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科学方法（英语：Scientific method）是一种获取知识的经验证据方法，自17世纪以来一直是科学发展的特征。科学方法涉及仔细观察和严格怀疑，因为认知假设（英语：cognitive assumption）可能会扭曲对观察结果的解释。科学探究包括经由归纳推理创建假说，藉实验和统计分析进行检验，并根据结果调整或放弃假说。
科学方法的核心特征包括可重复性、可证伪性、同行评议和客观性，这些特征使科学区别于其他知识获取方式（如信仰或直觉）。科学方法的过程包括做出猜想（假说性解释），从假说中得出预测作为逻辑结果，然后根据这些预测进行实验或经验观察。假说是基于在寻求问题答案时所获得的知识的猜想。假说可能非常具体，也可能很广泛。然后科学家透过进行研究或实验来检验假说。科学假说必须可被证伪，这意味着可以确定实验或观察的可能结果与从假说推断出的预测相冲突；否则，该假说无法得到有意义的检验。
虽然科学方法通常表现为一系列固定的步骤，但它代表的是一组一般原则。并非所有步骤都会在每次科学探究（英语：Scientific inquiry）中发生（也不以相同程度发生），而且它们的顺序并不总是相同。
历史
科学方法的概念经历了数个世纪的发展。1620年，弗朗西斯·培根在《新工具》中系统阐述了归纳推理的方法，主张通过系统的观察和实验获取关于自然的知识。17世纪，伽利略·伽利莱将数学描述与受控实验相结合，开创了现代物理学的研究范式。艾萨克·牛顿在《自然哲学的数学原理》（1687年）中提出了"哲学中的推理规则"，奠定了经典力学的方法论基础。
19世纪，威廉·休厄尔在《归纳科学史》（1837年）和《归纳科学的哲学》（1840年）中发展了"融合归纳"（consilience）的概念，认为科学理论的有效性可以通过来自不同领域的证据汇聚来确认。20世纪初，卡尔·波普尔在《科学发现的逻辑》（1934年）中提出了证伪主义，认为科学理论的特征在于其可证伪性，而非可证实性。1962年，托马斯·库恩在《科学革命的结构》中引入了范式和范式转换的概念，强调科学进步并非简单的线性积累，而是在常规科学和革命性突破之间交替。
1970年代，拉卡托什·伊姆雷提出了科学研究纲领方法论，以"研究纲领"（research programme）的概念替代波普尔的单个理论证伪。保罗·费耶阿本德则在其《反对方法》（1975年）中主张认识无政府主义，认为科学没有唯一正确的方法。
核心原则
科学方法建立在以下核心原则之上：
- 可重复性：科学实验和观察的结果必须能够被其他独立研究者重复验证。这是确保科学结论可靠性的基础。
- 可证伪性：由卡尔·波普尔提出，一个科学假说必须能够与可能的观测结果相冲突。如果一个假说无法被任何可能的实验证伪，则它不属于科学范畴。
- 同行评议：在科学成果发表前，由同一领域的其他专家对研究方法、数据和结论进行独立评审，以筛除错误和方法缺陷。
- 奥卡姆剃刀：在解释力相同的情况下，应优先选择假设最少的理论。
- 客观性：科学研究应当尽量减少研究者个人偏见的影响。这要求实验设计采用双盲等方法，并对数据和程序进行完整记录与公开。
过程
科学方法涉及到很多步骤，首先，需要观察大自然并且对于自然现象提出有意义的问题，然后再想出假说来解释自然现象，之后设计实验来检验这些假说，核对从这些假说所给出的预言是否正确无误。为了要防范在做实验时发生错误或误解，这些步骤必须具有可重复性。一个假说在学术界被广泛接受之前，必须先通过科学方法的严格验证，以有条有理的方式来将理论结果与实验数据互相比较。只有当理论结果和实验数据互相吻合时，这假说才能被学术界接受。涉及比较广泛学术领域的理论，可能会融合许多独立推出的假说在一起，配搭一致、相辅相成。通过严格检验的理论，又可以触类旁通，帮助形成新假说，或者设定其它假说的上下文。
