تاريخ المنهج العلمي

لا تتضمن السجلات المتبقية من الحضارات القديمة سوى القليل من المناقشات الصريحة حول المنهجيات العلمية. ومعظم ما يمكن استنتاجه حول أساليب البحث العلمي في تلك الفترة مستمد من وصف الدراسات المبكرة للطبيعة في السجلات المتبقية. فعلى سبيل المثال، يطبق كتاب طبي مصري ، وهو بردية إدوين سميث (حوالي 1600 قبل الميلاد)، المكونات التالية لعلاج الأمراض: الفحص، والتشخيص، والعلاج، والتنبؤ ^{[ 2 ]،} والتي تُظهر أوجه تشابه قوية مع المنهج التجريبي الأساسي للعلم، ووفقًا لـ جي إي آر لويد ^{[ 3 ]،} فقد لعب دورًا هامًا في تطوير هذه المنهجية. كما تحتوي بردية إيبرس (حوالي 1550 قبل الميلاد) على أدلة على التجريبية التقليدية .

بحلول منتصف الألفية الأولى قبل الميلاد في بلاد ما بين النهرين ، تطور علم الفلك البابلي ليصبح أقدم مثال على علم الفلك العلمي، إذ كان "المحاولة الأولى والناجحة للغاية لتقديم وصف رياضي دقيق للظواهر الفلكية". ووفقًا للمؤرخ أسجر آبو ، "تعتمد جميع أنواع علم الفلك العلمي اللاحقة، في العالم الهلنستي ، وفي الهند ، وفي العالم الإسلامي ، وفي الغرب - إن لم يكن كل مسعى لاحق في العلوم الدقيقة - على علم الفلك البابلي بطرق حاسمة وأساسية". ^{[ 4 ]}

طوّر البابليون والمصريون الأوائل معارف تقنية وحرفية ورياضية واسعة النطاق ^{[ 5 ]} استُخدمت في مهام عملية للتنبؤ، بالإضافة إلى معرفة الطب ^{[ 6 ]} ، ووضعوا قوائم متنوعة. وبينما انخرط البابليون على وجه الخصوص في الأشكال الأولى للعلوم الرياضية التجريبية ، من خلال محاولاتهم المبكرة لوصف الظواهر الطبيعية رياضيًا، إلا أنهم افتقروا عمومًا إلى نظريات عقلانية أساسية للطبيعة. ^{[ 4 ] [ 7 ] [ 8 ]}

انخرط الفلاسفة القدماء الناطقون باليونانية في أقدم أشكال ما يُعرف اليوم بالعلم النظري العقلاني، ^{[ 7 ] [ 9 ]} مع التوجه نحو فهم أكثر عقلانية للطبيعة، والذي بدأ على الأقل منذ العصر العتيق (650-480 قبل الميلاد) مع المدرسة ما قبل سقراط. كان طاليس أول فيلسوف معروف يستخدم التفسيرات الطبيعية، مُعلنًا أن لكل حدث سببًا طبيعيًا، على الرغم من أنه اشتهر بقوله "كل الأشياء مليئة بالآلهة" وقام بالتضحية بثور عندما اكتشف نظريته. ^{[ 10 ]} ثم طور ليوكيبوس نظرية الذرية - وهي فكرة أن كل شيء يتكون بالكامل من عناصر مختلفة غير قابلة للفناء وغير قابلة للتجزئة تُسمى الذرات . وقد شرح ديموقريطس هذه النظرية بتفصيل كبير . ^{[ أ ]}

ظهرت أفكار ذرية مماثلة بشكل مستقل بين فلاسفة الهند القدماء من مدارس نيايا ، وفايشيشيكا ، والبوذية . ^{[ 11 ]} وعلى وجه الخصوص، وكما هو الحال في مدارس نيايا، وفايشيشيكا، والبوذية، كانت نظرية المعرفة في مدرسة تشارفاكا مادية، ومتشككة بما يكفي للاعتراف بالإدراك كأساس للمعرفة الصحيحة المطلقة، مع التحذير من أنه إذا كان بالإمكان استنتاج الحقيقة فقط، فلا بد من وجود شك حول تلك الحقيقة؛ فالحقيقة المستنتجة لا يمكن أن تكون مطلقة. ^{[ 12 ]}

في منتصف القرن الخامس قبل الميلاد تقريبًا، كانت بعض مكونات التراث العلمي راسخةً بالفعل، حتى قبل أفلاطون، الذي كان له إسهامٌ هام في هذا التراث الناشئ، بفضل تطويره للاستدلال الاستنتاجي الذي طرحه تلميذه أرسطو . في محاورة بروتاغوراس (318د-و)، أشار أفلاطون إلى تدريس الحساب والفلك والهندسة في المدارس. كانت الأفكار الفلسفية في ذلك الوقت متحررةً إلى حد كبير من قيود الظواهر اليومية والفطرة ^{السليمة .} بلغ هذا الإنكار للواقع كما نختبره ذروته في فكر بارمنيدس الذي جادل بأن العالم واحد ^، وأن التغيير والتقسيم غير موجودين.

في وقت مبكر من القرن الرابع قبل الميلاد، تم اختراع الكرات الفلكية في الصين، ^{[ ج ]} وفي القرن الثالث قبل الميلاد في اليونان لاستخدامها في علم الفلك ؛ وقد تم الترويج لاستخدامها بعد ذلك، على سبيل المثال من قبل ابن الهيثم ، ومن قبل تيكو براهي .

في القرنين الثالث والرابع قبل الميلاد، استخدم الطبيبان اليونانيان هيروفيلوس (335-280 قبل الميلاد) وإيراسيستراتوس الخيوسي التجارب لتعزيز أبحاثهما الطبية؛ قام إيراسيستراتوس في إحدى المرات بوزن طائر محبوس في قفص بشكل متكرر، ولاحظ فقدانه للوزن بين أوقات التغذية. ^{[ 15 ]}

استخدم أرسطو في منهجه الاستقرائي والاستنتاجي الاستقراء من الملاحظات لاستنتاج المبادئ العامة، والاستنتاج من تلك المبادئ للتحقق من صحة الملاحظات الأخرى، والمزيد من دورات الاستقراء والاستنتاج لمواصلة تقدم المعرفة. ^{[ 16 ]}

الأورغانون (باليونانية: Ὄργανον ، وتعني "الأداة، الآلة، الأرغن") هو المجموعة القياسية لأعمال أرسطو الستة في المنطق . وقد أطلق عليه اسم "الأورغانون" أتباع أرسطو، وهم المشائيون . ترتيب الأعمال ليس زمنيًا (إذ يصعب تحديد التسلسل الزمني بدقة الآن)، ولكنه اختير عمدًا من قبل ثيوفراستوس لتشكيل نظام محكم البنية. في الواقع، يبدو أن بعض أجزائها عبارة عن مخطط لمحاضرة في المنطق. وقد قام أندرونيكوس الرودسي بترتيب الأعمال حوالي عام 40 قبل الميلاد. ^{[ 17 ]} 

يتألف كتاب الأورغانون من الأعمال الستة التالية:

