Khi nghĩ về khoa học, hình ảnh nảy lên trong tâm trí của nhiều người là những thư viện sách dày đặc, những người mặc áo trắng trong phòng thí nghiệm nhìn qua kính hiển vi, những nhà thiên văn ngắm nhìn bầu trời qua kính viễn vọng, những nhà tự nhiên trong những khu rừng nhiệt đới,  Einstein viết nguệch ngoạc những dòng công thức trên bảng đen, hay những con tàu vũ trụ chuẩn bị phóng bay vào không gian,...
Đó là một vài khía cạnh nhưng chỉ là một miếng ghép nhỏ trên một bức tranh rộng lớn. Thực tế những kiến thức khoa học ta học được, những thiết bị công nghệ hiện đại tân tiến chỉ là sản phẩm của khoa học. Khoa học không chỉ là một bộ  kiến thức, mà là phương pháp để ta tìm hiểu về tự nhiên, con người, xã hội, vũ trụ. Nếu bạn hỏi phương pháp khoa học là gì, thì rất khó để định nghĩa, bởi vì không có một phương khoa học duy nhất nào cả. Làm khoa học là một  nghệ thuật theo cách riêng của nó . Nghệ thuật không có giới hạn cho trí tưởng tượng, và khoa học cũng vậy.  
Bạn có thể thấy phương pháp khoa học được áp dụng bởi những đứa trẻ tò mò thử độ bền quả trứng bằng cách thả nó rơi xuống đất. Điều đó cũng tương tự như những nhà khoa học thí nghiệm với ánh sáng, với thuốc, với chất hóa học,... Ta có thể học hỏi bằng cách quan sát trực tiếp, ghi chép, lưu trữ lại những dữ kiện, để qua đó nhận ra khuôn mẫu và tìm ra quy luật vận hành của thế giới. Tổ tiên chúng ta, nhờ quan sát bầu trời mà đã có thể nắm rõ được khi nào trời lạnh, khi nào trời mưa, khi nào động vật di cư, khi nào có thể dừng chân cắm trại,.... Việc học qua quan sát trực tiếp là giai đoạn không thể thiếu của bất kỳ quá trình học tập nào, khoa học không phải ngoại lệ. 
Tuy nhiên, không phải lúc nào cũng chỉ quan sát trực tiếp, thí nghiệm và rồi tự nhiên sẽ tìm ra đáp án ngay lập tức. Có nhiều bí ẩn sâu sắc hơn những gì ta có thể tiếp nhận bằng các giác quan. Nhiều thứ ta không thể quan sát trực tiếp như nguyên tử, những gì diễn ra trong quá khứ,... Chỉ quan sát, tò mò không thôi là không đủ, khoa học cần đến những ý tưởng mới mẻ, đột phá. Không có các ý tưởng khoa học không thể tiến xa.
Những ý tưởng như thuyết tiến hóa của Darwin, thuyết kiến tạo mảng của Wegener, thuyết tương đối của Einstein đều là những ý tưởng đột phá. Nhưng những ý tưởng đó không  sinh ra từ hư không, mà được xây dựng trên nền tảng các kiến thức có được của người đi trước, kết hợp với kinh nghiệm, kiến thức tự thu thập được từ việc quan sát tỉ mỉ thế giới tự nhiên, và một trí tưởng tượng phong phú vượt ra khỏi những kìm hãm của đời sống hàng ngày. Einstein xây dựng thuyết tương đối của ông dựa trên cơ học của Newton, Michael Faraday. Darwin xây dựng thuyết tiến hóa qua 5 năm khám phá tự nhiên trên chuyến tàu HMS Beagle.
Vô vàn ý tưởng có thể đưa ra, nhưng chúng ta có khuynh hướng nghĩ cách để diễn giải sao cho khớp với những gì ta đã biết, những gì phù hợp với niềm tin, thế giới quan của mình và dễ dàng tự tin ý tưởng mình đưa ra là đúng. Công việc của khoa học chính là nhận ra những sai sót trong nhận thức của con người, để sửa sai, để tiến gần đến sự thật. Đó là lý do vì sao cốt lõi của khoa học chính là kiểm chứng ý tưởng.
