תוֹכֶן
ניסויים מדעיים עוקבים אחר עקרון המכונה "השיטה המדעית" שמבטיח שבוצעו בדיקות מדויקות, נאספות תוצאות אמינות ומסקנות סבירות. כל ניסוי מדעי צריך לפעול לפי העקרונות הבסיסיים של חקירה נכונה כך שהתוצאות שהוצגו בסוף יראו כאמינות.
תצפית והשערה
התבוננות בתהליך פיזי חדש או בתופעה היא אירוע נדיר, אך ישנם תחומי מדע שאינם מובנים לחלוטין. על המדען להכניס את תצפיותיו למילים כדי לפתח השערה משמעותית. ההשערה צריכה להסביר את התופעה באמצעות מנגנון או קשר מתמטי, כפי שתואר על ידי פרופסור לפיזיקה פרנק ל. וולפס מאוניברסיטת רוצ'סטר.
חיזוי ודוגמנות
לא די לנחש מדוע קורה משהו. מדען צריך להוכיח שהתיאוריה שלו נכונה. תחזיות ניתנות לבחינת התצפיות בנסיבות שונות. המטרה היא לגלות יותר על התופעה ולהוכיח שהיא קיימת. אחת הדרכים לשפר את השיטה המדעית היא ליצור "מודל." ניתן להשתמש במודלים כדי לספק אנלוגיות למושגים קשים ובלתי ניתן לצפייה.
בדיקת הערכת שגיאות
בדיקת תיאוריות חדשות היא חיונית. יש לתכנן כל ניסוי כדי לצמצם את מספר המשתנים. לעולם לא די לומר שנערך ניסוי ומקיים את התיאוריה אלא שהשיטה או התוצאות אינן זמינות. כל ניסוי יכיל אזור שגיאה קטן. אם יש להוכיח את התיאוריה באמצעות מתמטיקה, חלות סטיות לגבי הממוצע על התוצאה של כל חישוב.
איסוף תוצאות ומצגת
על המדענים לרשום את תוצאותיהם. לעתים קרובות, ניתן לכתוב מחדש את התיאוריה המקורית לאחר ניסויים להמחשת תופעות חדשות. אם הניסויים שנערכו אינם תומכים בשום תיאוריה, יש לדחות אותם. יש לבדוק כל תוצאה כפולה וניתוח עוד יותר את התוצאות שברור שאינן מתאימות לתבנית. לאחר איסוף התוצאות, ניתן להציג אותם כטבלה, גרפים, תרשימים או גרפיקה ממוחשבת. על כל ייצוג לתמוך בתיאוריה המקורית.
מסקנות
כאשר התוצאות נמצאות והוצגו בדרכים משמעותיות, ניתן להסיק מסקנות. מסקנה כוללת פרשנות של התוצאות, הכרת התבניות הקיימות ותיאור המשמעות של אותם דפוסים ופרשנויות במציאות. כל דוגמה או חיזוי חייבים להמיר למסקנה משמעותית ומנומקת. ניתן לפתח את המסקנות של ניסויים יחידים לתחזיות של התנהגויות שלמות ורעיונות נוספים בנושא בדיקות.
גיבוש חוק
אחת המטרות העיקריות במדע היא לגלות ולהוכיח חוקים חדשים המסבירים כיצד הדברים עובדים. כאשר מנוסחים שניים או שלושה מודלים על בסיס תצפיות ראשוניות, והתיאוריה נבחנת בהצלחה, ניתן לצייר את הדגמים השונים זה בזה. דוגמא לחוק מושג יחיד הוא החוק הראשון של התרמודינמיקה. דוגמה לקבוצה של תיאוריות ממוזגות היא "התיאוריה המאוחדת הגדולה", תיאור היקום הקושר את כל מה שאנחנו יודעים כבר.