thumb|240px|In de Atheense school van Rafaël (1509) debatteren Plato en Aristoteles over de bron van alle kennis. Plato verwijst hierbij omhoog naar de hemelse sferen, en Aristoteles omlaag naar het aardse bestaan, als de bron van alle kennis. Wetenschapsfilosofie is een discipline van de filosofie, die zich bezighoudt met het kritisch onderzoek naar de vooronderstellingen, de methoden en de resultaten van de wetenschappen. Wetenschapsfilosofie onderzoekt de houdbaarheid en de ontwikkeling van wetenschappelijke theorieën, en vormt een deelgebied van de epistemologie. Daarbij rekent ze, behalve de natuurwetenschappen, bijvoorbeeld ook de sociale wetenschappen, de psychologie en de economie tot haar studiegebied.
Wetenschapsfilosofie heeft zowel een normatieve als een descriptieve taak. De normatieve taak leidt tot de eis van filosofische of epistemologische adequaatheid: dat een wetenschapstheorie overeenkomt met filosofische ideeën. De descriptieve taak leidt tot de eis van historische adequaatheid: dat de beschrijving overeenkomt met hoe wetenschap werkelijk bedreven wordt.
Het werk The Structure of Scientific Revolutions van Thomas Kuhn maakte dat de nadruk van de eerste taak verschoof naar de tweede.
Afbakening De wetenschapsfilosofie is nauw verwant met de epistemologie en de ontologie. Ze poogt tot een beschrijving te komen van zaken als: het karakter van wetenschappelijke uitspraken en concepten; de wijze waarop concepten worden ontwikkeld; hoe de wetenschap de natuur verklaart, voorspelt en beïnvloedt; methoden om de juistheid van informatie te bepalen; de beschrijving en de toepassing van de wetenschappelijke methode; de wijze van redeneren om tot gevolgtrekkingen te komen; en de implicaties van wetenschappelijke methoden en modellen voor wetenschap en voor de maatschappij als geheel.
Er wordt in de wetenschapsfilosofie onderscheid gemaakt naar: ontologische kenmerken: hoe of wat is het (in zichzelf)? epistemologische kenmerken: hoe is het te kennen? methodologische kenmerken: hoe is het te onderzoeken? sociaal-filosofische kenmerken: hoe beïnvloeden het onderzoek en de omgeving elkaar?
Elke vakwetenschap heeft een onderliggende filosofie, ook al wordt over die wetenschap het tegendeel beweerd. In de woorden van Daniel Dennett: Filosofie-vrije wetenschap bestaat niet; er is hooguit wetenschap waarvan de filosofische bagage zonder nadere inspectie aan boord wordt genomen.
Karakter van wetenschappelijke uitspraken en concepten De wetenschap doet aannamen over hoe de wereld is, en hoe theorie zich verhoudt tot de werkelijkheid.
Empirisme Een belangrijke plaats in de wetenschapsfilosofie wordt ingenomen door het empirisme, ofwel de opvatting dat kennis is afgeleid van hoe de wereld ervaren wordt. Wetenschappelijke uitspraken worden bepaald door, en afgeleid van de menselijke ervaring van de werkelijkheid. Wetenschappelijke theorieën worden ontwikkeld vanuit, en getoetst door experimenten en waarnemingen, volgens de wetenschappelijke methode. Zodra deze waarnemingen in voldoende mate herhaalbaar of reproduceerbaar blijken, geldt deze informatie als wetenschappelijk bewijs voor de wetenschappelijke kennis, waar de wetenschappelijke gemeenschap haar verklaringen voor de werking der dingen op baseert.
Waarnemingen zijn echter ook cognitieve handelingen. Dat wil zeggen dat er een interactie bestaat tussen de waarneming, en het menselijk begrip van de structuur van de wereld; als dit begrip van de werkelijkheid verandert, dan verandert ook de waarneming.
Wetenschappers proberen waarnemingen in een samenhangende, consistente structuur onder te brengen door middel van inductie, deductie en quasi-empirische methodes, en door gebruik te maken van essentiële, conceptuele metaforen.
