普通天文學/科學方法
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科學思想的結果在塑造當今世界方面發揮了重要作用。這不僅是因為科技在我們生活中產生的影響，還因為科學給我們的思維方式帶來的改變。科學思維已經滲透到我們生活的方方面面，從根本上改變了我們看待世界的方式。正是科學的“思維方式”，即科學方法，構成了它的核心。雖然“科學思想”或“科學”有時被用來指代整個科學理論和知識體系，包括化學、生物學、物理學等等，但嚴格來說，科學一詞只指檢驗這些理論和思想的過程。
科學方法是基於物理證據進行調查和獲取新知識的基礎。科學家利用觀察、假設和邏輯來提出對自然現象的理論解釋。這些理論可以被實驗重複驗證的預測是開發新技術的依據。
雖然科學進步通常被描述為一個線性方案，它允許單個科學家從相對無知的狀態過渡到知識狀態，但科學方法實際上比這複雜得多。科學方法不是食譜。它需要智慧和想象力。科學不是對分步指令的毫無生氣的執行，而是一個富有創造力和靈感的過程。在過去的半個世紀裡，科學哲學家、歷史學家和社會學家建立了一個更完整的模型，描述了科學實際上是如何被實踐的。
對科學進步的現代描述更加重視科學共同體的作用。一個人孤立地工作是不可能從事科學研究的。這是因為同行評審作為糾正錯誤、偏差和自身利益的一種手段發揮著核心作用。人性阻止了即使是最善意的科學家在孤立工作時做任何事情，除了證實他們先入為主的想法。因為科學與一個共同體緊密相連，所以進步通常是零散的，同時從許多階段和不同的方向進行。
在一個新的科學探索領域，科學進步起初是緩慢的。研究人員努力尋找對其研究領域如何運作的基本描述。這種探究的動機是對現實中表現出的一些有趣現象的觀察。科學家在一個發展中的領域進行的觀察和實驗通常由科學家的興趣和便利性決定。科學家們沒有成功的實驗傳統，也沒有多少共同點。正因為如此，科學的新追求缺乏方向，缺乏一個能夠團結科學家並規定科學研究方向的廣泛共同基礎。
隨著新領域的進步，一組潛在的原則開始紮根並獲得廣泛認可。這些原則成為該新領域科學家的共同基礎，即正規化的基礎。有了正規化，研究人員在解釋新實驗結果時就不再需要從頭開始了。相反，他們面向在一個共同正規化下工作的專業受眾，並在該正規化的背景下描述他們的工作。他們不再在工作方向上毫無引導——正規化決定了哪些實驗可能有助於進一步探索其領域的問題。因此，已建立的正規化是追求科學的極其寶貴的資產。
在建立的正規化存在的情況下，科學研究的正常過程開始了。科學家們透過制定基於其正規化的理論以及進行檢驗這些理論並進一步闡明範式的相關觀察來尋求澄清其研究領域的理解。這些觀察使人們對正規化有了更深入的瞭解，並檢驗了理論和正規化與現實的一致性。這些理論能夠識別正規化和自然界中以前未曾見過的細節，並指導新觀察的方法。
對於科學進步的正常過程，這些方法非常有效。然而，在某些情況下，一個科學學科可能建立在一個根本錯誤的正規化之上。這帶來了一個問題，因為一個學科背後的正規化受到該學科從業人員的高度重視。在文藝復興時期的科學革命期間，天文學就是這種情況。從亞里士多德時代起，人們就認為地球是宇宙的中心，其他一切都在圍繞它做圓周運動。最終，對行星位置的觀察使亞里士多德的模型與現實不符。隨著時間的推移，修改亞里士多德的正規化以符合觀察結果變得越來越困難。一個新的、完全不同的正規化的可能性變得越來越有吸引力，日心宇宙的新思想開始紮根。
幾乎總是有一些觀察結果無法用現有的科學理論來解釋，但知識和理論之間的差距本身不足以產生正規化轉換。在《科學革命的結構》中，庫恩聲稱，科學革命只有在該領域的支配性正規化處於危機狀態時才有可能。只有當正規化相關的思想與觀察結果不可調和時，追求完全新的解釋才開始變得合理。
當科學家考慮理論時，無論是作為新正規化的候選者還是作為現有正規化的闡述，他們都會根據多年來被證明與有用性相關的幾個標準來評估理論。這些標準由科學哲學家卡爾·波普爾在他的著作《科學發現的邏輯》中描述。
