Vetenskapsteorin är den gren av filosofin som diskuterar dels sådana begrepp som är gemensamma för olika vetenskaper, dels olika specialvetenskaper.
Ett förslag till definition av termen "vetenskapsteori", baserad på den föreslagna definitionen av termen filosofi, lyder: "Vetenskapsteori innebär diskussion om vetenskap utan referenser till empiriskt underlag"[.
När det gäller begrepp som är gemensamma för de olika vetenskaperna gränsar vetenskapsteorin till mer generella filosofiska områden, framför allt epistemologi och metafysik. Vetenskapsteorin ställer till exempel epistemologiska frågor om den vetenskapliga kunskapens natur, som huruvida vetenskap är en rationell verksamhet, som ger oss tillförlitlig kunskap om världen och i vilken grad vetenskapen är påverkad av olika ideologier eller kulturer. Man ställer även mer metafysiska frågor, som exempelvis vad naturlagar är och huruvida världen är deterministisk.
Ett annat centralt vetenskapsteoretiskt område handlar om vetenskaplig förklaring: vad innebär det att vetenskapen förklarar något, och vad kännetecknar en vetenskaplig förklaring? Vetenskapsteoretiker diskuterar även det så kallade demarkationsproblemet, som behandlar vad som skiljer vetenskap från icke-vetenskap, pseudovetenskap och religion.
Till vetenskapsteorin brukar man även räkna de filosofiska problem hos de olika specialvetenskaperna. Det finns till exempel biologins filosofi och fysikens filosofi. Ett stort område inom vetenskapsteorin berör samhällsvetenskapens och humaniorans vetenskapsteori. Bör dessa vetenskaper efterlikna naturvetenskapen, eller finns det en speciell metod för dessa? Skiljer sig kunskap om människors verksamhet från kunskaper om naturfenomen? Ett annat omdiskuterat område behandlar de sociala institutionernas natur och kretsar kring begreppen sociala fakta och sociala konstruktioner. Oftast används termen vetenskapsfilosofi synonymt med vetenskapsteori, men vissa motsätter sig detta . Vid Sveriges två institutioner i vetenskapsteori bedrivs förutom vetenskapsfilosofi även rent empirisk verksamhet som vetenskapshistoria och vetenskapssociologi.
Några av de senaste decenniernas mest inflytelserika vetenskapsteoretiker är Karl Popper, Paul Feyerabend, Thomas Samuel Kuhn och Imre Lakatos. Värdet av vetenskapsteori, menar Einstein, ligger i dess förmåga att frigöra forskarens föreställningsvärld.
Vetenskapsteorins historia Vetenskapsteorins historia börjar med försokraterna som var de första, som ställde frågor om världen och gav svar på dessa som inte motiverades utifrån religion, mytologi och annan vidskepelse. Genom att ta fram teorier om världen och dess samband som inte blandade in övernaturliga förklaringar och sedan utsätta dem för kritik, granskning och diskussion utvecklades det vetenskapliga arbetssättet och man kan på god grund säga att det var då vetenskapen, som vi känner den, startade även om man tidigare sysslat med problem i fysik och matematik. I matematiken kan det nya synsättet beskrivas så att då man tidigare var nöjd med att man fått fram en formel för att bygga ett altare eller dela upp en vinst, så var nu beviset för formeln viktigt. Att filosofin börjar med Thales som menade att allt bestod av vatten kan ha avskräckt en och annan student, men den metod som användes, att ta fram en djärv hypotes och utsätta den för skarp kritik så att en bättre hypotes kan uppstå ur spillrorna, skulle komma att visa sig vara den grund som byggde den västliga civilisationen med dess vetenskap och teknologi.
Det deduktiva vetenskapsidealet har sin början i Euklides Elementa där han beskriver hur man ur ett fåtal antaganden som är uppenbara för var och en kan härleda mängder av satser i geometrin som var och en kan härledas tillbaka till grunden. Euklides geometri kom att innebära en stor intellektuell upplevelse om sann och ren vetenskap för många unga intellektuella som genom århundraden försökt att förverkliga deduktiva system på andra områden än geometrin. Ett exempel på politikens område är Thomas Hobbes Leviathan.