1. يقدم كتاب "التصنيفات" (باليونانية: Κατηγορίαι ، باللاتينية: Categoriae ) تصنيف أرسطو المكون من 10 أجزاء لما هو موجود: الجوهر، الكمية، النوعية، العلاقة، المكان، الزمان، الموقف، الحالة، الفعل، والعاطفة.
2. يُقدّم كتاب " في التفسير" (باليونانية: Περὶ Ἑρμηνείας ، باللاتينية: De Interpretatione ) مفهوم أرسطو للقضية والحكم، والعلاقات المختلفة بين القضايا الإيجابية والسلبية والكلية والجزئية. يناقش أرسطو مربع التقابل أو مربع أبوليوس في الفصل السابع وملحقه الفصل الثامن. ويتناول الفصل التاسع مشكلة الاحتمالات المستقبلية .
3. يقدم كتاب التحليلات السابقة (باليونانية: Ἀναλυτικὰ Πρότερα ، باللاتينية: Analytica Priora ) منهج أرسطو القياسي (انظر مصطلح المنطق )، ويجادل في صحته، ويناقش الاستدلال الاستقرائي.
4. التحليلات اللاحقة (اليونانية: Ἀναουτικὰ Ὕστερα ، اللاتينية: Analytica Posteriora ) تتعامل مع العرض والتعريف والمعرفة العلمية .
5. يتناول كتاب "المواضيع" (باليونانية: Τοπικά ، باللاتينية: Topica ) مسائل بناء الحجج الصحيحة، والاستدلال الاحتمالي لا اليقيني. وفي هذا الكتاب تحديدًا، يذكر أرسطو المسندات ، التي ناقشها لاحقًا بورفيريوس والمنطقيون المدرسيون.
6. التفنيد السفسطائي (اليونانية: Περὶ Σοφιστικῶν Ἐlectέγχων ، اللاتينية: De Sophisticis Elenchis ) يقدم معالجة للمغالطات المنطقية، ويوفر رابطًا رئيسيًا لعمل أرسطو في البلاغة.

تتداخل بعض نقاط كتاب أرسطو " الميتافيزيقا" مع الأعمال التي تشكل كتاب "الأورغانون" ، ولكنه لا يعتبر تقليديًا جزءًا منه؛ بالإضافة إلى ذلك، هناك أعمال في المنطق تُنسب، بدرجات متفاوتة من المعقولية، إلى أرسطو لم تكن معروفة لدى المشائيين.

وصف دي لاسي أوليري أرسطو بأنه مؤسس العلم الحديث . ^{[ 18 ]} ويمكن الاطلاع على منهجه في البرهان في كتاب "التحليلات الثانية" . وقدّم أرسطو عنصرًا آخر من عناصر التراث العلمي: التجريبية . فبالنسبة له، يمكن معرفة الحقائق الكونية من الأشياء الجزئية عن طريق الاستقراء. وبذلك، يوفق أرسطو إلى حد ما بين الفكر المجرد والملاحظة، مع أنه من الخطأ القول بأن العلم الأرسطي تجريبي بطبيعته. في الواقع، لم يقبل أرسطو أن المعرفة المكتسبة بالاستقراء تُعدّ معرفة علمية. ومع ذلك، كان الاستقراء بالنسبة له تمهيدًا ضروريًا للبحث العلمي، إذ يُوفّر المقدمات الأساسية اللازمة للبرهان العلمي.

تجاهل أرسطو إلى حد كبير الاستدلال الاستقرائي في تناوله للبحث العلمي. ولتوضيح سبب ذلك، انظر إلى هذا البيان في كتاب التحليلات الثانية :

إننا نفترض أننا نمتلك معرفة علمية غير مؤهلة بشيء ما، على عكس معرفته بالطريقة العرضية التي يعرفها السفسطائي، عندما نعتقد أننا نعرف السبب الذي تعتمد عليه الحقيقة، باعتباره سبب تلك الحقيقة وليس سببًا لأي شيء آخر، وعلاوة على ذلك، أن الحقيقة لا يمكن أن تكون غير ما هي عليه.

لذا، كان من مهام الفيلسوف إثبات الحقائق الكونية واكتشاف أسبابها. ^{[ 19 ]} مع أن الاستقراء كان كافيًا لاكتشاف الكليات بالتعميم، إلا أنه لم ينجح في تحديد الأسباب. ولإنجاز هذه المهمة، استخدم أرسطو أداة الاستدلال الاستنتاجي في صورة القياسات المنطقية . وباستخدام القياس المنطقي، استطاع العلماء استنتاج حقائق كونية جديدة من تلك المُثبتة مسبقًا.

طوّر أرسطو منهجًا معياريًا متكاملًا للبحث العلمي، يتضمن القياس المنطقي، والذي ناقشه بإسهاب في كتابه " التحليلات الثانية" . تكمن إحدى صعوبات هذا المنهج في إثبات أن الحقائق المستنتجة تستند إلى مقدمات أولية متينة. لم يسمح أرسطو بأن تكون البراهين دائرية (أي أن تدعم المقدمات النتيجة، وتدعم النتيجة المقدمات). كما لم يسمح بوجود عدد لا نهائي من الحدود الوسطى بين المقدمات الأولية والنتيجة. يقودنا هذا إلى التساؤل عن كيفية إيجاد المقدمات الأولية أو تطويرها، وكما ذُكر آنفًا، أقرّ أرسطو بضرورة استخدام الاستقراء لإنجاز هذه المهمة.

في نهاية كتاب التحليلات الثانية ، يناقش أرسطو المعرفة المكتسبة عن طريق الاستقراء.

يتضح إذن أنه لا بد لنا من معرفة المقدمات الأولية بالاستقراء؛ لأن الطريقة التي يغرس بها الإدراك الحسي الكلي هي طريقة استقرائية. [...] ويترتب على ذلك أنه لن تكون هناك معرفة علمية بالمقدمات الأولية، وبما أنه لا شيء أصدق من المعرفة العلمية إلا الحدس، فسيكون الحدس هو الذي يدرك المقدمات الأولية. [...] إذا كان الحدس هو النوع الوحيد الآخر من التفكير الصحيح إلى جانب المعرفة العلمية، فسيكون المصدر الأصلي للمعرفة العلمية .

يترك هذا السرد مجالاً للشك حول طبيعة ومدى تجريبية أرسطو. على وجه الخصوص، يبدو أن أرسطو يعتبر الإدراك الحسي مجرد وسيلة للمعرفة عن طريق الحدس. وقد حصر دراساته في التاريخ الطبيعي في بيئاتها الطبيعية، ^{[ 20 ]} مثل بحيرة بيرها، ^{[ 21 ]} التي تُعرف الآن باسم كالوني ، في جزيرة ليسبوس . صاغ أرسطو وثيوفراستوس معًا علم الأحياء الجديد، ^{[ 22 ]} استقرائيًا، حالةً حالة، لمدة عامين قبل أن يُستدعى أرسطو لتدريس الإسكندر . لم يُجرِ أرسطو أي تجارب على النمط الحديث كما هو الحال في مختبرات الفيزياء والكيمياء اليوم. ^{[ 23 ]} لم يُمنح الاستقراء مكانة التفكير العلمي، ولذلك تُرك للحدس ليُوفر أساسًا متينًا لعلم أرسطو. مع ذلك، يُقربنا أرسطو إلى حد ما من العلم التجريبي أكثر من أسلافه.

