تستخدم جميع العلوم ، بما في ذلك العلوم الاجتماعية ، صيغًا مختلفة لما يسمى بالمنهج العلمي ، وهي طريقة ممنهجة للبحث. فمثلا الطبيب النفساني الذي يريد معرفة كيف تؤثر الضوضاء على قدرة الناس على تعلم الكيمياء و الكيميائي المهتم بقياس الحرارة المنبعثة عندما يتم حرق غاز الهيدروجين في الهواء يتبعان نفس الإجراءات تقريبًا عند إجراء تحقيقاتهم. فالخطوة الأولى هي تحديد المشكلة بعناية. و تتضمن الخطوة التالية إجراء تجارب ، و تدوين الملاحظات الدقيقة وتسجيل المعلومات ، أو البيانات ، حول النظام – جزء من الكون و الذي يخضع للتحقيق. (في الأمثلة التي تمت مناقشتها للتو ، فإن الأنظمة هي مجموعة من الأشخاص الذين سيدرسهم عالم النفس ومزيج من الهيدروجين والهواء التي سيدرسها عالم الكيمياء.)
قد تكون البيانات التي تم الحصول عليها في دراسة بحثية على حد سواء نوعية ، وتتألف من ملاحظات عامة حول النظام ، وأيضا كمية حيث تشمل الأرقام التي تم الحصول عليها بواسطة قياسات مختلفة للنظام. و هنا يستخدم الكيميائيون عمومًا الرموز والمعادلات الموحدة في تسجيل قياساتهم وملاحظاتهم. هذا النوع من التمثيل ليس فقط تبسيط عملية حفظ السجلات ، ولكن يوفر أيضًا أساسًا مشتركًا للتواصل مع الكيميائيين الآخرين.
عندما يتم الانتهاء من التجارب وتسجيل البيانات ، فإن الخطوة التالية في المنهج العلمي هي التفسير ، بمعنى أن العالِم يحاول تفسير الظاهرة المرصودة. و بناءً على البيانات التي تم جمعها ، يصوغ الباحث فرضية وتفسيرًا مبدئيًا لمجموعة من الملاحظات. كما يتم إجراء تجارب أخرى لاختبار صحة الفرضية بأكثر من طريقة ممكنة ، و هنا تبدأ العملية من جديد. و بعد جمع كمية كبيرة من البيانات ، من المستحسن غالبًا تلخيص المعلومات بطريقة موجزة على صيغة قانون. و في العلم ، فإن القانون عبارة عن بيان شفهي أو رياضي موجز عن العلاقة بين الظواهر التي تكون دائمًا متماثلة في ظل نفس الظروف. فمثلا يقول قانون الحركة الثاني للسير إسحاق نيوتن ، والذي قد تتذكره من خلال دراستك في المرحلة الثانوية، أن القوة تساوي التسارع مضروبا بالكتلة (F = ma). ما يعنيه هذا القانون هو أن الزيادة في الكتلة أو في تسارع جسم ما ستزيد دائمًا من قوتها بشكل متناسب ، وسوف يؤدي انخفاض الكتلة أو التسارع دائمًا إلى تقليل القوة.
فالفرضيات التي نجت من خلال نتائج العديد من الاختبارات التجريبية لثبات صلاحيتها قد تتطور إلى نظريات. و النظرية هي مبدأ موحد يشرح مجموعة من الحقائق و / أو تلك القوانين التي تستند إليها. و مع ذلك يجري أيضا اختبار النظريات باستمرار. فإذا تم دحض النظرية بالتجربة ، فيجب إهمالها أو تعديلها بحيث تصبح متوافقة مع الملاحظات التجريبية. و قد يستغرق إثبات أو دحض النظرية سنوات أو حتى قرون سواء كان ذلك جزئيا او كليا لأن التكنولوجيا اللازمة لذلك قد لا تكون متاحة. فالنظرية الذرية و التي سوف ندرسها لاحقا ، هي مثال على ذلك.
و نادراً ما يتم إحراز تقدم علمي بطريقة ثابتة خطوة بخطوة. و في بعض الأحيان يسبق القانون النظرية و في احيان اخرى العكس. فقد يبدأ عالمان في العمل في مشروع له نفس الهدف تمامًا ، لكن سينتهي بهما المطاف إلى اتباع طرق مختلفة تمامًا. و لكن و بعد كل شيء ، فإن العلماء هم بشر ، وأنماط تفكيرهم وعملهم متأثرة للغاية بخلفيتهم وتدريبهم وشخصياتهم.
فقد كان تطور العلم غير منتظم وأحيانًا غير منطقي. و عادةً ما تكون الاكتشافات العظيمة ناتجة عن الإسهامات والخبرات التراكمية للعديد من الباحثين، على الرغم من أن الفضل في صياغة نظرية أو قانون يُمنح عادةً لشخص واحد فقط. و بالطبع هناك عنصر من الحظ يدخل في الاكتشافات العلمية ، ولكن قيل إن «الفرصة تفضل العقل المستعد». و هنا يتطلب الأمر تنبيهًا جيدًا ومدربًا جيدًا على التعرف على أهمية الاكتشاف العرضي واتخاذ كامل الاستفادة منه . ومع ذلك ، في كل قصة نجاح ، هناك المئات من الحالات التي قضى فيها العلماء سنوات في العمل في مشاريع أدت في النهاية إلى طريق مسدود ، والتي جاءت فيها الإنجازات الإيجابية فقط بعد العديد من المنعطفات الخاطئة وبوتيرة بطيئة لدرجة أنهم ذهبوا دون علاج . ومع ذلك ، فإن المسدودات تساهم بشيء في مجموعة المعرفة المتزايدة باستمرار عن الكون المادي.فحب البحث هو الذي يبقي العديد من العلماء في المختبر.