Francis Bacon var måhända den första mer renodlade vetenskapsteoretikern. I hans viktigaste vetenskapsteoretiska verk ger Bacon många argument för att gå metodiskt till väga i vetenskaplig verksamhet. Den metod han själv förespråkar är induktion. Bacons induktion är mer komplicerad och nyanserad än sitt rykte, men det är inte helt oförskyllt som Popper använt honom som modell för "Den naive induktivisten". Novum Organum, samt den mer skönlitterära Nya Atlantis, innehåller många beskrivningar av de tekniska och samhälleliga landvinningar som kan nås om man ägnar tid och kraft åt vetenskapen och använder sig av metod. Bacons egen metod, induktionen, har fått dåligt rykte och används inte i den form han beskrev, däremot har vetenskaplig metod kommit att genomsyra vetenskapligt arbete, de flesta universitetsutbildningar har en eller flera kurser i vetenskaplig metod, och vetenskapen har också bidragit till en teknisk utveckling som givit sjukvård och andra tekniker som vi skulle ha svårt att klara oss utan. Bacons stora dröm om en metod som är så utförlig att den kräver varken intelligens eller kreativitet hos utövaren har dock inte uppstått, inte heller gick det att ta fram all nödvändig vetenskap på några år som han trodde att det skulle gå.
Den brittiska empirismen bebådades av Francis Bacon men grundlades av John Locke som menade att all kunskap kom från sinneserfarenheter, utvecklades av George Berkeley som argumenterade för att endast sinnesimpressioner existerar, idealism, och fullbordades av David Hume som fullt ut drog de logiska konsekvenserna av empirismens premisser. En av dessa konsekvenser utmynnar i Humes kritik av orsak-verkanrelationen som leder till en stark kritik av induktion som en del av den vetenskapliga metoden. I och med att det inte finns något direkt logiskt samband mellan orsak och verkan och genom att det inte finns någon sinneserfarenhet av sambandet mellan orsak och verkan finns det inte någon grund för att säga att orsak följer efter verkan annan än vanan. Av iakttagelsen att en hund kommer på sin ägares kommando ett stort antal gånger, kan man inte dra slutsatsen att den alltid kommer då den kommenderas, och inte heller att dess ankomst alltid beror på att den har blivit kommenderad. Det ökande intresset för komplexitet i dagens forskning innebär, att frågan om induktion eller deduktion blivit mindre aktuell. Varje iakttagelse skulle kunna sättas in i, eller härledas ur, flera teorier. Problemet för forskaren är att genom en intuitiv process bestämma sig för vilka teorier som är relevanta för just henne, och hon får räkna med en fruktbar kritisk granskning av sina val.
Nittonhundratalets vetenskapsteori kan sägas ha sin början redan i slutet av artonhundratalet med Gottlob Frege. Frege behövde att exaktare språk än tyska för att kunna arbeta med komplicerade matematiska bevis. För att lösa detta skapade han den moderna symboliska logiken. I nittonhundratalets början kom man till insikt om hur logikens verktyg kunde revolutionera filosofin, det banbrytande exemplet var Bertrand Russell med uppsatsen "On Denoting". I Österrike förenas positivism och logik till logisk positivism, där influenser kommer från den brittiska empirismen och Freges symboliska logik som utvecklats och förmedlats av Bertrand Russell och Ludwig Wittgenstein. De mest berömda logiska positivisterna kan sägas vara Wienkretsen där idag Rudolf Carnap framstår som mest intressant. Wienkretsen är kanske mest berömd för sitt stora motstånd mot all metafysik och de menade att en utsaga om världen som inte kan verifieras är meningslös. Den logiska positivismen kom under nittonhundratalet att utstå mer och mer kritik, i och med att sociologisk och psykologisk forskning fick högre vetenskaplig status, trots att sådan forskning enligt positivistiskt synsätt inte alltid är verifierbar.
