普通天文学/科学方法
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科学思想的结果在塑造当今世界方面发挥了重要作用。这不仅是因为科技在我们生活中产生的影响，还因为科学给我们的思维方式带来的改变。科学思维已经渗透到我们生活的方方面面，从根本上改变了我们看待世界的方式。正是科学的“思维方式”，即科学方法，构成了它的核心。虽然“科学思想”或“科学”有时被用来指代整个科学理论和知识体系，包括化学、生物学、物理学等等，但严格来说，科学一词只指检验这些理论和思想的过程。
科学方法是基于物理证据进行调查和获取新知识的基础。科学家利用观察、假设和逻辑来提出对自然现象的理论解释。这些理论可以被实验重复验证的预测是开发新技术的依据。
虽然科学进步通常被描述为一个线性方案，它允许单个科学家从相对无知的状态过渡到知识状态，但科学方法实际上比这复杂得多。科学方法不是食谱。它需要智慧和想象力。科学不是对分步指令的毫无生气的执行，而是一个富有创造力和灵感的过程。在过去的半个世纪里，科学哲学家、历史学家和社会学家建立了一个更完整的模型，描述了科学实际上是如何被实践的。
对科学进步的现代描述更加重视科学共同体的作用。一个人孤立地工作是不可能从事科学研究的。这是因为同行评审作为纠正错误、偏差和自身利益的一种手段发挥着核心作用。人性阻止了即使是最善意的科学家在孤立工作时做任何事情，除了证实他们先入为主的想法。因为科学与一个共同体紧密相连，所以进步通常是零散的，同时从许多阶段和不同的方向进行。
在一个新的科学探索领域，科学进步起初是缓慢的。研究人员努力寻找对其研究领域如何运作的基本描述。这种探究的动机是对现实中表现出的一些有趣现象的观察。科学家在一个发展中的领域进行的观察和实验通常由科学家的兴趣和便利性决定。科学家们没有成功的实验传统，也没有多少共同点。正因为如此，科学的新追求缺乏方向，缺乏一个能够团结科学家并规定科学研究方向的广泛共同基础。
随着新领域的进步，一组潜在的原则开始扎根并获得广泛认可。这些原则成为该新领域科学家的共同基础，即范式的基础。有了范式，研究人员在解释新实验结果时就不再需要从头开始了。相反，他们面向在一个共同范式下工作的专业受众，并在该范式的背景下描述他们的工作。他们不再在工作方向上毫无引导——范式决定了哪些实验可能有助于进一步探索其领域的问题。因此，已建立的范式是追求科学的极其宝贵的资产。
在建立的范式存在的情况下，科学研究的正常过程开始了。科学家们通过制定基于其范式的理论以及进行检验这些理论并进一步阐明范式的相关观察来寻求澄清其研究领域的理解。这些观察使人们对范式有了更深入的了解，并检验了理论和范式与现实的一致性。这些理论能够识别范式和自然界中以前未曾见过的细节，并指导新观察的方法。
对于科学进步的正常过程，这些方法非常有效。然而，在某些情况下，一个科学学科可能建立在一个根本错误的范式之上。这带来了一个问题，因为一个学科背后的范式受到该学科从业人员的高度重视。在文艺复兴时期的科学革命期间，天文学就是这种情况。从亚里士多德时代起，人们就认为地球是宇宙的中心，其他一切都在围绕它做圆周运动。最终，对行星位置的观察使亚里士多德的模型与现实不符。随着时间的推移，修改亚里士多德的范式以符合观察结果变得越来越困难。一个新的、完全不同的范式的可能性变得越来越有吸引力，日心宇宙的新思想开始扎根。
几乎总是有一些观察结果无法用现有的科学理论来解释，但知识和理论之间的差距本身不足以产生范式转换。在《科学革命的结构》中，库恩声称，科学革命只有在该领域的支配性范式处于危机状态时才有可能。只有当范式相关的思想与观察结果不可调和时，追求完全新的解释才开始变得合理。
当科学家考虑理论时，无论是作为新范式的候选者还是作为现有范式的阐述，他们都会根据多年来被证明与有用性相关的几个标准来评估理论。这些标准由科学哲学家卡尔·波普尔在他的著作《科学发现的逻辑》中描述。
