用因果關係來解釋行星運動的科學家為誰?
約翰內斯·克卜勒
古希臘的哲學家，包括亞里士多德在內，可能是最早提出萬有之本，必涵其因論點，以及用抽象的哲理嘗試敲解大自然奧秘的思想家。當然，對於現代讀者而言，許多仍舊存留下來的思想是蠻有道理的，但並沒有無懈可擊的數學理論與對照實驗來闡明跟證實。而這些方法乃現代科學，如古典力學能形成的最基本因素。約翰內斯·克卜勒為按照因果關係來解釋行星運動的科學家。他從第谷·布拉赫對火星的天文觀測資料裏發現了火星公轉的軌道是橢圓形的。這與中世紀思維的切割，大約發生在西元1600年。差不多於同時，伽利略用抽象數學定律來解釋粒子運動。傳說他曾經做過一個很有意思的實驗：他從比薩斜塔扔下兩個不同質量的球，試驗這兩個球是否會同時落地。雖然這很可能僅止於傳說。但他確實進行過在斜面上滾球的屬量性實驗；他的加速運動論顯然是由這類實驗的結果推導出的，而且成為了古典力學的基礎。牛頓在他的巨著自然哲學的數學原理裡發表了牛頓萬有引力定律與三條牛頓運動定律：慣性定律，加速度定律和作用與反作用定律。使用運動定律與萬有引力定律，他能夠計算出普通物體與天體的運動軌道。特別值得一提的是，他研究出克卜勒定律在理論方面的詳解。牛頓先前創發的微積分是研究古典力學所必備的數學工具。牛頓和那時期的同仁，除了克里斯蒂安·惠更斯所研究之波動現象為值得注意的例外，大多數都認為古典力學應可以詮釋所有大自然的現象，包括用其分支學術，幾何光學，來解釋光波。甚至於他發現的牛頓環，牛頓都試著用自己的光微粒說來解釋。十九世紀後期，尖端的理論與實驗發掘出許多撲碩迷離的難題。古典力學與熱力學的連結導至出古典統計力學的吉布斯悖論。在原子物理的領域，最基本的問題，像原子模型和發射光譜等，古典力學都無法給出合理的解釋。眾位大師盡心竭力研究這些難題，成功地發展出現代量子力學。類似地，在座標轉換時，因為古典電磁學和古典力學相互矛盾，表現出不同的物理行為，引起愛因斯坦的關注，經過多年的努力，終就想出驚世的相對論。自二十世紀末期以後，不再能虎山獨行的古典力學，與古典電磁學共同被牢牢的嵌入相對論和量子力學裏面，成為在非相對論性和非量子力學性的極限，研究非相對論性和非量子尺寸物體的物理性質的學術。
與此密切相關的問題是，什麼才算是一個好的科學解釋。除了提供對未來事件的預測，社會往往需要科學理論為經常發生或已經發生的事件提供解釋。哲學家們對「一個科學理論成功地解釋了一個現象」以及「一個科學理論具有解釋力」之說法所憑依的標準進行了調查研究。演繹-律則模型是一個早期的，有影響力的科學解釋的理論。它說，一個成功的科學解釋必須能從一個科學定律推斷出某個現象的發生。這種觀點受到了很多的批評，導致人們想出幾個普遍承認的反例。如果待說明事物不能從任何律則推導出，這時候澄清「科學解釋」是什麼意思就特別具有挑戰性。韋斯利·薩爾蒙發展了一個模型，其中一個好的科學解釋必須和要解釋的結果在統計學上相關。其他人則認為，一個好的解釋的關鍵，是能統一不同的現象或能提供因果機制。
科學與非科學的區分被稱為劃界問題。例如，精神分析應該被認為是科學嗎？所謂的「創世科學」、膨脹的多重宇宙假說、宏觀經濟學是科學嗎？卡爾·波普爾稱這是科學哲學中的核心問題。然而，對於該問題，沒有一種統一的說法贏得了哲學家普遍的接受，有些人甚至認為此問題無法解決或沒有意義。早期，邏輯實證主義者嘗試將科學建立在觀測之上；相應的，非科學則是非觀測的，因此毫無意義。波普爾認為，科學的核心屬性是可證偽性。也就是說，每一個真正科學的說法是有可能被證明是錯誤的。偽裝成科學，試圖得到本來沒有能夠實現的合法性，這樣的一個領域，就被稱為偽科學、邊緣科學，或垃圾科學。物理學家理察·費曼提出了「草包族科學」一詞：研究人員認為他們正在做科學，因為他們的活動具有科學的外表；但實際上他們缺乏「那種徹底的誠實」，讓他們的成果進行嚴格的評估。各類商業廣告宣傳，從炒作到欺詐，都可能屬於這些類別。
邏輯實證主義由於其強烈的科學反實在主義而遠近聞名，清除不可觀察的東西，包括因果、機制和原則。不過，還是可以允許提及這樣的不可觀測變量，作為隱喻，或最壞的情況，作為形上學的或情感的概念。理論定律將還原為經驗定律，而理論的詞彙將從觀測的詞彙通過對應規則來獲得意義。物理學中的數學會通過邏輯主義還原為符號邏輯，而理性的重建將把普通的語言轉換成標準的等價物，所有都連接和統一在一個邏輯句法之下。科學理論將需要闡述其驗證方法，使得一個邏輯演算或實證操作就可以驗證其虛假或真實。1930年代後期，邏輯實證主義者逃離了德國和奧地利，來到了英國和美國。當時，許多人已經用奧圖·紐拉特的物理主義取代了馬赫的現象學；而魯道夫·卡爾納普也試圖用簡單的確認來替換驗證。在1945年二戰結束時，邏輯實證主義變得溫和，變成了邏輯經驗主義，主要由卡爾·亨佩爾領導，他闡述了科學解釋的覆蓋律模型，將其作為一種識別科學解釋的邏輯形式的方式，不藉助任何令人懷疑的「因果關係」。邏輯實證主義運動成為分析哲學一個重要的支柱，主導了英語世界的哲學，包括科學哲學，而且同時影響著科學，晚至1960年代。然而這個運動未能解決科學哲學的核心問題，其學說也越來越多的被攻擊。但無論如何，它使得科學哲學作為哲學的一個獨立的分支學科而建立，其中亨佩爾發揮了關鍵作用。