Để một ý tưởng mang tính khoa học, nó không thể chỉ là một diễn giải nghe có vẻ hợp lý, mà thường phải là những ý tưởng đưa ra được những dự đoán chính xác, phát hiện mới mẻ. Thông thường khi kiểm chứng 1 ý tưởng, lập luận mang tính khoa học sẽ là nếu ý tưởng là đúng, ta sẽ phải quan sát thấy những điều mà nó khẳng định. Ví dụ, nếu thuyết tương đối là đúng, nếu tia sáng bị bẻ cong khi đến gần vật khối lượng nặng, ta sẽ phải quan sát thấy ánh sáng của một ngôi sao bị bẻ cong quanh Mặt Trời vào thời điểm nhật thực. 
Thêm vào đó, một ý tưởng luôn phải xem xét dưới nhiều khía cạnh, góc độ. Càng nhiều bằng chứng, dự đoán chính xác đến từ nhiều lĩnh vực, ta càng gia tăng sự tự tin vào một ý tưởng. Thuyết tiến hóa ngoài đưa ra dự đoán các loài càng có quan hệ họ hàng gần thì càng có nhiều sự tương đồng về giải phẫu, còn phải xem xét dưới yếu tố di truyền học, DNA, bằng chứng hóa thạch, sự phân bổ địa lý, tuổi Trái Đất,…
Nhắc đến khoa học, đặc biệt khi nhắc đến kiểm chứng nhiều người lầm tưởng không có chỗ cho sự sáng tạo. Thật dễ hiểu lý do vì sao. Khi nghe đến từ kiểm chứng, ta thường chỉ nghĩ đến bằng chứng và logic lạnh lùng. Khoa học thường được dạy ở trường học như bộ kiến thức học sinh cần thuộc lòng trong sách giáo khoa, hay các công thức vật lý cần ghi nhớ để áp dụng cho bài kiểm tra. Kết hợp với câu nói của Einstein: “Trí tưởng tượng quan trọng hơn là kiến thức. Vì kiến thức chỉ giới hạn ở những gì ta đang biết, còn trí tưởng tượng bao trùm kiến thức của cả thế giới, và toàn bộ những gì sẽ được biết đến trong tương lai”. Tất cả khiến nhiều người lầm tưởng khoa học làm việc như một cỗ máy, không đổi mới, ít trực quan, nhàm chán. 
Dù khoa học phải tuân theo những nguyên tắc logic nhất định, phương pháp làm việc, cách thiết kế thí nghiệm vô cùng đa dạng và linh hoạt, cần đến rất nhiều trí tưởng tượng. Những cũng như nghệ thuật, có những quy tắc riêng để đánh giá tác phẩm là hay hoặc dở, nguyên tắc logic của khoa học không phải là kìm hãm trí tưởng tượng, mà để trí tưởng tượng không đi chệch hướng. Hãy thử nghĩ đến những thí nghiệm kiểm chứng hiện tượng siêu nhiên của Michael Faraday, hay thí nghiệm với lăng kính của Newton chứng minh ánh sáng là hỗn hợp của nhiều màu sắc… Tất cả đều là sự vận dụng linh hoạt những kiến thức có sẵn để thiết kế thí nghiệm, giải quyết vấn đề mà hầu hết con người đương thời chưa ai nghĩ ra.
