Tieteessä koulutettua arvailua luonnonilmiön syystä kutsutaan hypoteesiksi. On olennaisen tärkeää, että hypoteesit ovat testattavissa ja väärennettävissä, eli ne voidaan testata ja saada erilaisia tuloksia riippuen siitä, onko hypoteesi totta vai väärä. Toisin sanoen hypoteesin pitäisi tehdä ennusteita, jotka pitävät paikkansa, jos hypoteesi itsessään on totta. Testattava ennuste voidaan tarkistaa kokeilla.
Hypoteesi
Jos sinulla on selitys luonnonilmiölle - toisin sanoen hypoteesi -, voit käyttää sitä ennusteiden tekemiseen. Oletetaan, että huomaat esimerkiksi, että enemmän suolaa liukenee kuumaan veteen kuin kylmään veteen. Voit olettaa, että ehkä kaikki yhdisteet ovat paremmin liukoisia kuumiin liuottimiin kuin kylmiin liuottimiin. Tämän hypoteesin perusteella voit ennustaa, että liuottimen lämpötilan noustessa myös liuenneen aineen määrä kasvaa.
Ennusteiden testaaminen
Kaikkien ennusteiden tulisi olla testattavia, eli sen pitäisi olla mahdollista suunnitella kokeilu, joka ennustaa tai mitätöi sen. Esimerkiksi liuottimen avulla voit testata ennustettasi liuottamalla erilaisia yhdisteitä veteen eri lämpötiloissa ja mittaamalla liukoisuuden. Pian huomaat, että jotkut aineet liukenevat vähemmän lämpötilan noustessa. Koska hypoteesi tekemäsi ennuste on väärä, huomaat, että hypoteesi on virheellinen, ja yritä löytää uusi, joka voisi selittää tosiasiat.
Testattomat ennusteet
Testattomat ennusteet ja hypoteesit ovat tieteen alueen ulkopuolella. Oletetaan, että joku kertoi sinulle esimerkiksi, että ukkosmyrskyt johtuvat vihaisista aaveista. Jos tämä on totta, voit ennustaa, että kun aaveet ovat vihaisia, on enemmän salamoita. Se ei kuitenkaan ole kelvollinen tieteellinen hypoteesi, koska ehdotettua selitystä tai sen ennusteita ei voida testata. Ei ole mahdollista kokeilua, jonka voit suunnitella sen selvittämiseksi, ovatko haamut vihaisia ja onko heidän vihansa korreloi ukkosmyrskyjen ilmaantuvuuden kanssa, joten hypoteesi ja sen ennusteet ovat täysin testattavia.
Todiste
On yleinen väärinkäsitys, jonka mukaan tutkijat "todistavat" hypoteesin olevan totta. Todellisuudessa mikään kokeiden määrä ei koskaan voi osoittaa, että hypoteesi on totta epäilemättä; he voivat vain osoittaa, että se on yhdenmukaista todisteiden kanssa. Kun todisteita kertyy ja kilpailevat selitykset hylätään, on tietysti yhä järkevämpää uskoa, että hypoteesi on paras selitys. Tässä vaiheessa tutkijat viittaavat siihen teoriana (esimerkiksi suhteellisuusteoriana). Teorian kumoaminen vaatii vain yhden kokeen, mutta tuhat koetta ei voi todistaa sen totta. Siitä huolimatta, jos teoria ja sen ennusteet on toistuvasti vahvistettu kokeilla, niin se onkin yleisesti hyväksytty, ellei ole riittäviä todisteita siitä, että ne olisi hylättävä uuden hyväksi teoria.