Karl Poppers kritik av logisk positivism bygger på att observationssatser är teoriberoende och Popper förnyar David Humes kritik av induktion som vetenskaplig metod. Han presenterar en alternativ vetenskapsteori, som han kallar för kritisk rationalism, men som också benämns falsifikationism. För Popper kan en utsaga om verkligheten godkännas som vetenskaplig om den är möjlig att falsifiera, det vill säga om man kan tänka sig ett experiment vars resultat skulle kunna visa att utsagan var falsk. En utsaga som aldrig skulle gå att falsifiera är inte vetenskaplig.
Thomas Samuel Kuhn för i sin De vetenskapliga revolutionernas struktur in sociala aspekter i vetenskapsteorin. Den logiska positivismen utgick från att vetenskapen kunde logiskt byggas från observationer oberoende av vetenskapens sociala liv. Kuhn menar att sociala aspekter ofta påverkar valet mellan olika vetenskapliga hypoteser och visar med historiska exempel att så ofta varit fallet. Ofta har till exempel nya banbrytande teorier tagits fram av unga forskare som motarbetats av äldre vetenskapsmän som inte ändrar sig oberoende av bevis. Detta beskriver Kuhn på samma gång som han presenterar sin teori för paradigmskifte, som bygger på ett typfall på hur vetenskap ska bedrivas, där normalvetenskap enligt rådande teorier avbryts och går in i ett revolutionärt skede när alltför många anomalier uppträder. Vetenskapen sägs då ha övergått i ett nytt paradigm. Kuhns teori för paradigmskifte var under en period mycket populär, men det idag verkligt bestående bidraget är att han förde in studiet av det sociala i vetenskapsteorin samt att han använde exempel och argument från vetenskapshistoria.
Efter Thomas Samuel Kuhn är vetenskapsteorin inte lika homogen. En huvudfåra förvaltar arvet från den Logisk positivismen, utan dess nackdelar (protokollsatser, verifikationsteori) men med dess fördelar (empirism, logisk noggrannhet), kombinerat med den hypotetisk-deduktiva metoden. Poppers idéer lever och utvecklas, Alan Musgrave och David Miller är de två intressantaste nutida popperianerna. Historiska argument är vanliga och i många länder är det vanligt med avdelningar för vetenskapsteori och vetenskapshistoria skilda från avdelningarna för filosofi. Studier av de sociala aspekterna av vetenskap och forskning lever och frodas. Feministiskt grundad vetenskapsteori är ett utskott på vetenskapsteorins träd. En trend inom vetenskapsteorin är ett ökat fokus på specialvetenskapernas filosofi, till exempel biologins filosofi, matematikens filosofi eller kvantmekanikens vetenskapsfilosofiska problem.
En viktig vetenskaplig utveckling sker i dag utifrån en ökande medvetenhet om att en orsak kan ge komplexa verkningar och att en verkan kan ha komplexa orsaker. Komplexitetsforskningen kan härledas till Henri Poincaré, som i nittonhundratalets början presenterade en matematisk lösning av trekropparsproblemet, d.v.s. hur man kan beräkna rörelser hos tre himlakroppar som alla påverkar varandra genom gravitation och centrifugalkraft. Detta anses utgöra början av kaosforskningen (enkelt uttryckt, studiet av dynamiska system vars komponenter påverkar varandra och systemet på ett icke-lineärt sätt). I sådan forskning, numera hellre kallad komplexitetsforskning, är det inte fråga om att välja "rätt" teori, utan snarare att göra ett intuitivt val av de bästa teorierna för att komma "på spåret". Under forskningens gång kan man vara tvungen att modifiera sin strategi. Denna forskning lämpar sig för en tvärvetenskaplig ansats och insatser från olika forskningsdiscipliner i form av ett forskarlag. Studier kring komplexitet och holistisk forskning finns vid bland annat flera franska universitet och vid Santa Fe Institute i USA.
Inriktningar och frågekomplex Vetenskaplig metod Se huvudartikel: Vetenskaplig metod