約瑟夫·夫琅和費在哪一年開始進行太陽光譜的測定?
1814年
在1780年代，威廉·赫歇爾用量測器對600個方向進行了一系列的測量，計算沿著視線方向可以看見的恆星數目。透過這樣的研究，他推論出恆星的數量平穩的向著天空的一側增加，這個方向就是銀河的中心。他的兒子約翰·赫歇爾在南半球的天空重複他的研究，也得到向著同一方向增加的相同結果。除了這些還有其他的成就，威廉·赫歇爾還注意到有些恆星不僅是在相同的方向上，彼此之間還是物理上的夥伴形成了聯星系統。約瑟夫·夫琅禾費和安吉洛·西奇開創了科學的天體光譜學，經由比較天狼星和太陽的光譜，他們發現有不同數量和強度的吸收譜線—恆星光譜中黑暗的譜線是由大氣層吸收特定頻率的波長造成的。西奇從1865年開始分依據光譜類型對恆星做分類。不過，現代的恆星分類系統是安妮·坎農在1900年代建立的。
心理學是否為自然科學的範圍，目前也尚存爭議，一般較廣為接受的說法是心理學同時包含在自然科學與社會科學的範疇之中。自然科學的根本目的在於尋找隱藏在自然現象背後的規律，但是自然科學的工作尚不包括研究為什麼會存在這些規律。自然科學認為超自然的、隨意的和自相矛盾的現象是不存在的。自然科學的最重要的兩個支柱是觀察和邏輯推理。由對自然的觀察和邏輯推理自然科學可以引導出大自然中的規律。假如觀察的現象與規律的預言不同，那麼要麼是因為觀察中有錯誤，要麼是因為至此為止被認為是正確的規律是錯誤的。一個超自然因素是不存在的。
十九世紀八十年代以前，人們對光譜學的研究還僅限於對光譜的觀測。著名的測量研究包括德國物理學家約瑟夫·夫琅和費在1814年至1815年間測定的太陽光譜，他將得到的八條吸收光譜線用字母A-H標記，後人稱之為夫琅和費線。後來的光譜學主要用於新的化學元素的發現上，例如德國物理學家古斯塔夫·克希荷夫就是通過研究鹼金屬的光譜發現了新元素銫和銣。然而，從哪方面來看都需要對光譜的成因以及譜線之間的關係作出一個物理上的解釋，而這一點恰恰又是在當時高度依賴機械觀的物理學界無法企及的問題。相反，一名瑞士中學教師約翰·巴耳末於1884年總結出了一個經驗性的氫光譜公式，正是這個公式的正確性引發了物理學家對原子光譜進一步的探索。1890年，瑞典物理學家約翰尼斯·芮得柏在不了解巴耳末工作的情況下得到了一個更具有普遍意義的經驗公式，而巴耳末公式正是芮得柏得到的一個特例，後人並由此進一步成功預言了帕邢系的存在。然而即便如此，此時人們對光譜的理解依然是唯象的，真正在物理層面上的解釋則要等到尼爾斯·波耳的時代。
在他1962年的著作《科學革命的結構》中，托馬斯·庫恩對邏輯實證主義給出了精闢的反對。他認為，觀察和評價的過程，都是在一個範式之內發生的；所謂「範式」，就是這個世界的一個邏輯自洽的「肖像」，並與從它的框架出發所做的觀察一致。範式也包含某個科學學科的定義性的理論問題和實踐操作。他描述了觀察和「謎題解決」的過程，此過程在一個範式內發生，他稱之為「正常的科學」。他還解釋了一個範式如何能壓倒另一個範例，這一過程他稱之為「範式轉變」。庫恩認為，不可能把被測試的假設從觀測所基於的理論的影響隔離開來；他論證道，不可能獨立評估互相競爭的範式。不止一個邏輯合理的結構可以描繪出一個可用的這個世界的畫像，但沒有共同的基礎，使得坑對坑，理論對理論。兩者都不能作為判斷對方的標準，所以沒有明確的方法來衡量科學進步。