Wetenschappelijk realisme en instrumentalisme Wetenschappelijk realisme, of naïef empirisme, is de opvatting dat het universum werkelijk, een op een, overeenkomt met datgene wat in wetenschappelijke uitspraken wordt gezegd. Realisten vatten elektronen, magnetische velden en dergelijke op als dingen die werkelijk bestaan. Het is naïef dan wel realistisch om een wetenschappelijk model als de werkelijkheid tout court te aanvaarden, in plaats van als (slechts) een bruikbare beschrijving van de werkelijkheid.
Tegenover het realisme staat het instrumentalisme, dat de menselijke perceptie, wetenschappelijke ideeën en theorieën niet als een vaststaand en getrouw beeld van de werkelijkheid worden opgevat, maar als bruikbare instrumenten waarmee waargenomen verschijnselen verklaard, voorspeld en gestuurd kunnen worden. Voor een instrumentalist zijn elektronen en magnetische velden niets meer en niets minder dan handige ideeën, die al of niet werkelijk kunnen bestaan. Een instrumentalist gebruikt empirische methoden slechts om aan te tonen dat theorieën consistent zijn met de waarnemingen. Het instrumentalisme is mede ontwikkeld uit John Deweys pragmatisme.
Sociaal constructivisme Sommige wetenschapsgeschiedkundigen, -filosofen en -sociologen leggen er in hun analyse de nadruk op dat wetenschappelijke theorieën hun vorm en betekenis krijgen door hun sociale en politieke context. Een belangrijke stroming binnen deze benadering is het sociaal constructivisme. Sociaal constructivisme is in zekere zin een uitbreiding van het instrumentalisme, dat ook sociale aspecten van wetenschap in de theorie betrekt. In zijn meest vergaande vorm beschouwt het sociaal constructivisme de wetenschap als een vorm van interactie tussen wetenschappers, waarin het objectieve feit weinig tot geen rol speelt. Feiten worden immers sociaal geconstrueerd. In zwakkere vormen van het sociaal constructivisme spelen sociale factoren een grote rol in de totstandkoming en acceptatie van nieuwe wetenschappelijke theorieën.
Binnen een meer uitgesproken constructivistisch standpunt schuift men het al of niet bestaan van de planeet Mars terzijde als niet ter zake doende, aangezien de wetenschap slechts beschikt over waarnemingen en theorieën die alle zijn voortgekomen uit sociale interactie. Volgens dit standpunt 'gaan wetenschappelijke uitspraken over elkaar', en een empirische toets controleert slechts of de diverse verzamelingen van sociaal geconstrueerde theorieën wel consistent zijn. Dit standpunt verwerpt het realisme. Een kritiek hierop is dat het dan moeilijk is om aan te geven waarin de wetenschap verschilt van andere disciplines, anders dan de methode.
Een zwakkere constructivistische variant zou Mars als een reëel bestaande planeet kunnen beschouwen. Alhoewel theorieën en waarnemingen het gevolg zijn van een sociaal proces, houdt dit proces wel in, dat er overeenstemming is over deze realiteit. Volgens dit standpunt 'gaan' theorieën over de werkelijke wereld. Het kernpunt is hoe deze overeenstemming verklaard wordt. Op grond waarvan kan men beweren dat de foto's van de laatste ruimtesonde in zekere zin betrouwbaarder of echter zijn dan de Romeinse mythes over Mars?
Analyse en reductionisme Analyse is het uiteenrafelen van een waarneming of theorie, in eenvoudiger concepten om het te kunnen begrijpen. Analyse is een onmisbaar middel in de wetenschap; het is in feite zelfs onmisbaar voor elke rationele onderneming. Het is bijvoorbeeld onmogelijk om de baan van een projectiel wiskundig te beschrijven, zonder een uitsplitsing te maken van aspecten als zwaartekracht, bewegingsrichting en beginsnelheid. Pas na deze analyse kan een geschikte theorie van de beweging geformuleerd worden.
Reductionisme De term wetenschappelijk reductionisme kan in verschillende betekenissen worden gebruikt. Natuurwetenschappelijk reductionisme gelooft dat alle velden van studie zich uiteindelijk lenen voor een natuurwetenschappelijke verklaring. Een historische gebeurtenis zou bijvoorbeeld in sociologische en psychologische termen verklaard kunnen worden, die op hun beurt in termen van menselijke fysiologie omschreven kunnen worden, die uiteindelijk tot scheikundige en fysische factoren kunnen worden herleid. De historische gebeurtenis is dan gereduceerd tot een fysische gebeurtenis. Deze redenering volgend was de historische gebeurtenis 'niets meer' dan een natuurkundig verschijnsel, waarbij het bestaan van de daardoor voortgebrachte 'hogere' verschijnselen wordt ontkend.