科学方法的具体步骤通常可概括为：观察自然现象并提出问题 → 进行背景研究 → 形成可检验的假说 → 通过实验或观察收集数据 → 分析数据并得出结论 → 报告结果并接受同行评议。科学探究是迭代和非线性的：结论可能引发新的问题，而新证据可能迫使研究者修改甚至放弃原有的假说。
为了减少获得偏差结果的机会，科学研究通常是要越客观越好。所有测量数据与实验程序都必须详细纪录，存档于安全的数据库，并且可供适当学者共享。这样，适当学者可以仔细检查，通过复制实验来核对结果。这种行为方式，称为充分公开，容许建立这些数据在统计学的信度。
哲学基础
科学方法的哲学基础涉及认识论和科学哲学中的一系列基本问题。
- 归纳问题：由大卫·休谟于18世纪提出，指出从有限数量的观察推导出普遍规律在逻辑上缺乏严格的证明。这一休谟问题至今仍是科学哲学的核心议题。
- 杜恒-蒯因论题：一个假说不能单独接受实验检验，因为检验依赖于大量辅助假设。因此，当预测与实验不符时，无法确定是哪个假设出了问题。
- 科学实在论与反实在论：科学实在论者认为科学理论描述的是客观存在的实在；反实在论者（如工具主义者）则认为理论只是预测现象的工具。
- 库恩的范式理论：科学进步不是简单的知识积累，而是通过范式转换实现的革命性变革。不同范式的科学家之间可能存在不可公度性，即无法用统一的标准评判理论优劣。
跨学科的差异
虽然科学方法的基本逻辑在不同学科中是一致的，但具体操作方式因学科而异。在自然科学（如物理学和化学）中，研究者通常可以进行受控实验，在隔离变量条件下测试假说。在生物学中，控制实验与观察研究结合使用，随机对照试验是临床研究的金标准。
在社会科学（如经济学、心理学和流行病学）中，由于无法完全控制混杂变量，研究者更多依赖统计方法、自然实验和随机对照试验来推断因果关系。历史科学（如地质学、古生物学和天文学）无法进行实验操作，而是通过观察现有证据和回溯推理来检验假说。
在形式科学（如数学和逻辑学）中，方法完全基于演绎推理和公理系统，而非经验观察。尽管其方法与经验科学不同，数学和逻辑学为科学研究提供了不可或缺的形式工具。
批评与局限
自20世纪中叶以来，科学方法面临着来自科学哲学和科学社会学的多重批评。
- 归纳问题：休谟的质疑表明经验归纳无法为科学知识的普遍性和必然性提供逻辑基础。
- 杜恒-蒯因论题：科学假说的检验总是伴随着辅助假设，因此实验的否定结果并不必然指向所检验的核心假说。
- 理论负载：N·R·汉森在《发现的模式》（1958年）中论证，观察本身受到观察者理论框架的渗透及感知、认知的影响，因此不存在完全客观的原始数据。
- 复制危机：21世纪初以来，多个学科发现大量已发表的研究结果无法被独立复制。医学、心理学和经济学等领域尤其受到关注。
- 发表偏倚：学术期刊倾向于发表阳性结果，导致已发表的研究对真实效应大小的高估。
- 划界问题：波普尔的可证伪性标准曾被视为区分科学与伪科学的可操作标准，但库恩、拉卡托什和费耶阿本德等人的批评表明，这一划界标准过于简单。
这些批评促进了元科学（研究科学的科学）的兴起，推动了预注册、开放数据和注册报告等优化科学实践的改革措施。
参见
- 科学方法发展史
- 科学共识
- 科学证据
- 科学哲学
- 归纳推理
- 证伪主义
- 科学革命的结构
- 复制危机
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