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科学哲学是20世纪兴起的一个哲学分支，关注科学的基础、方法和含义，主要研究科学的本性、科学理论的结构、科学解释、科学检验、科学观察与理论的关系、科学理论的选择等。该学科的中心问题是：什么有资格作为科学，科学理论的可靠性，和科学的终极目的。此学科有时与形而上学、本体论和认识论重叠，例如当它探索科学与真理之间的关系时。有许多关于科学哲学的核心问题，包括科学是否能揭示不可观察之事物的真相，甚至科学推理是否可以被证明为合理的，哲学家们没有达成共识。除了这些关于科学作为一个整体的一般性问题，科学哲学家也思考适用于特定学科例如生物学和物理学的问题。一些科学哲学家还使用当代的科学结果来达到哲学本身的结论。哲学的相关历史可以追溯到至少亚里士多德时代，但科学哲学只有在20世纪中期逻辑实证主义运动兴起之后才成为一个独特的学科；该运动的目的是制定标准，确保所有哲学陈述有意义，并客观地评估它们。托马斯·库恩在他1962年的里程碑著作《科学革命的结构》中质疑了“科学进步之过程是基于固定的系统性实验方法的一个稳定的、累积的知识采集”的既定看法，并声称任何进步都是相对于一个“范式”（paradigm，意为在某一特定时期定义一门学科的一套问题、概念和实践方式）发生的。卡尔·波普尔和查尔斯·桑德斯·皮尔士则从实证主义出发，为科学方法建立了一套现代标准。在此之后，由于W.V.蒯因等的影响，真理融贯论成为了主流，其观点为：如果一个理论使观测有意义、作为一个整体的一部分，则这个理论是验证了的。一些哲学家（例如古尔德）寻求将科学建立在公理假设（如自然的均匀性）的基础上。还有一些人，尤其保罗·费耶阿本德认为，不存在所谓的“科学方法”，因此所有的处理科学的方法都应该被允许，包括明确超自然的——不过费耶阿本德的观点是科学哲学家中的一个例外。另一种思考科学的方式是，从社会学的角度来研究知识是如何创建的，代表学者有大卫·布鲁尔和S·巴里·巴恩斯。最后，大陆哲学的处理科学的传统，是从人类经验的角度进行严格分析。具体学科的哲学包括了各种学科的课题：由爱因斯坦的广义相对论引发的时间的本质之难题，经济学对公共政策的影响，等等。一个重要主题是，某一科学学科是否可以“还原”（化简）为另一个学科，也即：化学可以还原为物理学，或者社会学可以还原为个体心理学吗？科学哲学的一般问题也在具体的科学中更加具体地出现。例如，科学推理的有效性的问题就在统计学基础中以不同的面貌出现。什么才算科学、什么应该被排除在外，这在医学哲学里是关乎生死的事情。此外，在生物学、心理学和社会科学的哲学中，以下问题常常被探讨：人性的科学的研究是否能达到客观性，还是不可避免地被价值观和社会关系所塑造。