في كتابه "كافوف" (Kαvώv)، الذي يعني "المعيار"، أي الحافة المستقيمة أو المسطرة، وبالتالي أي نوع من أنواع القياس أو المعيار، ويُشار إليه بـ"المعياري")، وضع إبيقور قاعدته الأولى للبحث في الفيزياء: "أن تُرى المفاهيم الأولى ، ^{[ 24 ] : ص 20،} وألا تتطلب برهانًا ". ^{[ 24 ] : ص 35-47}

كانت قاعدته الثانية للتحقيق هي أنه قبل التحقيق، يجب أن تكون لدينا مفاهيم بديهية ، ^{[ 24 ] : الصفحات 61-80} حتى نتمكن من استنتاج [ἔχωμεν οἷς σημειωσόμεθα] كلا ما هو متوقع [τò προσμένον]، وكذلك ما هو غير واضح. [τò ἄδηлον]. ^{[ 24 ] : ص 83 – 103}

يطبق إبيقور منهجه في الاستدلال (استخدام الملاحظات كعلامات، ملخص أسميس، ص  333: طريقة استخدام الظواهر كعلامات (σημεῖα) لما هو غير مُلاحَظ ) ^{[ 24 ] : ص 175-196} مباشرةً على النظرية الذرية لديموقريطس . وفي كتاب أرسطو " التحليلات الأولى" ، يستخدم أرسطو نفسه استخدام العلامات. ^{[ 24 ] : ص 212-224 [ 25 ]} لكن إبيقور قدم "قانونه" كمنافس لمنطق أرسطو. ^{[ 24 ] : ص 19-34} انظر: لوكريتيوس (حوالي 99 ق.م. - حوالي 55 ق.م.) " في طبيعة الأشياء " ( De rerum natura )، وهي قصيدة تعليمية تشرح فلسفة إبيقور وفيزيائه.

استخدم العالم العربي ابن الهيثم (الحسن بن أبي طالب) التجريب للوصول إلى النتائج المذكورة في كتابه " المناظر " (1021). وقد جمع بين الملاحظات والتجارب والحجج المنطقية لدعم نظريته في الرؤية ، والتي تنص على أن أشعة الضوء تنبعث من الأجسام لا من العينين. واستخدم حججًا مماثلة لإثبات خطأ كل من نظرية الانبعاث القديمة للرؤية التي أيدها بطليموس وإقليدس (والتي تنص على أن العينين تُصدران أشعة الضوء المستخدمة في الرؤية)، ونظرية الإدخال القديمة التي أيدها أرسطو (والتي تنص على أن الأجسام تُصدر جسيمات فيزيائية إلى العينين). ^{[ 30 ]}

أيدت الأدلة التجريبية معظم الافتراضات الواردة في كتابه "المناظر" ، وأرست أسس نظرياته في الرؤية والضوء واللون، فضلاً عن أبحاثه في علم الانعكاس وعلم البصريات. وقد تم تطوير إرثه من خلال "إصلاح" كتابه " المناظر ^" على يد كمال الدين الفارسي ( توفي عام 1320 م) في كتابه " تنقيح المناظر " . ^{[ 31 ] [} 32 ^]

كان ابن الهيثم ينظر إلى دراساته العلمية على أنها بحث عن الحقيقة : "الحقيقة تُطلب لذاتها. والذين يسعون وراء أي شيء لذاته لا يهتمون بغيره. إن إيجاد الحقيقة صعب، والطريق إليها وعر. ... ^{[ 33 ]}

تضمنت أعمال ابن الهيثم فرضية مفادها أن "الضوء ينتقل عبر الأجسام الشفافة في خطوط مستقيمة فقط"، والتي لم يتمكن من إثباتها إلا بعد سنوات من الجهد. وقد ذكر: "يُلاحظ هذا بوضوح في الأضواء التي تدخل الغرف المظلمة عبر الثقوب... ويمكن ملاحظة الضوء الداخل بوضوح في الغبار الذي يملأ الهواء." ^{[ 29 ]} كما برهن على صحة هذه الفرضية بوضع عصا مستقيمة أو خيط مشدود بجوار شعاع الضوء. ^{[ 34 ]}

كما وظّف ابن الهيثم الشك العلمي وأكد على دور التجربة . وشرح أيضاً دور الاستقراء في القياس المنطقي ، وانتقد أرسطو لعدم إسهامه في منهج الاستقراء، الذي اعتبره ابن الهيثم أسمى من القياس المنطقي، ورأى أن الاستقراء شرط أساسي للبحث العلمي الحقيقي. ^{[ 35 ]}

يُلاحظ وجود مبدأ مشابه لمبدأ أوكام في كتاب البصريات . فعلى سبيل المثال، بعد أن أثبت أن الضوء يُولّد بواسطة الأجسام المضيئة ويُشعّ أو ينعكس إلى العينين، ذكر أن " انبعاث الأشعة [المرئية] بالتالي زائد عن الحاجة وغير مُجدٍ". ^{[ 36 ]} وربما كان أول عالم يتبنى شكلاً من أشكال الوضعية في منهجه. فقد كتب أنه "لا نتجاوز التجربة، ولا يمكننا الاكتفاء باستخدام المفاهيم المجردة في دراسة الظواهر الطبيعية"، وأن فهم هذه الظواهر لا يمكن اكتسابه دون الرياضيات. وبعد افتراضه أن الضوء مادة مادية، لم يُسهب في مناقشة طبيعته، بل حصر دراساته في انتشار الضوء وتشتته. والخصائص الوحيدة للضوء التي أخذها في الاعتبار هي تلك التي يُمكن معالجتها بالهندسة والتحقق منها بالتجربة. ^{[ 37 ]}

أدخل العالم الفارسي أبو ريحان البيروني مناهج علمية مبكرة في العديد من مجالات البحث خلال العقدين الثاني والثالث من القرن الحادي عشر الميلادي. فعلى سبيل المثال، في كتابه " كتاب الجواهر " ( كتاب الأحجار الكريمة )، وصف البيروني بأنه "أدق العلماء التجريبيين " ، بينما صرّح في مقدمة دراسته عن الهند بأنه "لم يكن من الممكن اتباع المنهج الهندسي لتنفيذ مشروعنا"، وبذلك أصبح من رواد علم الاجتماع المقارن، مؤكدًا على أهمية الخبرة الميدانية والمعلومات. ^{[ 38 ]} كما طوّر منهجًا تجريبيًا مبكرًا في علم الميكانيكا . ^{[ 39 ]}

تشابهت أساليب البيروني مع المنهج العلمي الحديث، لا سيما في تركيزه على التجارب المتكررة. انصبّ اهتمام البيروني على كيفية وضع تصورات للأخطاء المنهجية والتحيزات الرصدية، مثل "الأخطاء الناجمة عن استخدام أدوات صغيرة والأخطاء التي يرتكبها المراقبون البشريون"، وكيفية تجنبها. جادل بأنه إذا كانت الأدوات تُنتج أخطاءً بسبب عيوبها أو خصائصها الفردية، فلا بد من إجراء ملاحظات متعددة، وتحليلها نوعيًا ، وعلى هذا الأساس، الوصول إلى "قيمة واحدة منطقية للثابت المطلوب"، سواء أكانت متوسطًا حسابيًا أم " تقديرًا موثوقًا ". ^{[ 40 ]} في منهجه العلمي، "انبثقت العموميات من العمل العملي والتجريبي "، و"صِيغت النظريات بعد الاكتشافات"، كما هو الحال في الاستقراء . ^{[ 38 ]}

في قسم البرهان من كتاب الشفاء (1027)، ناقش الفيلسوف والعالم الفارسي ابن سينا ​​فلسفة العلم ، ووصف منهجًا علميًا مبكرًا للبحث. ناقش ابن سينا ​​كتاب أرسطو " التحليلات الثانية" ، واختلف معه اختلافًا جوهريًا في عدة نقاط. تناول مسألة الإجراء الأمثل للبحث العلمي، وتساءل: "كيف يمكن للمرء أن يكتسب المبادئ الأولى للعلم؟". وتساءل كيف يمكن للعالم أن يجد " المسلمات أو الفرضيات الأولية لعلم استنتاجي دون استنتاجها من مقدمات أساسية أخرى؟". وأوضح أن الوضع الأمثل هو عندما يدرك المرء وجود " علاقة بين المصطلحات، مما يسمح باليقين المطلق والشامل". وأضاف ابن سينا ​​طريقتين أخريين لإيجاد المبدأ الأول : طريقة الاستقراء الأرسطية القديمة ، وطريقة الفحص والتجريب الأحدث . انتقد ابن سينا ​​الاستقراء الأرسطي، قائلاً إنه "لا يؤدي إلى المقدمات المطلقة والشاملة واليقينية التي يدعي تقديمها". وبدلاً من ذلك، دعا إلى "منهج التجريب كوسيلة للبحث العلمي". ^{[ 41 ]}