Cùng một vấn đề luôn có nhiều cách để kiểm chứng, như đã nói không có 1 phương pháp khoa học duy nhất nào cả. Nếu học ở trường bạn cũng được nghe đến các thí nghiệm như thả quả bóng lăn trên sườn dốc để xét  độ nghiêng ảnh hưởng đến gia tốc. Nhưng thí nghiệm không nhất thiết phải trong căn phòng nhỏ bé, có nhiều thí nghiệm được thiết kế trên quy mô rộng lớn, như những thí nghiệm trong các lĩnh vực liên quan đến y học, môi trường, hệ sinh thái, xã hội,...  Có những lúc tự nhiên “làm thí nghiệm” thay cho con người, và tất cả những gì ta cần làm là theo dõi kết quả. Như khi núi lửa phun trào, tàn phá hệ sinh thái xung quanh, các nhà khoa học có thể tận dụng cơ hội để theo dõi quá trình, tìm hiểu những yếu tố nào góp phần nên sự phục hồi của thực vật. 
Một thứ không có sự linh hoạt để cải tiến sẽ không bao giờ có thể tiến xa, khoa học cũng tương tự. Khi nghĩ đến kiểm chứng nhiều người chỉ thường nghĩ đến những thí nghiệm, nhưng không phải lúc nào thí nghiệm cũng có thể áp dụng được. Ta không thể quay về quá khứ để thử nghiệm hành vi và chế độ ăn của loài khủng long, và cũng không thể dịch chuyển cả 1 hành tinh để xem quỹ đạo của chúng thay đổi ra sao. Trong một số trường hợp ta không được phép thực hiện thí nghiệm vì lý do đạo đức, như thử nghiệm thuốc lá ảnh hưởng đến trẻ em thế nào bằng cách ngẫu nhiên cho 1 nhóm trẻ tiếp xúc với thuốc lá còn nhóm kia thì không.
Lúc này vẫn có cách thức khác là quan sát, phân tích. Nếu ta không thể thiết kế thí nghiệm để kiểm chứng ý tưởng xem loài khủng long ăn gì, ta vẫn có thể quan sát chi tiết hàm răng của chúng và đối chiếu với hàm răng của các sinh vật ngày nay. Ta cũng có thể khảo sát, thống kê để đánh giá ảnh hưởng của thuốc lá lên trẻ em qua phân tích những nơi có tỷ lệ hút thuốc cao với những nơi tỷ lệ thấp.
Khi nhắc đến khoa học, nhiều người hình dung những con người cô lập trong phòng thí nghiệm với những ống nghiệm sủi bọt không tương tác với thế giới bên ngoài. Hay hình ảnh những nhân vật nổi tiếng như Newton, Einstein,... Điều đấy khiến ta cảm nhận khoa học chỉ dành cho thiểu số những cá nhân có trí tuệ xuất chúng. Nhưng trên thực tế, các nhà khoa học có thể xây dựng trên công trình của nhau, chia sẻ ý tưởng, phản biện, kiểm chứng ý tưởng của nhau. Họ gửi email liên lạc với đồng nghiệp, phát biểu trên hội trường, bàn luận trong quán cà phê, làm truyền thông phổ biến kiến thức, viết sách, xuất bản bài báo trên những tạp chí học thuật. Dù nghiên cứu một mình hay làm việc trong 1 tổ chức, cuối cùng họ luôn phải chia sẻ công trình của mình để đóng góp vào tri thức chung của nhân loại.
Dù được đào tạo để ý thức rõ các thành kiến của bản thân, song các nhà khoa học vẫn là con người, có cảm tính. Những ý tưởng có thể bị ràng buộc bởi xã hội nơi chúng ta sinh sống, trải nghiệm, giáo dục, những hệ tư tưởng, niềm tin của những người xung quanh, xung đột lợi ích... Cá nhân các nhà khoa học bên ngoài chuyên môn của họ cũng chỉ như người bình thường, có khi còn kém hơn khi mà thời gian  dành ra cho 1 lĩnh vực  khiến họ ít được trải nghiệm trong các lĩnh vực khác. Đôi khi kiến thức giúp họ biện minh cho những niềm tin, định kiến sai lầm của mình hơn.
