Alle teorier – vitenskapelige eller ikke – starter med et problem. De tar sikte på å løse det ved å bevise at det som ser ut til å være “problematisk” ikke er det. De gjenoppgir conundrummet (et forvirrende og/eller vanskelig problem), eller introduserer nye data, nye variabler, en ny klassifisering eller nye organiseringsprinsipper. De innlemmer problemet i en større mengde kunnskap, eller i en formodning (“løsning”). De forklarer hvorfor vi trodde vi hadde et problem på hånden – og hvordan det kan unngås, oppheves eller løses.

Vitenskapelige teorier innbyr til konstant kritikk og revisjon. De gir rett og slett nye problemer underveis i prosessene. De er bevist feilaktige og erstattes av nye modeller som gir bedre forklaringer og en mer dyp forståelse – ofte ved å løse disse nye problemene. Fra tid til annen utgjør etterfølgingsteoriene et brudd med alt kjent og gjort til frem til da. Disse seismiske krampene er kjent som et «paradigmeskifte». Når det generelle oppfatningen eller standarden til hvordan vi kollektivt ser på noe endrer seg. 

I motsetning til utbredt oppfatning – også blant forskere – handler vitenskap ikke bare om “fakta”. Det handler ikke bare om å kvantifisere, måle, beskrive, klassifisere og organisere “ting” (enheter). Vitenskapen er ikke engang opptatt av å finne ut “sannheten”. Vitenskap handler om å gi oss begreper, forklaringer og spådommer (samlet kjent som “teorier”) og dermed gi oss en forståelse av vår verden.

Vitenskapelige teorier er allegoriske eller metaforiske. De dreier seg om symboler og teoretiske konstruksjoner, begreper og materielle forutsetninger, aksiomer og hypoteser – de fleste av dem kan ikke, selv i prinsippet, beregnes, observeres, kvantifiseres, måles eller korreleres med verden “der ute”. Ved å appellere til fantasien vår, avslører vitenskapelige teorier det en kan kalle “virkelighetens stoff”.
Som ethvert annet kunnskapssystem har vitenskapen sine fanter, kjettere og avvik.

Instrumentalister insisterer for eksempel på at vitenskapelige teorier utelukkende skal være opptatt av å forutsi resultatene av passende utformede eksperimenter. Deres forklarende krefter har ingen konsekvens. Positivister tilskriver mening bare til utsagn som omhandler det observerbare og observasjoner.

Instrumentalister og positivister ignorerer det faktum at spådommer er avledet fra modeller, fortellinger og organiserende prinsipper. Kort sagt: det er teoriens forklarende dimensjoner som avgjør hvilke eksperimenter som er relevante og hvilke som ikke er det. Prognoser – og eksperimenter – som ikke er innebygd i en forståelse av verden (i en forklaring) utgjør ikke vitenskap.

Gitt, spådommer og eksperimenter er avgjørende for veksten av vitenskapelig kunnskap og for å vinne ut av feilaktige eller mangelfulle teorier. Men de er ikke de eneste mekanismene for naturlig seleksjon. Det er andre kriterier som hjelper oss å bestemme om vi skal adoptere og sette tillit til en vitenskapelig teori eller ikke. Er teorien estetisk (for eksempel parsimonisk), logisk, gir den en fornuftig forklaring og viderefører den vår forståelse av verden?

Reduksjonister og emergentister ignorerer eksistensen av et hierarki av vitenskapelige teorier og metaspråk. De tror – og det er en artikkel om tro, ikke vitenskap – at komplekse fenomener (som menneskesinnet) kan reduseres til enkle (som fysikk og kjemi i hjernen). Videre er reduksjonen i seg selv en forklaring og en form for relevant forståelse for dem. Menneskelig tanke, fantasi, fantasi og følelser er ikke annet enn elektriske strømmer og spor av kjemikalier i hjernen, sier de.

Holister derimot nekter å vurdere muligheten for at noen fenomener på høyere nivå faktisk kan reduseres helt til basekomponenter og primitive interaksjoner. De ser bort fra at reduksjonisme noen ganger gir forklaringer og forståelse. Egenskapene til vann, for eksempel, kommer frem fra dets kjemiske og fysiske sammensetning og fra samspillet mellom dets bestanddeler atomer og subatomære partikler.

