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科学理论很适合用来解释自然（和非自然）世界是如何运转的，它以被充分证实和经过再三观察的可复制的现象为基础。因此，以实验为根据的科学理论具有预测性、通用性、可测试性。相比之下，科学定律没为任何现象提供力学解释，仅仅是对发生的事情进行了长久观察。一旦研究或检测揭示出现象的新经验数据，那么过时的理论，比如燃素理论，会被马上抛弃。

科学理论以科学方法的进化为基础，开始于亚里士多德在他《工具论》一书中设计的对科学观察的归纳演绎法。但亚里士多德的理论不是公式化理论的唯一方法；关于“推断”如何以及为什么会产生自然特性，伊比鸠鲁设计出了自己的法则。黑暗时代的欧洲人不太重视科学（他们更关心如何在战争、瘟疫和饥荒中生存下来），但1021年，阿拉伯物理学家伊本·阿尔·海塞姆，欧洲人称他为阿尔哈曾，设计出了提出科学理论的方法：观察、实验、理性逻辑。

一旦欧洲摆脱困境，文艺复兴时期的人文主义者便把他们的观点注入到科学理论应该如何产生之中。弗朗西斯科·桑切斯在他的著作《1571至1573》中认为唯一真实的认知方法是以怀疑为基础，因此，弗朗西斯·培根发明了排除归纳法来作为提出科学理论的基础。笛卡尔、伽利略和牛顿将他的方法进行了改善。20世纪，查尔斯·皮尔斯、卡尔·波普尔、托马斯·库恩讨论并改进了科学方法应该是什么的观念，为所有研究学科的各类探究都建立了标准。

当然还有其他一些认识宇宙的方法，这些方法不太以实验为根据，但科学理论依然根植于现实…并且带来了文明的见解和科技，让人们的生活更加舒适。