في وقت سابق، في كتاب القانون في الطب (1025)، كان ابن سينا ​​أول من وصف ما يُعرف أساسًا بأساليب الاتفاق والاختلاف والتغير المصاحب ، وهي أساليب بالغة الأهمية للمنطق الاستقرائي والمنهج العلمي. ^{[ 42 ] [ 43 ] [ 44 ]} ومع ذلك، وخلافًا للمنهج العلمي الذي اتبعه معاصره البيروني، والذي كانت فيه "العموميات تنبثق من العمل العملي والتجريبي" و"تُصاغ النظريات بعد الاكتشافات"، طور ابن سينا ​​منهجًا علميًا كانت فيه "الأسئلة العامة والشاملة تأتي أولًا وتؤدي إلى العمل التجريبي". ^{[ 38 ]} ونظرًا للاختلافات بين منهجيهما، وصف البيروني نفسه بأنه عالم رياضيات ، ووصف ابن سينا ​​بأنه فيلسوف ، خلال مناظرة بينهما. ^{[ 45 ]}

خلال عصر النهضة الأوروبية في القرن الثاني عشر ، دخلت أفكار المنهجية العلمية، بما فيها التجريبية الأرسطية والمناهج التجريبية للهيثم وابن سينا، إلى أوروبا في العصور الوسطى عبر ترجمات لاتينية لنصوص عربية ويونانية وشروحها. ^{[ 46 ]} ويُعدّ شرح روبرت غروسيتيست لكتاب "التحليلات الثانية " من أوائل المفكرين المدرسيين في أوروبا الذين فهموا رؤية أرسطو للطبيعة المزدوجة للاستدلال العلمي، حيث يستنتج من الملاحظات الجزئية قانونًا كليًا، ثم يعود من القوانين الكلية إلى التنبؤ بالجزئيات. وقد أطلق غروسيتيست على هذا "الاستنتاج والتركيب". كما ذكر أن كلا المسارين يجب التحقق منهما بالتجربة للتحقق من صحة المبادئ. ^{[ 47 ]}

مع أن روجر بيكون لم يكن عالماً ولم يجرِ تجارب بنفسه، إلا أنه كان كاتباً بارعاً شجعت أعماله على تبني هذه المفاهيم. ^{[ 48 ] : 48-49.} في حوالي عام 1256، انضم إلى الرهبنة الفرنسيسكانية وأصبح خاضعاً لقانونها الذي يمنع الرهبان من نشر الكتب أو الكتيبات دون موافقة صريحة. بعد تولي البابا كليمنت الرابع العرش عام 1265، كلف البابا بيكون بمهمة خاصة للكتابة إليه في مسائل علمية. في غضون ثمانية عشر شهراً، أنجز ثلاث رسائل ضخمة، هي: Opus Majus و Opus Minus و Opus Tertium ، والتي أرسلها إلى البابا. ^{[ 49 ]} وقد وصف ويليام ويول Opus Majus بأنها موسوعة وأورغانون القرن الثالث عشر في آن واحد. ^{[ 50 ]}

• يتناول الجزء الأول (الصفحات  1-22) الأسباب الأربعة للخطأ: السلطة، والعرف، ورأي الكثيرين غير المهرة، وإخفاء الجهل الحقيقي من خلال التظاهر بالمعرفة.
• يتناول الجزء السادس (الصفحات  445-477) العلم التجريبي، أي هيمنة العلوم . هناك منهجان للمعرفة: أحدهما بالاستدلال، والآخر بالتجربة. الاستدلال وحده لا يكفي أبدًا؛ فقد يحسم مسألة ما، لكنه لا يمنح العقل الرضا أو اليقين، إذ لا يمكن إقناع العقل إلا بالمعاينة المباشرة أو الحدس، وهو ما توفره التجربة.
• يُقال إن العلوم التجريبية، التي تم تمييزها في Opus Tertium (ص  46) عن العلوم النظرية والفنون العملية، تتمتع بثلاث امتيازات عظيمة على جميع العلوم:
  1. وهو يتحقق من استنتاجاتهم من خلال التجربة المباشرة؛
  2. إنها تكشف حقائق لم يكن بإمكانهم الوصول إليها أبدًا؛
  3. إنها تبحث في أسرار الطبيعة، وتفتح لنا آفاقاً لمعرفة الماضي والمستقبل.
• أوضح روجر بيكون منهجه من خلال بحث في طبيعة وسبب قوس قزح ، كمثال على البحث الاستقرائي. ^{[ 51 ]}

أصبحت أفكار أرسطو إطارًا للنقاش النقدي، بدءًا من دمج نصوصه في المناهج الجامعية في النصف الأول من القرن الثالث عشر. ^{[ 52 ]} ومما ساهم في ذلك نجاح علماء اللاهوت في العصور الوسطى في التوفيق بين فلسفة أرسطو واللاهوت المسيحي. ففي العلوم، لم يتردد فلاسفة العصور الوسطى في الاختلاف مع أرسطو في العديد من القضايا المحددة، على الرغم من أن خلافاتهم كانت تُصاغ بلغة فلسفة أرسطو. كان جميع فلاسفة الطبيعة في العصور الوسطى أرسطيين، لكن مفهوم "الأرسطية" أصبح واسعًا ومرنًا إلى حد ما. ومع نهاية العصور الوسطى، أدى رفض عصر النهضة للتقاليد الوسيطة، إلى جانب التبجيل الشديد للمصادر الكلاسيكية، إلى استعادة تقاليد فلسفية قديمة أخرى، ولا سيما تعاليم أفلاطون. ^{[ 53 ]} وبحلول القرن السابع عشر، واجه أولئك الذين تمسكوا بتعاليم أرسطو بشكل قاطع عدة مناهج متنافسة في دراسة الطبيعة. ^{[ 54 ]}

أظهر اكتشاف الأمريكتين في نهاية القرن الخامس عشر لعلماء أوروبا أنه يمكن العثور على اكتشافات جديدة خارج نطاق الأعمال المرجعية لأرسطو وبليني وجالينوس وغيرهم من الكتاب القدماء.

درس جالينوس البرغاموني (129 - حوالي 200 ميلادي) على يد أربع مدارس في العصور القديمة - الأفلاطونيون ، والأرسطيونيون ، والرواقيون ، والأبيقوريون - وفي الإسكندرية، مركز الطب آنذاك. في كتابه "المنهج الطبي" ، جمع جالينوس بين المدرستين التجريبية والدوغمائية في الطب، مُبتكرًا منهجه الخاص الذي حفظه العلماء العرب. بعد التدقيق النقدي في الترجمات العربية، ظهرت ردود فعل سلبية، وتزايد الطلب في أوروبا على ترجمات لنصوص جالينوس الطبية من اليونانية الأصلية. لاقى منهج جالينوس رواجًا كبيرًا في أوروبا. قام توماس ليناكر ، معلم إيراسموس، بترجمة كتاب "ميثودوس ميديندي" من اليونانية إلى اللاتينية لجمهور أوسع في عام 1519. ^{[ 55 ]} ويشير ليمبريك (1988) إلى أنه تم إنتاج 630 طبعة وترجمة وتعليقًا على كتاب جالينوس في أوروبا في القرن السادس عشر، مما أدى في النهاية إلى تفوقها على الطب العربي هناك، وبلغت ذروتها في عام 1560، في وقت الثورة العلمية . ^{[ 56 ]}