Daniel Dennett bedacht de term hebberig reductionisme ('greedy reductionism') voor de veronderstelling dat 'alle' verschijnselen op die wijze gereduceerd kunnen worden. Hij stelt dat het 'slechte wetenschap' is om verklaringen te zoeken die interessant en aantrekkelijk overkomen, in plaats van verklaringen die natuurlijke verschijnselen kunnen voorspellen.
Tegen het 'hebberig reductionisme' pleit het begrip complex systeem, de benaming voor een systeem dat meer informatie bevat dan beschreven kan worden door de analyse van zijn afzonderlijke bestanddelen. Voorbeelden zijn systemen met 'strange loops', een fractale organisatie of 'strange attractors' in de faseruimte. Bij analyse van dergelijke systemen gaat er noodzakelijkerwijs informatie verloren, omdat de waarnemer een selectie moet maken die slechts tot op zekere hoogte representatief is. Met behulp van de informatietheorie kan berekend worden hoeveel informatie verloren gaat; dit wordt bij de chaostheorie toegepast.
De basis voor wetenschappelijke uitspraken De krachtigste wetenschappelijke uitspraken zijn die met de breedste toepasbaarheid. Newtons Derde Wet — "voor elke actie bestaat er een tegengestelde, even grote reactie" is een krachtige uitspraak, want zij geldt voor elke actie, overal en altijd.
Maar wetenschappers kunnen onmogelijk elke actie in het universum hebben onderzocht, om na te gaan of er een reactie is. Hoe kunnen ze dan beweren dat de Derde Wet waar is? Ze hebben natuurlijk onnoemelijk vele acties onderzocht, en steeds konden ze een bijbehorende reactie vinden. Maar, kunnen we er zeker van zijn dat de eerstvolgende keer dat we de Derde Wet uitproberen, hij juist zal blijken?
Inductie Een mogelijke oplossing voor dit probleem is te vertrouwen op het principe van inductie. Inductief redeneren gaat ervan uit, dat als een theorie opgaat in alle waargenomen gevallen, het ook opgaat in alle vergelijkbare gevallen. Dus na het uitvoeren van een reeks experimenten die de Derde Wet blijken te bevestigen, mag men stellen dat die wet altijd opgaat.
Het is lastig uit te leggen waarom inductie over het algemeen werkt. Men kan geen gebruik maken van deductie, het gebruikelijke proces van logisch redeneren om vanuit bepaalde premissen tot een conclusie te komen, want er bestaat eenvoudigweg geen logisch mechanisme (syllogisme) dat een dergelijke conclusie mogelijk maakt. Ongeacht hoe vaak zeventiende-eeuwse biologen witte zwanen observeren, en op hoeveel locaties, er is geen deductief pad dat hen tot de conclusie kan brengen dat alle zwanen wit zijn. En dat is maar goed ook, want — zo is gebleken — die conclusie is fout. Op gelijke wijze is het denkbaar dat er morgen een situatie wordt waargenomen waarin een actie niet wordt vergezeld van een reactie; hetzelfde geldt voor alle wetenschappelijke wetten.
Een mogelijk antwoord bestaat uit het bedenken van een wezenlijk andere vorm van redeneren, een die niet berust op deductie. Waar deductie het mogelijk maakt om een specifieke waarheid te formuleren op basis van een algemene waarheid (alle kraaien zijn zwart; dit is een kraai; dus dit is zwart), maakt inductie het op de een of andere manier mogelijk om een algemene waarheid te formuleren op basis van een reeks van specifieke waarnemingen (dit is een kraai en hij is zwart; dat is een kraai en hij is zwart... ; dus alle kraaien zijn zwart).
De theorievorming rond het inductieprobleem is sterk in beweging en onderwerp van veel debat in de wetenschapsfilosofie: is inductie werkelijk gerechtvaardigd, en zo ja, hoe?
Falsifieerbaarheid