Đây là lý do vì sao khoa học cần đến cộng đồng, sự hợp tác giữa nhiều con người đa dạng về văn hóa, tư tưởng, sắc tộc, màu da, giới tính,... Sự đa dạng giúp làm giảm những định kiến của cá nhân nhà khoa học. Ví dụ, vào những năm 1950, các nhà khoa học có niềm tin vào thuyết ưu sinh tận dụng những hiểu biết về sinh học tiến hóa để biện minh cho thuyết này. Nhờ vào sự đa dạng của những người làm khoa học, đặt những câu hỏi khác nhau, kiểm chứng vấn đề theo những hướng đi khác nhau, thuyết ưu sinh không thể đứng vững trước sự điều tra kỹ lưỡng.
Không chỉ có ý tưởng cần được xem xét, điều tra, kể cả phương pháp được đem ra để kiểm chứng ý tưởng đó cũng phải vậy. Suốt chiều dài lịch sử con người tin rằng lời khai nhân chứng là bằng chứng tin cậy nhất chứng minh 1 người phạm tội. Ngày nay với sự phát triển của khoa học nhận thức, những nghiên cứu về trí nhớ cho thấy ký ức con người không  hoạt động như một camera quay lại vụ việc, mà được tạo dựng, có thể bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố môi trường xung quanh. Khi phương pháp DNA lần đầu ra đời, hàng trăm người bị bỏ tù do lời khai nhân chứng đã được phát hiện vô tội . Các phương pháp để kiểm chứng ý tưởng cũng có thể có những sai sót, có thể do một nhà khoa học muốn cố gắng chứng minh giả thuyết của mình là đúng, hay do những giả định sai lầm như giả định công cụ đo lường là đáng tin cậy nhưng không phải… Đây là lý do nhà khoa học cần đến chia sẻ ý tưởng và phương pháp làm việc của mình.
Trong giới học thuật có khẩu hiệu ‘xuất bản hay là chết’, câu này hàm ý hãy xuất bản nghiên cứu không thì rủi ro mất việc. Các nhà khoa học có thể trình bày nghiên cứu của mình qua viết sách, thuyết trình ở hội nghị, hay đăng trên các tạp chí khoa học uy tín. Mục đích để các nhà khoa học khác có thể tiếp cận nghiên cứu, đọc và phê duyệt. Trong những thí nghiệm được thiết kế để kiểm chứng ý tưởng, việc kết quả thí nghiệm có thể lặp lại bởi nhà khoa học khác trong môi trường khác là điều kiện tiên quyết để xác thực kết quả đáng tin cậy không. Vì thế trong mỗi bài nghiên cứu, các nhà khoa học không chỉ trình bày phát hiện mới của mình mà còn phải cả những luồng bằng chứng, cách thức thu thập bằng chứng, những dòng lý lẽ để những nhà khoa học khác dễ dàng kiểm chứng.
Khi một ý tưởng trở thành kiến thức khoa học được chấp nhận rộng rãi là khi các nhà khoa học với những hệ thống niềm tin, định kiến, lợi ích tài chính, xã hội, văn hóa, tôn giáo, giới tính... khác nhau, sử dụng những phương pháp khác nhau, thu thập luồng bằng chứng khác nhau, xem xét vấn đề dưới nhiều khía cạnh khác nhau, nhưng cùng tuân theo nguyên tắc chung của khoa học, hầu hết tất cả đều đạt sự đồng thuận rằng ý tưởng đó là chính xác, phản ánh chân thật nhất cách thế giới đang vận hành. Sự đồng thuận khoa học không giống như nền dân chủ, cũng không phải tư tưởng của một nhóm người gật gù với nhau, đó là sự đồng thuận khi toàn bộ bằng chứng đều chỉ về một hướng.