بحلول أواخر القرن الخامس عشر، كان الطبيب والعالم نيكولو ليونيتشينو يكتشف أخطاءً في كتاب بليني " التاريخ الطبيعي ". وبصفته طبيباً، كان ليونيتشينو قلقاً من انتقال هذه الأخطاء النباتية إلى المواد الطبية التي تُبنى عليها الأدوية. ^{[ 57 ]} ولمواجهة ذلك، أُنشئت حديقة نباتية في أورتو بوتانيكو دي بادوفا ، التابعة لجامعة بادوفا (والتي استُخدمت للتدريس بحلول عام 1546)، لكي يتمكن طلاب الطب من الوصول التجريبي إلى نباتات موسوعة الأدوية. كما أُنشئت حدائق تعليمية أخرى في عصر النهضة، ولا سيما تلك التي أنشأها الطبيب ليونهارت فوكس ، أحد مؤسسي علم النبات . ^{[ 58 ]}

أول عمل مطبوع مخصص لمفهوم الطريقة هو Jodocus Willichius, Demetho omnium artium et disciplinarum informanda opusculum (1550). مقال إعلامي عن طريقة جميع الفنون والتخصصات (1550) ^{[ 59 ]}

في عام 1562، نُشر كتاب "مبادئ البيرونية" للفيلسوف البيروني القديم سيكستوس إمبيريكوس (حوالي 160-210 ميلادي) مترجمًا إلى اللاتينية (من اليونانية)، مما ساهم سريعًا في ترسيخ حجج الشك الكلاسيكي في التيار الأوروبي السائد. وتُشكّل هذه الحجج تحديات تبدو مستعصية أمام إمكانية الوصول إلى معرفة يقينية .

قاد تدريبه الطبي في روما بين عامي 1571 و1573 الفيلسوف والطبيب المتشكك فرانسيسكو سانشيز إلى البحث عن منهج حقيقي للمعرفة ( modus sciendi )، إذ لا يمكن معرفة أي شيء بوضوح باستخدام مناهج أرسطو وأتباعه ^{[ 60 ]} ، فعلى سبيل المثال: 1) يفشل القياس المنطقي عند الاستدلال الدائري ؛ 2) لم يكن منطق أرسطو الموجه واضحًا بما يكفي للاستخدام في العصور الوسطى، ولا يزال يمثل مشكلة بحثية حتى يومنا هذا. ^{[ 61 ]} وباتباع منهج جالينوس الطبي ، يسرد سانشيز مناهج الحكم والتجربة، التي تكون خاطئة في الأيدي الخطأ، ^{[ 62 ]} وينتهي بنا المطاف إلى العبارة القاتمة : "لا شيء معروف" (1581، باللاتينية Quod Nihil Scitur ). تصدى رينيه ديكارت لهذا التحدي في الجيل التالي (1637)، لكن سانشيز يحذرنا على الأقل من ضرورة تجنب مناهج أرسطو وملخصاته وشروحاته إذا كنا نسعى للمعرفة العلمية. وفي هذا، يردده فرانسيس بيكون الذي تأثر بمونتين ، أحد أبرز دعاة الشك . ويستشهد سانشيز بالإنساني خوان لويس فيفيس الذي سعى إلى نظام تعليمي أفضل، بالإضافة إلى بيان لحقوق الإنسان، كسبيل لتحسين أوضاع الفقراء.

"يُطوّر سانشيز شكوكه من خلال نقد فكري للفلسفة الأرسطية، بدلاً من الاستناد إلى تاريخ الغباء البشري وتنوع النظريات السابقة وتناقضها." - بوبكين 1979 ، ص 37 ، كما ورد في سانشيز، ليمبريك ، وتومسون 1988 ، ص 24-25  

إذن، فلنعمل؛ وإن كنتَ تعرف شيئًا، فأعلمني إياه؛ سأكون ممتنًا لك للغاية. في هذه الأثناء، بينما أستعد لدراسة الأشياء ، سأطرح سؤالًا في مقدمة كتاب آخر، ^{[ 63 ]} وهو كتاب سأشرح فيه، قدر استطاعة البشر، ^{[ 64 ]} منهج المعرفة ، إن كان هناك شيء معروف ، وإن كان كذلك، فكيف؟ وداعًا.

ما يتم تعليمه لا يكون له قوة أكثر مما يستمد من الشخص الذي يتم تعليمه.

ماذا؟" - فرانسيسكو سانشيز (١٥٨١) Quod Nihil Scitur ص 100 ^{[ 65 ]}

إن حجة ديكارت الشهيرة " Cogito " هي محاولة للتغلب على الشك وإعادة تأسيس أساس لليقين، لكن مفكرين آخرين ردوا بمراجعة ما يمكن أن يكون عليه البحث عن المعرفة، وخاصة المعرفة المادية.

انظر تاريخ علم الفلك § عصر النهضة وأوروبا الحديثة المبكرة ، وقوانين كبلر لحركة الكواكب ، وتاريخ علم البصريات § عصر النهضة والعصر الحديث المبكر

كان علم الفلك أول علم حديث، حيث كان الممارسون مستعدين لمراجعة أو رفض المعتقدات الراسخة في ضوء الأدلة الجديدة، وكان تيكو براهي أول فلكي حديث. انظر إلى السدس ، على اليمين. لاحظ الاختزال الواضح للرسوم البيانية الهندسية إلى تطبيقات عملية (أجسام حقيقية بأطوال وزوايا فعلية).

في عام ١٥٧٢، لاحظ تيكو نجمًا جديدًا تمامًا كان أشد سطوعًا من أي نجم أو كوكب. وقد أذهله وجود نجم لم يكن من المفترض وجوده، وحصل على رعاية الملك فريدريك الثاني ملك الدنمارك، فبنى تيكو مرصد أورانيبورغ بتكلفة باهظة. وعلى مدى خمسة عشر عامًا (١٥٧٦-١٥٩١)، قام تيكو، برفقة ما يزيد عن ثلاثين مساعدًا، برسم خرائط مواقع النجوم والكواكب والأجرام السماوية الأخرى في أورانيبورغ بدقة غير مسبوقة. وفي عام ١٦٠٠، استعان تيكو بيوهانس كيبلر لمساعدته في تحليل ونشر ملاحظاته. واستخدم كيبلر لاحقًا ملاحظات تيكو لحركة المريخ لاستنتاج قوانين حركة الكواكب ، والتي تم تفسيرها فيما بعد في ضوء قانون نيوتن للجاذبية الكونية . ^{[ ٦٦ ] [ ٦٧ ]}

إلى جانب دور تيكو المحدد في تطوير المعرفة الفلكية، كان سعيه الدؤوب نحو قياسات أكثر دقة مؤثراً للغاية في خلق ثقافة علمية حديثة تُفهم فيها النظرية والدليل على أنهما مرتبطان ارتباطاً وثيقاً. انظر السدس ، على اليمين.

