Xuất phát và bùng nổ mạnh mẽ từ thời Khai sáng, khoa học ngày càng phát triển và chia ra nhiều ngành, nhiều nhánh khác nhau. Khoa học hiện đại không ngừng có những đóng góp to lớn vào đời sống xã hội con người, nhưng cho đến nay, khoa học là gì và có phải chỉ có một hay nhiều khoa học khác nhau tuỳ thuộc vào vũ trụ quan của một nền văn hoá hay một nền tảng triết học nhất định vẫn là câu hỏi thu hút rất nhiều sự quan tâm và những kiến giải khác nhau trong cộng đồng khoa học.
Trước thời Khai sáng, công việc nghiên cứu các hiện tượng tự nhiên cũng như đưa ra các định luật tự nhiên vẫn được xem như thuộc “thẩm
vận dụng triết lý thực nghiệm làm nền tảng cho kiến thức, theo đó, con người chỉ có thể tìm và hiểu biết được sự thật về sự vận hành của giới tự nhiên qua cảm nghiệm về thế giới bên ngoài chứ không từ tâm linh, niềm tin hay Thượng đế. Nền tảng khoa học phương Tây vì thế dựa trên cảm nghiệm và thực nghiệm.
Rũ bỏ quan niệm thần quyền theo đó tri thức phát sinh từ sự tiết lộ của đấng tối cao qua niềm tin và thuyết giáo, nhiều nhà tư tưởng và triết học đã tìm hiểu, nghiên cứu về sự liên hệ giữa thế giới bên ngoài và tri thức. Họ quan sát, nhận thức tự nhiên qua cảm quan, rồi từ đó, qua phương pháp quy nạp, khám phá ra các nguyên lý và định luật về tự nhiên. Do đó, tất cả các hiện tượng trong tự nhiên đều có thể giải thích và hiểu được bằng lý trí, trí tuệ suy xét. Chủ nghĩa duy lý trong thời khai sáng cho rằng sự tiến bộ của con người là kết quả của sự thu nhận và tích luỹ tri thức không ngừng.
Tiêu biểu trong giai đoạn này là các nhà khoa học, đồng thời là nhà triết học như J.Locke và F.Bacon. Theo họ, từ sự quan sát lâu dài các hiện tượng thiên nhiên, ta có thể dùng quy nạp để thiết lập định luật chung cho các hiện tượng ấy. Đây là nền tảng của sự phát triển và bùng nổ kiến thức khoa học trong nhiều ngành từ thế kỷ XVIII cho đến đầu thế kỷ XX. Nước Anh là nơi mà truyền thống khoa học thực nghiệm phát sinh và phát triển rộng rãi. Cơ học Newton là một thành tựu lớn lao của khoa học thực nghiệm quy nạp và có ảnh hưởng mạnh mẽ tới các nhà tư tưởng của thời khai sáng.
Trong giai đoạn phát triển của khoa học thực nghiệm quy nạp, nguyên nhân đưa đến cuộc cách mạng kỹ thuật – công nghệ lịch sử, còn có ảnh hưởng của hai nhà triết học R.Descartes và E.Kant.
Descartes với “triết lý cơ học” cho rằng mọi hiện tượng liên quan đến vật thể trong tự nhiên có thể hiểu được bằng lý trí: tự nhiên vận hành qua các lực đẩy và lực kéo do sự liên hệ, tác động của các vật thể rắn hay lỏng. Tất cả đều theo quy luật cơ khí chứ không theo quy luật huyền bí hay mê tín về một
đấng tối cao nào đó. Sau thời Khai sáng, triết lý này có ảnh hưởng rất lớn ở thế kỷ XIX, các ngành hoá học và nhiệt học được phát triển với giải thích cơ bản dựa vào các nguyên tử. Tuy vậy, các nhà triết học theo triết lý cơ học khó chấp nhận vật lý Newton, vì theo họ thì khó giải thích sức hút hay liên tác giữa các vật thể thông qua không gian mà không qua sự tiếp xúc của các vật thể. Tuy có những giới hạn, triết lý Decartes đã có nhiều đóng góp đáng kể vào khoa học và vẫn còn được áp dụng, ngay cả trong thời kỳ hưng thịnh của vật lý Newton.