Khi thuyết tiến hóa mới ra đời còn nhiều tranh cãi trong giới khoa học, điển hình nhất là tuổi Trái Đất được đồng thuận lúc đấy là khoảng 100 triệu năm , thời gian không đủ để sinh vật tiến hóa đa dạng như ngày nay. Càng về sau, càng nhiều luồng bằng chứng ủng hộ tiến hóa, những phương pháp đo tuổi Trái Đất chính xác hơn, thuyết tiến hóa đã được chấp nhận rộng rãi. Ngày nay hơn 99% nhà sinh vật học đồng thuận con người và các loài động thực vật khác trên Trái Đất đều bắt nguồn từ tổ tiên chung. Đây là những kiến thức đã được công nhận và rất khó có thể bị sửa đổi hay thay thế hoàn toàn. Cũng tương tự với 97% nhà khí hậu học đồng thuận con người đang gây nên biến đổi khí hậu..Nhưng cũng có những phạm trù, những câu hỏi đang giải quyết mà còn nhiều ý tưởng cạnh tranh nhau, như câu hỏi về nguồn gốc của sự sống, hay chuyện gì xảy ra trước Vụ nổ Lớn… Những kiến thức này có thể cập nhật, đổi mới, cải tiến trong tương lai.
Cách khoa học làm việc cũng giống như cách thám tử điều tra vụ án mạng. Đa phần vụ án không có camera ghi lại vụ việc, một thám tử cũng không thể quay về quá khứ để theo dõi lại tình tiết xảy ra. Thay vào đó anh ta sẽ quan sát hiện trường, phân tích dấu vết chân để lại để xác định hung thủ từng đi loại giày với kích cỡ gì, quan sát những giấy tờ, đồ nghề của nạn nhân xem họ  đã đi qua những đâu; rồi quan sát môi trường xung quanh, xem hung thủ đã lẻn vào nhà bằng đường nào, hay liệu nạn nhân là người đã mở cửa cho hung thủ vào, phải chăng nạn nhân và hung thủ quen biết nhau; khám nghiệm tử thi, phân tích hình dạng vết thương để trả lời câu hỏi loại vũ khí nào có thể khắc lên người nạn nhân vết thương như vậy, thậm chí có thể thiết kế thí nghiệm để mô phỏng lại chính xác đến chi tiết cách hung thủ ra tay; phỏng vấn những người thân nạn nhân, lắng nghe, phân tích những lời khai, cử chỉ, giọng nói hay hành động vô thức những người quen biết của nạn nhân, để biết nạn nhân là người thế nào, đã làm những gì trong thời gian vừa qua, động cơ khả dĩ nào có thể dẫn hung thủ gây án, ai là đối tượng tình nghi, ai có bằng chứng ngoại phạm;... Càng nhiều bằng chứng về pháp y, về động cơ gây án, về thời điểm gây án,... cùng trỏ về một đối tượng cụ thể, ta càng có thể gia tăng sự tự tin đối tượng chính là hung thủ gây án. 
Khoa học là quá trình không đích đến, đầy những lối đi không đoán trước. Quá trình làm khoa học không có diễn ra thẳng tắp, mà giống như quả pinball trong một vòng tròn khép kín chạy từ điểm này đến điểm kia nhưng ta không thể biết trước được điểm đến tiếp theo sẽ là gì. Đôi lúc kiến thức được sinh ra từ trực tiếp quan sát tự nhiên, có những lúc thì giúp hình thành nên ý tưởng mới, có những lúc khi đang kiểm chứng ý tưởng ta phát hiện ra điều gì đó mới mẻ. Khi có quan sát mới, hay khi có câu hỏi chưa thể giải quyết, chúng ta có thể chia sẻ ra cộng đồng khoa học, nơi những con người với trình độ chuyên môn khác có thể đề xuất hướng giải quyết độc đáo. Đôi lúc ý tưởng đi vào ngõ cụt, nhưng có những ý tưởng đột phá đem lại thành quả lớn lao mà từ đó mở rộng tầm quan sát, sinh ra nhiều ý tưởng mới hơn nữa. Giải mã được những câu hỏi này lại có thể dẫn tới nhiều câu hỏi mới sâu sắc hơn…
How things work Khoa học và công nghệ khác