بحلول عام 1723، انتشرت وحدات القياس القياسية لتشمل الكتلة الأرضية والطول . ^{[ د ]}

«إذا بدأ المرء باليقين، سينتهي بالشك؛ أما إذا اكتفى بالبدء بالشك، فسينتهي باليقين.»  - فرانسيس بيكون (1605)، كتاب التقدم في المعرفة ، الكتاب الأول، الفصل الخامس، الفقرة الثامنة

التحق فرانسيس بيكون (1561-1626) بكلية ترينيتي في كامبريدج في أبريل 1573، حيث انكبّ على دراسة مختلف العلوم التي كانت تُدرّس آنذاك، وخلص إلى أن الأساليب المُستخدمة والنتائج المُتحصّل عليها كانت خاطئة على حد سواء؛ فتعلم احتقار الفلسفة الأرسطية السائدة. كان يؤمن بضرورة تعليم الفلسفة غايتها الحقيقية، ولتحقيق هذه الغاية، لا بد من ابتكار منهج جديد. وبهذا التصور في ذهنه، غادر بيكون الجامعة. ^{[ 51 ]}

حاول بيكون وصف إجراء منطقي لإثبات العلاقة السببية بين الظواهر استنادًا إلى الاستقراء. إلا أن استقراء بيكون كان مختلفًا جذريًا عن ذلك الذي استخدمه الأرسطيون. وكما قال بيكون:

يجب ابتكار شكل آخر من الاستقراء لم يُستخدم حتى الآن، ويجب استخدامه لإثبات واكتشاف ليس فقط المبادئ الأولى (كما تُسمى)، بل أيضًا البديهيات الصغرى، والوسطى، بل وكلها. فالاستقراء الذي يقوم على التعداد البسيط هو استقراء بدائي. - نوفوم أورجانوم، القسم الخامس عشر

اعتمدت طريقة بيكون على التجارب التاريخية لاستبعاد النظريات البديلة. ^{[ 69 ]} يشرح بيكون كيفية تطبيق طريقته في كتابه "الأورغانون الجديد " (المنشور عام 1620). في مثالٍ يُقدّمه حول دراسة طبيعة الحرارة، يُنشئ بيكون جدولين، يُسمّي الأول "جدول الجوهر والوجود"، ويُعدد فيه الظروف المختلفة التي نجد فيها الحرارة. أما الجدول الثاني، المُسمى "جدول الانحراف، أو الغياب في القرب"، فيُدرج فيه ظروفًا تُشبه تلك الواردة في الجدول الأول باستثناء غياب الحرارة. ومن خلال تحليل ما يُسمّيه " طبائع" (مُضيئة، ثقيلة، مُلوّنة، إلخ) للعناصر في هذين الجدولين، نصل إلى استنتاجات حول طبيعة الحرارة، أو سببها. وتُعتبر تلك الطبائع الموجودة دائمًا في الجدول الأول، وغير الموجودة أبدًا في الجدول الثاني، هي سبب الحرارة.

كان للتجريب دور مزدوج في هذه العملية. تمثلت المهمة الأكثر مشقة للعالم في جمع الحقائق، أو "السجلات التاريخية"، اللازمة لإنشاء جداول الحضور والغياب. وقد وثّقت هذه السجلات مزيجًا من المعرفة العامة ونتائج التجارب. ثانيًا، كانت هناك حاجة إلى تجارب الضوء ، أو كما يمكننا القول، تجارب حاسمة ، لحل أي غموض متبقٍ حول الأسباب.

أظهر بيكون التزامًا راسخًا بالتجريب . مع ذلك، لم يُحقق أي اكتشافات علمية عظيمة خلال حياته. قد يعود ذلك إلى أنه لم يكن مُجربًا بارعًا. ^{[ 70 ]} وقد يعود أيضًا إلى أن وضع الفرضيات لا يُمثل سوى دور ضئيل في منهج بيكون مقارنةً بالعلوم الحديثة. ^{[ 71 ]} ففي منهج بيكون، يُفترض أن تظهر الفرضيات أثناء عملية البحث، بمساعدة الرياضيات والمنطق. وقد منح بيكون الرياضيات دورًا جوهريًا ولكنه ثانوي "والذي ينبغي أن يُضفي فقط طابعًا محددًا على الفلسفة الطبيعية، لا أن يُولدها أو يُنشئها" ( الأورغانون الجديد 96 ). وقد أدى التركيز المُفرط على الاستدلال البديهي إلى جعل الفلسفة غير التجريبية السابقة عاجزة، في رأي بيكون، وهو ما عبّر عنه في كتابه " الأورغانون الجديد ".

التاسع عشر. لا توجد، ولا يمكن أن توجد، إلا طريقتان للبحث عن الحقيقة واكتشافها. الأولى تنطلق من الحواس والجزئيات إلى المسلّمات العامة، ومن هذه المبادئ، التي تُعتبر حقيقتها ثابتة لا تتغير، تنطلق إلى الحكم واكتشاف المسلّمات المتوسطة. وهذه الطريقة هي الرائجة حاليًا. أما الثانية فتستمد المسلّمات من الحواس والجزئيات، صاعدةً تدريجيًا وبشكل متواصل، حتى تصل في النهاية إلى المسلّمات العامة. وهذه هي الطريقة الصحيحة، ولكنها لم تُجرَّب بعد.

في رواية بيكون الطوباوية ، " أطلانتس الجديدة" ، يُمنح الاستدلال الاستقرائي الدور النهائي:

وأخيرًا، لدينا ثلاثة أمور ترتقي بالاكتشافات السابقة من خلال التجارب إلى ملاحظات وبديهيات وأقوال مأثورة أكبر. وهؤلاء نسميهم مفسري الطبيعة.

في عام 1619، بدأ رينيه ديكارت بكتابة أولى أطروحاته الرئيسية حول التفكير العلمي والفلسفي السليم، وهي كتاب " قواعد توجيه العقل" غير المكتمل . كان هدفه إنشاء علم متكامل كان يأمل أن يطيح بالنظام الأرسطي ويثبت نفسه كمهندس وحيد ^{[ 72 ]} لنظام جديد من المبادئ التوجيهية للبحث العلمي.

استمر هذا العمل ووضّحه في رسالته عام 1637، " مقال في المنهج" ، وفي كتابه "تأملات" عام 1641. يصف ديكارت التجارب الفكرية المثيرة والمنظمة التي استخدمها للوصول إلى الفكرة التي نربطها به فوراً: أنا أفكر، إذن أنا موجود .

انطلاقاً من هذه الفكرة الأساسية، يجد ديكارت دليلاً على وجود إله يمتلك كل الكمالات الممكنة، ولن يخدعه شريطة أن يعزم على "[...] ألا يقبل أبداً أي شيء على أنه حقيقة لم يكن يعلم بوضوح أنه كذلك؛ أي أن يتجنب بعناية التسرع والتحيز، وألا يتضمن حكمه أي شيء أكثر مما عُرض على ذهنه بوضوح وجلاء بحيث يستبعد كل أساس للشك المنهجي." ^{[ 73 ]}

سمحت هذه القاعدة لديكارت بتجاوز أفكاره الخاصة والحكم بوجود أجسام ممتدة خارج نطاق أفكاره. نشر ديكارت سبع مجموعات من الاعتراضات على كتاب " التأملات" من مصادر مختلفة ^{[ 74 ]} مع ردوده عليها. على الرغم من خروجه الظاهر عن النظام الأرسطي، رأى عدد من منتقديه أن ديكارت لم يفعل أكثر من استبدال المقدمات الأساسية لأرسطو بمقدماته الخاصة. وقد صرّح ديكارت بذلك بنفسه في رسالة كتبها عام 1647 إلى مترجم كتاب " مبادئ الفلسفة" .