Fortsatt er det en generell enighet om at vitenskapelige teorier må være abstrakte (uavhengig av spesifikk tid eller sted), intersubjektivt eksplisitte (det som inneholder detaljerte beskrivelser av emnet i entydige vilkår), logisk sterke (gjøre bruk av logiske systemer som er delt og akseptert av utøvere i feltet), empirisk relevante (tilsvarer resultater fra empirisk forskning), nyttige (i å beskrive og / eller forklare verden), og gi typologier og spådommer.

Fortsatt er det en generell enighet om at vitenskapelige teorier må være abstrakte (uavhengig av spesifikk tid eller sted), intersubjektivt eksplisitte (inneholde detaljerte beskrivelser av emnet i entydige vilkår), logisk strenge (gjøre bruk av logiske systemer som er delt og akseptert av utøvere i feltet), empirisk relevante (tilsvarer resultater fra empirisk forskning), nyttige (i å beskrive og / eller forklare verden), og gi typologier og spådommer.
En vitenskapelig teori bør ty til primitiv terminologi, og alle dens komplekse begreper og begreper generelt bør defineres i disse udelelige begrepene. Den bør tilby et kart utvetydig og konsekvent koble operasjonelle definisjoner til teoretiske konsepter.

Operasjonsdefinisjoner som kobles til det samme teoretiske konseptet, skal ikke motsi hverandre (være negativt korrelert). De bør gi enighet om måling utført uavhengig av eksperimenter. Men undersøkelse av teorien om dens implikasjon kan fortsette selv uten kvantifisering.
Teoretiske konsepter trenger ikke nødvendigvis være målbare, kvantifiserbare eller observerbare. Men en vitenskapelig teori skal ha råd til minst fire nivåer av kvantifisering i dens operasjonelle og teoretiske definisjoner av begreper: nominell (merking), ordinal (rangering), intervall og forhold.

Som vi sa, er vitenskapelige teorier ikke begrenset til kvantifiserte definisjoner eller til et klassifiseringsapparat. For å kvalifisere som vitenskapelige må de inneholde uttalelser om forhold (hovedsakelig årsakssammenheng) mellom begreper – empirisk støttede lover og / eller proposisjoner (uttalelser avledet fra aksiomer/ grunnleggende regler).

Filosofer som Carl Hempel og Ernest Nagel ser på en teori som vitenskapelig hvis den er hypotetisk deduktiv. For dem er vitenskapelige teorier sett med innbyrdes relaterte lover. Vi vet at de er innbyrdes relatert fordi et minimum antall aksiomer (grunnleggende regler) og hypoteser gir, i en ubønnhørlig deduktiv sekvens, alt annet kjent i feltet teorien gjelder.
Forklaring handler om retrodiksjon – å bruke lovene for å vise hvordan ting skjedde. Prediksjon bruker lovene for å vise hvordan ting vil skje. Så når det gjelder å forså noe, så ses forståelse som forklaring og prediksjon kombinert.

William Whewell forsterket dette noe forenklede synspunktet med sitt prinsipp om “samvittighet av induksjoner”. Ofte observerte han induktive forklaringer av forskjellige fenomener uventet til en underliggende årsak. Dette er hva vitenskapelig teoretisering handler om – å finne den vanlige kilden til det tilsynelatende separate.

Dette allmektige synet på den vitenskapelige innsatsen konkurrerer med en mer beskjeden, semantisk skole for vitenskapsfilosofi.
Mange teorier – særlig teorier med bredde, bredde og dybde, som Darwins evolusjonsteori – er ikke deduktivt integrert og er veldig vanskelige å teste (eller forfalskes) eller skape noe endelighet til. Forutsigelsene deres er enten knappe eller tvetydige.

Vitenskapelige teorier, som et semantisk syn, er sammenslåing av virkelighetsmodeller. Disse er empirisk meningsfulle bare i den grad de er empirisk (direkte og derfor semantisk) anvendelige på et begrenset område. En typisk vitenskapelig teori er ikke konstruert med forklarende og prediktive mål i tankene. Tvert imot: valget av modeller innlemmet i det dikterer den endelige suksessen med å forklare universet og forutsi resultatene av eksperimenter.