A tudósok olyan ötletek kidolgozott keretein belül dolgoznak, amelyek tesztelésre, értékelésre és finomításra szorulnak. Egyes ötleteket elvetünk, ha a bizonyítékok azt mutatják, hogy tarthatatlanok, míg másokat támogatnak és széles körben elfogadják őket. A tudósok különféle ideákra utalnak, különböző fogalmakkal - ideértve a fogalmakat, az elméleteket és a paradigmákat is -, hogy megkülönböztessék az ötletek szerepét a tudományos folyamatban.
Fogalmak
A „koncepció” olyan kifejezés, amelyet a mindennapi angol nyelvben széles körben használnak ötletként. Ugyanez az általános jelentése tudományos kontextusban, és gyakran egy elvont ötletre utal. Egy fogalom lehet kivételesen tág vagy nagyon specifikus. Például a „növények” és az „állatok” egyaránt olyan fogalmak, amelyek segítenek a tudósoknak és mindenki másnak megkülönböztetni a tárgyakat a természeti világban. Az „emlős” egy fogalmi kifejezés, amely egy adott állatfajra utal. A koncepció alapulhat a tapasztalatokon, vagy lehet teljesen képzeletbeli; A „zene” élményalapú fogalom, míg a „sárkány” csak az elmében létező fogalom.
Elméletek
Az elmélet egy jól bevált tudományos elv, amelyet meggyőző kísérleti és megfigyelési bizonyítékok támasztanak alá. Egy elmélet erős magyarázó erővel bír, amely segít a tudósoknak megérteni és leírni az univerzumot, és jóslatokat adni a jövőbeni eseményekről. A természetes szelekció elmélete, amelyet Charles Darwin fejtett ki a 19. században, az evolúciós biológia egyik központi szervező elve. Einstein speciális relativitáselmélete forradalmasította a fizikát a 20. század elején. A modern tudomány további jól ismert elméletei közé tartozik a lemeztektonika geológiai elmélete és az orvostudományban a betegség csíraelmélete.
Paradigmák
A paradigma központi fogalmi keretrendszer arra, hogy miként szemlélheti a körülötted lévő világot. Egy paradigma lehet annyira átható és széles körben elfogadott, hogy szinte észrevétlen marad, nagyrészt úgy, ahogy általában nem veszi észre a belélegzett levegőt. Például az ég korai megfigyelői azt feltételezték, hogy az emberek a Naprendszer középpontjában állnak, más bolygók és a Nap a Föld körül forog. Ezt a paradigmát végül megdöntötte a Naprendszer új nézete, amely a napot helyezte a középpontba. A „paradigma” kifejezést Thomas Kuhn „A tudományos forradalmak szerkezete” című befolyásos könyvének 1962-es kiadása hozta előtérbe. Kuhn azzal érvelt a tudomány, más tudományágakkal ellentétben, széles paradigmaváltásokkal haladt előre, amelyek során az egész tudományos közösség elfogadja az új gondolkodásmódot a világ.
Hipotézisek
A koncepciók, elméletek és paradigmák mellett a tudósok hipotézisekként ismert ötleteket is generálnak. A hipotézis tesztelhető ötlet; kísérleti megfigyelésnek van alávetve annak érvényességének meghatározásában. Benjamin Franklin híres sárkányrepülési kísérlete annak a hipotézisnek a tesztje volt, hogy a villám az elektromos kisülés egyik formája. Egy hipotetikus gondolat, amelyet többször tesztelnek és megbízhatónak találnak, végül tudományos elméletté válhat.