إن المعرفة الكاملة [...] يجب بالضرورة استنتاجها من الأسباب الأولى [...] يجب أن نحاول استنتاج معرفة الأشياء التي تعتمد عليها من هذه المبادئ، بحيث لا يكون هناك شيء في سلسلة الاستنتاجات المستمدة منها غير واضح تمامًا. ^{[ 75 ]}

ومرة أخرى، قبل ذلك بسنوات، متحدثاً عن فيزياء غاليليو في رسالة إلى صديقه وناقده ميرسين عام 1638،

[غاليليو] لم ينظر في الأسباب الأولى للطبيعة، بل بحث فقط عن تفسيرات لبعض الظواهر المحددة، وبذلك بنى بلا أسس. ^{[ 76 ]}

بينما زعم أرسطو أنه توصل إلى مبادئه الأولى بالاستقراء، اعتقد ديكارت أنه يستطيع الوصول إليها باستخدام العقل فقط. وبهذا المعنى، كان أفلاطونياً، إذ آمن بالأفكار الفطرية، على عكس مفهوم أرسطو عن الصفحة البيضاء ( تابولا راسا )، وذكر أن بذور العلم كامنة فينا. ^{[ 77 ]}

على عكس بيكون، نجح ديكارت في تطبيق أفكاره عمليًا. وقدّم إسهاماتٍ جليلة في العلوم، ولا سيما في مجال البصريات المصححة للانحرافات. وكان عمله في الهندسة التحليلية بمثابة سابقة ضرورية لحساب التفاضل والتكامل ، ولعب دورًا محوريًا في تسخير التحليل الرياضي في المسائل العلمية.

خلال فترة المحافظة الدينية التي أعقبت الإصلاح الديني والإصلاح المضاد ، كشف غاليليو غاليلي عن علمه الجديد للحركة. لم يكن محتوى علم غاليليو، ولا أساليب الدراسة التي اختارها، متوافقًا مع تعاليم أرسطو. فبينما كان أرسطو يعتقد أن العلم يجب أن يُبرهن عليه من المبادئ الأولى، استخدم غاليليو التجارب كأداة بحثية. ومع ذلك، قدم غاليليو أطروحته في صورة براهين رياضية دون الإشارة إلى نتائج تجريبية. من المهم أن نفهم أن هذه الخطوة في حد ذاتها كانت جريئة ومبتكرة في المنهج العلمي. لم تكن فائدة الرياضيات في الحصول على نتائج علمية واضحة على الإطلاق. ^{[ 78 ]} وذلك لأن الرياضيات لم تكن تُناسب الهدف الأساسي للعلم الأرسطي: اكتشاف الأسباب.

سواء أكان ذلك لأن غاليليو كان واقعيًا بشأن مدى قبول عرض نتائج التجارب كدليل، أم لأنه كان يشكّك في الوضع المعرفي لهذه النتائج، يبقى الأمر غير معروف. مع ذلك، لا نجد إشارة إلى التجارب في رسالته اللاتينية عن الحركة، بل في حواراته التكميلية المكتوبة باللغة الإيطالية العامية. في هذه الحوارات، تُعرض نتائج التجارب، مع أن غاليليو ربما وجدها غير كافية لإقناع جمهوره. وقد شكّلت التجارب الفكرية التي تُظهر التناقضات المنطقية في الفكر الأرسطي، والمُقدّمة بأسلوب غاليليو البلاغي البارع في حواراته، حافزًا إضافيًا للقارئ.

على سبيل المثال، في الحوار الدرامي المعنون " اليوم الثالث" من كتابه "علمان جديدان" ، يناقش غاليليو مع شخصياته تجربةً تتضمن جسمين يسقطان سقوطًا حرًا، يختلفان في الوزن. يقدم سيمبليسيو، الشخصية الرئيسية، عرضًا موجزًا ​​لوجهة نظر أرسطو، متوقعًا أن "جسمًا أثقل بعشر مرات من جسم آخر سيتحرك بسرعة أكبر بعشر مرات من سرعة الجسم الآخر". يرد سالفياتي، الذي يمثل شخصية غاليليو في الحوار، معربًا عن شكه في أن أرسطو قد حاول إجراء هذه التجربة. ثم يطلب سالفياتي من الشخصيتين الأخريين في الحوار التفكير في تجربة فكرية يتم فيها ربط حجرين مختلفي الوزن معًا قبل إطلاقهما. مستلهمًا من أرسطو، يستنتج سالفياتي أن "الحجر الأسرع سيتأثر جزئيًا بالحجر الأبطأ، والعكس صحيح". لكن هذا يؤدي إلى تناقض، فبما أن الحجرين معًا يشكلان جسمًا أثقل من كل حجر على حدة، فمن المفترض أن يسقط الجسم الأثقل بسرعة أكبر من سرعة أي من الحجرين. ومن هذا التناقض، يستنتج سالفياتي أن أرسطو يجب أن يكون مخطئًا في الواقع وأن الأجسام ستسقط بنفس السرعة بغض النظر عن وزنها، وهو استنتاج تؤكده التجربة.

في دراسته الاستقصائية التي أجراها عام 1991 حول التطورات في التراكم الحديث للمعرفة مثل هذا، يعتبر تشارلز فان دورين ^{[ 79 ]} أن الثورة الكوبرنيكية هي بالفعل الثورة الغاليلية الديكارتية (رينيه ديكارت) أو ببساطة الثورة الغاليلية نظرًا لشجاعة وعمق التغيير الذي أحدثه عمل غاليليو.

سعى كل من بيكون وديكارت إلى إرساء أساس متين للفكر العلمي يتجنب خداع العقل والحواس. تصوّر بيكون هذا الأساس تجريبيًا في جوهره، بينما قدّم ديكارت أساسًا ميتافيزيقيًا للمعرفة. وإذا كانت هناك أي شكوك حول مسار تطور المنهج العلمي، فقد تبدّدت مع نجاح إسحاق نيوتن . ورفض بيكون ضمنيًا تركيز ديكارت على العقلانية لصالح منهجه التجريبي، فحدد قواعده الأربع للاستدلال في كتابه "الأصول الرياضية للفلسفة الطبيعية" .

1. لا يجوز لنا أن نعترف بأكثر من أسباب الأشياء الطبيعية مما هو صحيح وكافٍ لتفسير مظاهرها.
2. لذلك، يجب علينا قدر الإمكان أن ننسب نفس الأسباب إلى نفس التأثيرات الطبيعية.
3. إن صفات الأجسام التي لا تقبل القصد ولا التنازل عن الدرجات، والتي تبين أنها تنتمي إلى جميع الأجسام التي تقع في نطاق تجاربنا، يجب اعتبارها الصفات العالمية لجميع الأجسام على الإطلاق.
4. في الفلسفة التجريبية، ينبغي لنا أن ننظر إلى القضايا التي يتم جمعها بالاستقراء العام من الظواهر على أنها صحيحة بدقة أو قريبة جداً من الصحة، بغض النظر عن أي فرضيات مخالفة قد يتم تخيلها، إلى أن تظهر ظواهر أخرى، والتي من خلالها يمكن إما جعلها أكثر دقة، أو جعلها عرضة للاستثناءات. ^{[ 80 ]}

لكن نيوتن ترك أيضاً تحذيراً بشأن نظرية كل شيء :

إن شرح الطبيعة بأكملها مهمة بالغة الصعوبة على أي إنسان، بل وعلى أي عصر. من الأفضل بكثير أن ننجز القليل بيقين، ونترك الباقي لمن يأتي بعدنا، بدلاً من شرح كل شيء. ^{[ 81 ]}

أصبح عمل نيوتن نموذجًا سعت العلوم الأخرى إلى محاكاته، وشكّل منهجه الاستقرائي أساسًا للكثير من الفلسفة الطبيعية خلال القرنين الثامن عشر والتاسع عشر. وقد قام ميل لاحقًا بتنظيم بعض أساليب الاستدلال في كتابه "الأساليب" (أو "قواعد ميل")، وهي خمسة عبارات صريحة تحدد ما يمكن استبعاده وما يمكن الاحتفاظ به عند بناء الفرضية. كما كتب جورج بول وويليام ستانلي جيفونز عن مبادئ الاستدلال.

