי Chris Impey