David Hume là người đã vạch ra những khó khăn cơ bản của triết lý quy nạp thực nghiệm. Theo ông, các sự kiện xảy ra kế tiếp nhau ở thế giới bên ngoài mà ta cảm nhận cho ta ấn tượng là chúng có liên hệ nhân quả. Song, thật ra, có thể chúng không liên hệ gì với nhau, và chưa chắc là các chuỗi sự kiện ấy cũng sẽ như vậy trong tương lai. Bởi vì kinh nghiệm của chúng ta chỉ dựa vào cái gì đã qua và hôm nay, không ai có kinh nghiệm về tương lai. Dùng quy nạp qua cảm nhận thực nghiệm để thiết lập nguyên nhân và hậu quả vì thế rất đáng nghi ngờ. Tri thức, lý thuyết khoa học vì thế có thể hoàn toàn sai lầm.
Qua triết lý của I.Kant, khúc mắc trên được giải quyết ở một mức trừu tượng hơn. Kant cho rằng chúng ta có thể có nhận thức một cách tiên nghiệm (apriori) các phạm trù có sẵn trong vật thể. Song, theo ông, dù chúng ta có biết được mọi đặc tính của các vật thể và sự liên hệ giữa chúng, chúng ta vẫn không thể thực sự biết chính vật thể đó. Theo Kant, có thể giải thích hoàn toàn liên hệ giữa các vật thể bằng lý trí thuần tuý, và phương pháp khoa học có thể giải thích được tất cả thế giới hiện tượng. Ông cũng cho rằng có thể chỉ dùng lý trí thuần tuý mà chứng minh được luật sức hút và cơ học Newton.
Nhìn chung, tư tưởng duy lý với quy nạp thực nghiệm trong thời khai sáng bắt nguồn từ mục đích nhân bản. Kiến thức mà lý trí khai sáng tạo ra là để giải phóng con người bằng cách nâng con người vượt qua khỏi thế giới
giáo cũng có nguy cơ đưa đến tư tưởng và chủ nghĩa duy ý chí cực đoan nhằm tìm ra một xã hội hoàn hảo như trong lý tưởng của cách mạng Pháp. Và điều này có thể đưa đến việc áp dụng triệt để chúng trước khi biết được giới hạn của chúng. Tư tưởng thời khai sáng đã bị nhiều phong trào theo chủ nghĩa lãng mạn phản kháng. Họ chủ trương “lý trí đi ngủ” là tốt cho con người. Rousseau đã kết án văn minh và lý trí, đồng thời cổ vũ cho việc trở lại với thiên nhiên và sự hồn nhiên trong sáng để đạt trạng thái không bị tha hóa.
Phong trào lãng mạn ở Đức không quá cực đoan như lãng mạn kiểu Rousseau. Các nhà triết học lãng mạn ở Đức cố gắng kết hợp nhân bản với duy lý. Goethe là một nhà văn đồng thời là nhà triết học nhân bản. Ông cũng đặt hy vọng vào khoa học và tin là khoa học giải phóng con người. Bản thân ông muốn mình là một nhà khoa học tìm hiểu thiên nhiên vì lợi ích của nhân loại. Nếu các nhà triết học ở Đức lái triết lý khoa học thực nghiệm của thời khai sáng vào hẳn một ngã rẽ khác thì các nhà triết học trường phái lãng mạn đã mang siêu hình học trở lại triết lý khoa học. Đó là một hỗn hợp của cảm tính, huyền bí và giả thuyết bán khoa học. Mục đích của họ là kết hợp nhân bản với khoa học. Tuy nhiên, hậu quả lại đưa tới sự xuất hiện của các lý thuyết không hoàn toàn khoa học mà sau này Karl Popper gọi là nguỵ khoa học. Sự ra đời của chủ nghĩa thực chứng Popper là phản ứng lại các lý thuyết trên.
Chủ nghĩa thực chứng vẫn xem quy nạp thực nghiệm là nền tảng của phương pháp khoa học. E.Mach, nhà vật lý và triết học của trường phái cuối thế kỷ XIX ở Vienna, đã đưa triết lý thực chứng vào khoa học vật lý. Ông sử dụng chúng như một đối trọng nhằm hóa giải và chống lại siêu hình học của Kant cũng như các lý thuyết bán khoa học của phái lãng mạn. Tuy nhiên, chỉ sau thế chiến thứ I, khi một nhóm các nhà vật lý, toán học và triết học nhập thành nhóm Vienna do M.Schlick dẫn đầu thì chủ nghĩa thực chứng logic mới phát triển và có ảnh hưởng rộng rãi. Qua tuyên ngôn “vũ trụ quan khoa học
nhóm Vienna” những người này đưa ra một triết lý mới kết hợp thực chứng của Mach và logic của Russell. Trong bối cảnh chán nản hậu quả chiến tranh và các quan điểm, tư tưởng tôn giáo, chính trị đầy rẫy đè nặng trong xã hội, thực chứng logic đã được nhiều trí thức xem như là phương tiện giải thoát con người khỏi lầm than và tranh chấp. Có thể nói đây là khởi đầu của một phong trào, tập trung từ Trung Âu và phát tán ra các nước Bắc Âu, Anh và sau này là Mỹ, chống lại triết lý trừu tượng. Phong trào này trở về nguồn với những gì cơ bản, giản dị, logic, có thể kiểm nghiệm được và loại bỏ những siêu hình đã trói buộc con người.