في أواخر القرن التاسع عشر، اقترح تشارلز ساندرز بيرس مخططًا كان له أثر بالغ في تطوير المنهج العلمي عمومًا. وقد ساهم عمل بيرس في تسريع التقدم على عدة جبهات. أولًا، في سياق أوسع، وفي كتابه "كيف نجعل أفكارنا واضحة" (1878)، ^{[ 98 ]} وضع بيرس منهجًا قابلًا للتحقق الموضوعي لاختبار صحة المعرفة المفترضة، بطريقة تتجاوز مجرد البدائل الأساسية، مع التركيز على كل من الاستنباط والاستقراء . وبذلك، وضع بيرس الاستقراء والاستنباط في سياق تكاملي لا تنافسي (وهو ما كان سائدًا منذ عهد ديفيد هيوم قبل قرن من الزمان على الأقل). ثانيًا، وهو الأهم بالنسبة للمنهج العلمي، طرح بيرس المخطط الأساسي لاختبار الفرضيات الذي لا يزال سائدًا حتى اليوم. فبعد استخلاص نظرية البحث من موادها الخام في المنطق الكلاسيكي، قام بتطويرها بالتوازي مع التطور المبكر للمنطق الرمزي لمعالجة المشكلات التي كانت قائمة آنذاك في التفكير العلمي. قام بيرس بدراسة وتوضيح أنماط الاستدلال الثلاثة الأساسية التي تلعب دورًا في البحث العلمي اليوم، وهي العمليات المعروفة حاليًا بالاستدلال الاستنباطي والاستنتاجي والاستقرائي . ثالثًا ، لعب دورًا رئيسيًا في تطور المنطق الرمزي نفسه - بل كان هذا تخصصه الرئيسي.

كان تشارلز س. بيرس رائدًا في علم الإحصاء . فقد رأى أن العلم يحقق احتمالات إحصائية، لا يقينيات، وأن الصدفة، أي الخروج عن القانون، حقيقة واقعة. ونسب الاحتمال إلى نتيجة الحجة لا إلى القضية أو الحدث بحد ذاته. وتُروج معظم كتاباته الإحصائية لتفسير الاحتمال بالتكرار (النسب الموضوعية للحالات)، كما تُعرب العديد من كتاباته عن شكوكها حول الاحتمال (وتنتقد استخدامه) عندما لا تستند هذه النماذج إلى عشوائية موضوعية . ^{[ 99 ]} ورغم أن بيرس كان في معظمه من أنصار التكرار، إلا أن دلالات العالم الممكن التي وضعها أدخلت نظرية " الميل " في الاحتمال. وقد بحث بيرس (أحيانًا مع جاسترو ) في أحكام الاحتمال لدى المشاركين في التجارب، وكان رائدًا في تحليل القرار .

كان بيرس أحد مؤسسي علم الإحصاء . وقد صاغ الإحصاء الحديث في كتابيه " توضيحات لمنطق العلم " (1877-1878) و" نظرية الاستدلال الاحتمالي " (1883). وباستخدام تصميم القياسات المتكررة ، قدّم بيرس التجارب العشوائية المضبوطة والمُعمّاة (قبل فيشر ). كما ابتكر تصميمًا أمثل لتجارب الجاذبية، حيث " صحّح المتوسطات ". واستخدم الانحدار اللوجستي والارتباط والتنعيم ، وحسّن معالجة القيم المتطرفة . وقدّم مصطلحي " الثقة " و" الاحتمال " (قبل نيمان وفيشر ). (انظر الكتب التاريخية لستيفن ستيجلر ) . وقد شاع استخدام العديد من أفكار بيرس لاحقًا وطُوّرت على يد رونالد أ . فيشر ، وجيرزي نيمان ، وفرانك ب. رامزي ، وبرونو دي فينيتي ، وكارل بوبر .

يُنسب الفضل عمومًا إلى كارل بوبر (1902-1994) في إدخال تحسينات جوهرية على فهم المنهج العلمي في منتصف القرن العشرين وأواخره. ففي عام 1934، نشر بوبر كتابه " منطق الاكتشاف العلمي" ، الذي رفض فيه التفسير التقليدي القائم على الملاحظة والاستقراء للمنهج العلمي. ودعا إلى اعتبار قابلية التكذيب التجريبي معيارًا للتمييز بين العمل العلمي وغير العلمي . ووفقًا لبوبر، ينبغي للنظرية العلمية أن تقدم تنبؤات (ويُفضل أن تكون تنبؤات لم تُقدمها نظرية منافسة) قابلة للاختبار، ويمكن رفض النظرية إذا ثبت عدم صحة هذه التنبؤات. وتبعًا لبيرس وغيره، جادل بأن العلم سيتقدم على أفضل وجه باستخدام الاستدلال الاستنتاجي كركيزة أساسية، وهو ما يُعرف بالعقلانية النقدية . وقد ساهمت صياغاته البارعة للإجراءات المنطقية في الحد من الإفراط في استخدام الاستدلال الاستقرائي، كما ساهمت في تعزيز الأسس المفاهيمية لإجراءات مراجعة الأقران الحالية .

لودويك فليك ، عالم أوبئة بولندي عاصر كارل بوبر، لكنه أثر في كون وغيره بكتابه " نشأة وتطور الحقيقة العلمية" (بالألمانية عام 1935، وبالإنجليزية عام 1979). قبل فليك، كان يُعتقد أن الحقيقة العلمية تظهر مكتملة التكوين (كما يرى ماكس جامر ، على سبيل المثال)، بينما يُعترف الآن بأن فترة النضج ضرورية قبل قبول ظاهرة ما كحقيقة. ^{[ 100 ]}

رفض منتقدو بوبر، وعلى رأسهم توماس كون وبول فيرابند وإيمري لاكاتوس ، فكرة وجود منهج واحد ينطبق على جميع العلوم ويمكنه تفسير تقدمها. في عام 1962، نشر كون كتابه المؤثر " بنية الثورات العلمية" الذي أشار فيه إلى أن العلماء يعملون ضمن سلسلة من النماذج، وجادل بأن هناك أدلة قليلة على اتباع العلماء لمنهجية التكذيب. واستشهد كون بماكس بلانك الذي قال في سيرته الذاتية: "لا تنتصر الحقيقة العلمية الجديدة بإقناع معارضيها وإرشادهم إلى الصواب، بل لأن معارضيها يموتون في نهاية المطاف، وينشأ جيل جديد على دراية بها". ^{[ 101 ]}

كتب جورج إي بي بوكس ​​(1919-2013) ، وهو مرجعٌ موثوقٌ به في موضوع المنهج العلمي والنماذج الإحصائية: "بما أن جميع النماذج خاطئة، فلا يمكن للعالم أن يحصل على نموذج صحيح بالإسهاب المفرط. بل على العكس، ينبغي عليه، اقتداءً بويليام الأوكامي، أن يسعى إلى وصفٍ موجزٍ للظواهر الطبيعية. فكما أن القدرة على ابتكار نماذج بسيطة ولكنها مؤثرة هي سمة العالم العظيم، فإن الإفراط في الإسهاب وتحديد المعلمات غالبًا ما يكون علامة على التواضع". وأضاف: "بما أن جميع النماذج خاطئة، يجب على العالم أن يكون متيقظًا لما هو خاطئٌ بشكلٍ جوهري. فليس من المناسب أن نهتم بالفئران في حين أن النمور تجوب الأرض". ^{[ 102 ]}

تُظهر هذه المناقشات بوضوح أنه لا يوجد اتفاق عالمي حول ماهية " المنهج العلمي". ^{[ 103 ]} ومع ذلك، لا تزال هناك مبادئ أساسية معينة تُشكل أساس البحث العلمي اليوم. ^{[ 104 ]}