科学的中心目标是产生与现实一致的理论。科学通过检验理论的有效性，并在观察结果与理论不符时抛弃或修改理论来实现这一目标。使用这种方法要求理论具有可证伪性。为了使一个理论具有科学性，它必须与现实的可观察方面相关。至少在原则上，必须能够进行与该理论逻辑不符的观察。换句话说，该理论必须做出可以被一组观察结果检验的非平凡预测。如果科学家发现一个理论的预测是错误的，那么该理论就被证伪了。科学理论的一个核心属性是它们永远无法被证明，但最终可以被证伪。这一事实使得在科学检验一个理论之前，它必须做出具体的、有用的预测。
对可证伪性的需求意味着需要做出明确预测的理论。做出强烈预测的理论被称为具有很高的预测能力。具有高预测能力的理论会做出大胆、明确且可检验的预测。具有高预测能力的理论在科学中更受重视，因为它们更容易被证伪。科学家认为，尽管有强有力的预测，但尚未被证伪的理论更可靠，而做出较少预测或较不大胆预测的理论往往会受到更多怀疑。
科学理论必须具有强预测能力的要求导致了一个令人惊讶的观点，即应该选择一个看似不可能的理论而不是一个看似合理的理论。这是因为不可能的理论所做出的主张更为大胆，更容易被证伪。为了取得成功，科学理论必须做出一个在其他情况下不会预期的预测。如果一个理论做出一个看似荒谬的主张，结果却证明是正确的，那么该理论就得到了很好的支持。这种通过创建和检验模型预测来发展科学思想的机制是科学的基础。
科学理论的最后一个要求是它们必须尽可能简单，同时仍然准确地描述自然。这一要求由英国逻辑学家和方济各会修士奥卡姆的威廉著名地提出。他用拉丁语陈述了这一要求，即
- Numquam ponenda est pluritas sine necessitate,
翻译过来大致是
- 断言不应无必要地被增多。
这条格言广为人知，被称为奥卡姆剃刀。这是一个非常有用的原则，但也是科学中最被误用的教条之一。
奥卡姆剃刀警告我们，当两个理论做出相同的预测时，依赖较少假设的理论更有可能是正确的。剃刀基于这样一个原则，即现实不太可能符合我们的预设。在没有证据的情况下，通常明智的做法是不进行推测。
在创建理论或区分竞争理论时，科学家依赖两种不同的推理类型：归纳推理和演绎推理。
归纳推理是从特殊到一般。它涉及进行观察并在观察的基础上建立概括。例如，你可能一年每天都观察日出，你会注意到太阳每次或多或少都在东方升起。你可能会得出结论，太阳总是从东方升起。归纳推理涉及从有限的信息样本中得出结论。你无法知道太阳明天是否不会从西方升起。尽管如此，随着观察的持续，一种模式将变得明显，并且年复一年的观察使得人们不得不相信太阳必须总是从东方升起。如果模式保持非常一致，即使潜在的原因不明确，它也可以被认为是可靠的。如果曾经提出一个理论预测太阳将永远从东方升起，那么该理论将得到很好的支持。另一方面，如果一个理论预测太阳有时会从东方升起，有时会从西方升起，那么即使该理论在严格意义上没有被证伪，观察也会对其不利。请注意，归纳推理有可能（尽管不太可能）否定正确的理论或支持错误的理论。虽然它是科学中一种强大且必不可少的工具，但当基于非常有限的观察样本时，必须对归纳推理持怀疑态度。
演绎推理是从一般到特殊。它基于逻辑论证（三段论）。下面提供了作者刘易斯·卡罗尔发明的演绎示例
- 所有的狮子都是凶猛的。
- 有些狮子不喝咖啡。
- 因此，有些凶猛的生物不喝咖啡。
与归纳推理不同，如果你的假设正确并且应用了正确的逻辑，那么演绎推理是完全可靠的。因为演绎推理在使用良好的假设和适当的方法时绝对可靠，所以很容易过分信任基于演绎推理做出的断言。必须记住，这些断言也需要仔细检查，以确保假设是好的，推理是有效的。实际上，演绎推理与归纳推理一样容易出错。只是错误的来源不同。
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