Cốt lõi của thực chứng logic là chỉ chấp nhận những gì gọi là khoa học khi có thể quan sát hay đo được, và do đó có thể kiểm chứng. Những gì không quan sát và kiểm chứng được bị xếp vào một loại tương tự với siêu hình. Nói cách khác, những siêu hình học truyền thống, với những ước đoán trừu tượng về thế giới bên ngoài, không thể kiểm nghiệm được bằng quan sát khoa học vì thế đều vô nghĩa, vô dụng cho con người. Dùng nguyên lý cơ bản trên, các nhà triết học theo thực chứng logic như Neurath nghiên cứu về triết lý khoa học, đã phát triển một cách có hệ thống những nguyên lý để tìm hiểu thế giới tự nhiên. Một số khác như Gregory Bergman, nghiên cứu về triết lý ngôn ngữ để tiến đến một ngôn ngữ lôgic lý tưởng, hay như Rudolf Carnap, dùng phương pháp chính thống của logic toán học để tìm ra một ngôn ngữ hoàn toàn khoa học nhằm thể hiện được thế giới thiên nhiên bên ngoài. Các nhà toán học Kurt Godel, Peter Frank cũng dùng lý luận về tinh thần để tìm hiểu giới hạn của logic.
Triết lý thực chứng logic có ảnh hưởng đến một số các nhà khoa học vật lý ở thế kỷ XX như Ludwig von Mises, Werner Heisenberg và đóng góp vào việc phát triển nguyên lý bất định, không chắc chắn, sinh ra từ phân tích thực chứng logic về sự giới hạn khi vừa quan sát vị trí vừa đo động năng của
Vienna. Nhưng triết lý này cũng là khuynh hướng đối lập chính chống lại thuyết nguyên tử vào đầu thế kỷ XX. Các môn đồ của thực chứng logic cho là thuyết nguyên tử không phải là khoa học thực sự bởi vì các nguyên tử không thể quan sát được. Và vì thế không thể kiểm chứng (với những kỹ thuật có thể hình dung vào thời đó).
Tuy nhiên, khi thuyết về hạt tử “quarks” ra đời thì triết lý thực chứng không còn chỗ đứng trong vật lý, nơi mà nó đã khai sinh và được áp dụng. Theo hai nhà vật lý Murray Gell – Mann và George Zweig thì tất cả các loại hạt tử (electron, neutron, meson, proton…) đều được cấu tạo bởi vài hạt tử cơ bản giản dị mà họ gọi là quarks. Ngày nay, hầu hết các nhà vật lý đều chấp nhận lối giải thích này.
Đến đầu thế kỷ XX, người ta bắt đầu thấy rõ triết lý khoa học thực nghiệm và chủ nghĩa thực chứng là có nhiều giới hạn trong hầu hết mọi ngành. Ngay cả khi có những vật thể quan sát được, điểm then chốt của thực chứng cũng đã bị phê phán và phủ định khi nó cho là có những quan sát hoàn toàn độc lập với các lý thuyết, ý niệm và ngôn ngữ. Ngay trong vật lý học, triết lý thực chứng cũng bị xem là lạc hậu và được thay thế bởi triết lý phủ chứng của Popper.
Tuy xuất thân từ phái thực chứng, Popper đã vượt qua những khuyết điểm của phái này và có nhiều đóng góp vào triết lý khoa học hiện đại. Trái với thực chứng, ông cho rằng tất cả những quan sát đều không trung tính, mà đầy lý thuyết. Ông cho rằng không có những môn đề như tâm lý, xã hội, thiên nhiên mà chỉ có các vấn đề và ước muốn của chúng ta để giải thích chúng. Đối với Popper, câu hỏi then chốt là: làm sao chúng ta có thể xác định một lý thuyết là khoa học hay không khoa học (mà ông gọi là nguỵ khoa học). Theo ông, một lý thuyết được gọi là khoa học khi nó có những điều kiện sau: Thứ nhất, có thể đưa tới chứng nghiệm theo dữ liệu. Nói khác đi, thuyết ấy phải cho cơ hội kiểm nghiệm để chứng tỏ nó là sai. Thứ hai, nó phải đưa ra được
những tiên đoán. Nghĩa là thuyết ấy phải mạnh dạn tiên đoán những hiện tượng chưa được quan sát và kiểm nghiệm.