科學的中心目標是產生與現實一致的理論。科學透過檢驗理論的有效性，並在觀察結果與理論不符時拋棄或修改理論來實現這一目標。使用這種方法要求理論具有可證偽性。為了使一個理論具有科學性，它必須與現實的可觀察方面相關。至少在原則上，必須能夠進行與該理論邏輯不符的觀察。換句話說，該理論必須做出可以被一組觀察結果檢驗的非平凡預測。如果科學家發現一個理論的預測是錯誤的，那麼該理論就被證偽了。科學理論的一個核心屬性是它們永遠無法被證明，但最終可以被證偽。這一事實使得在科學檢驗一個理論之前，它必須做出具體的、有用的預測。
對可證偽性的需求意味著需要做出明確預測的理論。做出強烈預測的理論被稱為具有很高的預測能力。具有高預測能力的理論會做出大膽、明確且可檢驗的預測。具有高預測能力的理論在科學中更受重視，因為它們更容易被證偽。科學家認為，儘管有強有力的預測，但尚未被證偽的理論更可靠，而做出較少預測或較不大膽預測的理論往往會受到更多懷疑。
科學理論必須具有強預測能力的要求導致了一個令人驚訝的觀點，即應該選擇一個看似不可能的理論而不是一個看似合理的理論。這是因為不可能的理論所做出的主張更為大膽，更容易被證偽。為了取得成功，科學理論必須做出一個在其他情況下不會預期的預測。如果一個理論做出一個看似荒謬的主張，結果卻證明是正確的，那麼該理論就得到了很好的支援。這種透過建立和檢驗模型預測來發展科學思想的機制是科學的基礎。
科學理論的最後一個要求是它們必須儘可能簡單，同時仍然準確地描述自然。這一要求由英國邏輯學家和方濟各會修士奧卡姆的威廉著名地提出。他用拉丁語陳述了這一要求，即
- Numquam ponenda est pluritas sine necessitate,
翻譯過來大致是
- 斷言不應無必要地被增多。
這條格言廣為人知，被稱為奧卡姆剃刀。這是一個非常有用的原則，但也是科學中最被誤用的教條之一。
奧卡姆剃刀警告我們，當兩個理論做出相同的預測時，依賴較少假設的理論更有可能是正確的。剃刀基於這樣一個原則，即現實不太可能符合我們的預設。在沒有證據的情況下，通常明智的做法是不進行推測。
在建立理論或區分競爭理論時，科學家依賴兩種不同的推理型別：歸納推理和演繹推理。
歸納推理是從特殊到一般。它涉及進行觀察並在觀察的基礎上建立概括。例如，你可能一年每天都觀察日出，你會注意到太陽每次或多或少都在東方升起。你可能會得出結論，太陽總是從東方升起。歸納推理涉及從有限的資訊樣本中得出結論。你無法知道太陽明天是否不會從西方升起。儘管如此，隨著觀察的持續，一種模式將變得明顯，並且年復一年的觀察使得人們不得不相信太陽必須總是從東方升起。如果模式保持非常一致，即使潛在的原因不明確，它也可以被認為是可靠的。如果曾經提出一個理論預測太陽將永遠從東方升起，那麼該理論將得到很好的支援。另一方面，如果一個理論預測太陽有時會從東方升起，有時會從西方升起，那麼即使該理論在嚴格意義上沒有被證偽，觀察也會對其不利。請注意，歸納推理有可能（儘管不太可能）否定正確的理論或支援錯誤的理論。雖然它是科學中一種強大且必不可少的工具，但當基於非常有限的觀察樣本時，必須對歸納推理持懷疑態度。
演繹推理是從一般到特殊。它基於邏輯論證（三段論）。下面提供了作者劉易斯·卡羅爾發明的演繹示例
- 所有的獅子都是兇猛的。
- 有些獅子不喝咖啡。
- 因此，有些兇猛的生物不喝咖啡。
與歸納推理不同，如果你的假設正確並且應用了正確的邏輯，那麼演繹推理是完全可靠的。因為演繹推理在使用良好的假設和適當的方法時絕對可靠，所以很容易過分信任基於演繹推理做出的斷言。必須記住，這些斷言也需要仔細檢查，以確保假設是好的，推理是有效的。實際上，演繹推理與歸納推理一樣容易出錯。只是錯誤的來源不同。
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