Điều kiện thứ nhất rất quan trọng. Vì thế thuyết Popper được gọi là chủ nghĩa phủ chứng. Theo đó, ta có thể có nhiều quan sát phù hợp với lý thuyết đặt ra, song điều quan trọng là thuyết đó phải cho phép ta có thể tìm dữ kiện để chứng tỏ nó là sai. Lý thuyết chỉ thật sự khoa học khi nó liều lĩnh, táo bạo mở cửa cho nhiều cơ hội kiểm chứng, chứa nhiều thông tin với bằng chứng có thể phản biện.
Theo Popper, một lý thuyết khoa học mới chỉ xứng đáng thay thế một lý thuyết đang có khi lý thuyết mới ấy tổng quát hơn, giải thích được nhiều trường hợp mà lý thuyết cũ đã bị phủ chứng. Không dừng lại ở đó, bản thân lý thuyết mới ấy tự nó phải cho nhiều cơ hội phủ chứng. Và sau cùng, khoa học thực sự phải có những tiên đoán về các hiện tượng chưa quan sát nhưng sẽ xảy ra và có thể kiểm chứng.
Popper cũng cho rằng, khoa học phải tách rời với tất cả, ngay cả những gì liên hệ đến con người như ngôn ngữ, cảm nhận… Khoa học thực nghiệm theo hệ thống quy nạp với tri thức tiếp nhận qua cảm giác từ thời Bacon, Newton phần lớn đã dựa vào đều không đúng. Popper cố gắng xoá bỏ và thay thế nó bằng một thuyết khách quan về tri thức chủ yếu qua phỏng đoán. Cho rằng luật tự nhiên và vũ trụ là phổ quát, ông tin là lý thuyết khoa học phải cạnh tranh trong môi trường phủ chứng. Lý thuyết phải có tính chất phủ chứng, mạnh dạn cấp tiến trong tiên đoán và qua nguyên lý phủ chứng được thay thế bởi các lý thuyết nào gần với sự thật hơn. Vì thế, khoa học là một chuỗi các lý thuyết bị vượt qua để đi đến lý thuyết gần với sự thật hơn.
Quan điểm của Popper về sự phủ chứng rất được phổ biến và thường được các nhà khoa học áp dụng để bác bỏ các lý thuyết “nguỵ khoa học”. Tuy nhiên, trên thực tế, với ngay cả các lý thuyết khoa học ở các ngành đã đạt tiêu
chuẩn có thể phủ chứng cũng khó có lý thuyết nào không bị bác bỏ bởi một tập hợp quan sát trong một thí nghiệm quyết định, như Kuhn đã cho thấy.
Thuyết phủ chứng của Popper cho thấy những hạn chế sau: Thứ nhất, nếu mục đích của khoa học là làm giàu tri thức thì việc “phủ chứng” một giả thuyết là sai không cho ta thêm tri thức nhiều hơn trong khi giả thuyết khoa học đó rất có thể đúng và chấp nhận được phủ chứng là sai. Nói cách khác, phủ chứng là sai một lý thuyết không mang lại cho chúng ta điều gì mới. Thứ hai, có những xác định không thể phủ chứng (chẳng hạn, không thể xác định sự hiện hữu của một vật thể tưởng tượng). Và quan trọng hơn, Popper tự mâu thuẫn về vấn đề quy nạp. Một mặt, ông không cho rằng những chứng cứ thực nghiệm có thể củng cố giả thuyết khoa học bằng phương pháp quy nạp (theo ông, quy nạp là không có tác dụng). Mặt khác, ông lại dùng ý niệm “chứng thực thêm”, thật ra tương đồng với ý niệm quy nạp. Đối với Popper, những giả thuyết khoa học là tốt là giả thuyết đã được “chứng thực thêm” với các bằng chứng thực nghiệm.
Trên thực tế, nếu bác bỏ quy nạp thì đa số các lý thuyết khoa học đều sai vì bị phản biện. Để tránh bế tắc này, theo Popper, khoa học không cần dùng phương pháp quy nạp. Khoa học tiến bộ là nhờ sự cạnh tranh giữa các lý thuyết, lý thuyết nào gần với sự thật hơn thì được chấp nhận. Giả thuyết nào chứa nhiều sự thật được suy diễn từ giả thuyết, và ít sai (qua phủ chứng hay chứng thực thêm) hơn giả thuyết khác, thì được chấp nhận. Vì thế, một giả