Logisch positivisme stelt dat universele uitspraken tot stand komen door de opeenstapeling van uitspraken over één entiteit door middel van objectieve observatie, maar dit is bekritiseerd omdat het de toekomstige waarheid niet kan garanderen. Het kritisch rationalisme daarentegen stelt dat proposities worden gevormd in relatie tot bestaande theorieën, en dat hypothesen moeten worden geverifieerd door middel van weerlegging. Wetenschappelijke theorieën moeten verder gaan dan alleen de accumulatie van observaties en complexe modellen en conceptuele raamwerken bieden die voorspelbaarheid mogelijk maken.
Logisch positivisme stelt dat een bewering wetenschappelijk significant is als deze met zekerheid als waar of onwaar kan worden bepaald door objectieve observatie, niet beïnvloed door bestaande theorieën, en dat universele uitspraken tot stand komen door de opeenstapeling van enkelvoudige uitspraken. Een enkelvoudige verklaring verwijst naar een specifieke gebeurtenis die plaatsvond in een specifieke tijd en ruimte, en een universele verklaring is een generalisatie van enkelvoudige verklaringen die als een wetenschappelijke theorie kunnen worden vastgesteld. Als bijvoorbeeld de unitaire uitspraak 'Dit lakmoesproefpapier wordt rood als het in zuur wordt gedaan' zonder uitzondering wordt nageleefd, kan de universele uitspraak 'Al het lakmoesproefpapier wordt rood als het in zuur wordt gedaan' als een wetenschappelijke theorie worden vastgesteld.
Dit idee wordt echter geconfronteerd met de kritiek dat zelfs als een wetenschappelijke theorie gegarandeerd waar is door de opeenstapeling van afzonderlijke stellingen, deze in de toekomst niet gegarandeerd waar kan zijn als universele stelling. De observatie dat lakmoesproefpapiertjes altijd rood zijn geworden als ze in zuur zijn ondergedompeld, garandeert bijvoorbeeld niet dat lakmoesproefpapiertjes in de toekomst rood zullen worden als ze in zuur worden ondergedompeld. Om deze moeilijkheid te overwinnen zijn sommige logisch-positivisten overgegaan op het ontspannen standpunt dat de opeenstapeling van eenduidige uitspraken het steeds waarschijnlijker maakt dat een wetenschappelijke theorie als waar zal worden vastgesteld. Dit lost echter niet het probleem op dat we niet weten of een algemene uitspraak waar zal blijven in het licht van eerdere uitspraken over één enkele entiteit.
Het kritisch rationalisme geloofde, in tegenstelling tot het logisch positivisme, dat proposities worden gevormd in samenhang met bestaande wetenschappelijke theorieën, en voerde aan dat het bijna onmogelijk is om verschijnselen te observeren zoals ze zijn, en dat hoewel het niet mogelijk is om zeker te weten dat een hypothese of wetenschappelijke theorie waar is door middel van ware proposities, is het mogelijk om aan te tonen dat het onwaar is door middel van ware proposities. Uit de enkelvoudige uitspraak 'Een bepaald lakmoesproefpapiertje wordt niet rood als het in zuur wordt gedaan' wordt bijvoorbeeld duidelijk dat de universele uitspraak 'Alle lakmoesproefpapiertjes worden rood als het in zuur wordt gedaan' onjuist is. Op basis hiervan stelt het kritisch rationalisme weerlegbaarheid voor als een criterium om onderscheid te maken tussen wetenschap en niet-wetenschap, en stelt het dat alleen uitspraken die door observatie kunnen worden weerlegd, als wetenschappelijk betekenisvol moeten worden erkend.
Kritisch rationalisme stelt dat nieuwe wetenschappelijke theorieën voortkomen uit de observatie van feiten die niet kunnen worden verklaard door bestaande wetenschappelijke theorieën. In dit geval worden bestaande wetenschappelijke theorieën onmiddellijk verworpen en kunnen ze niet worden gebruikt om bestaande wetenschappelijke theorieën te wijzigen. Wetenschappers formuleren nieuwe hypothesen om problematische situaties op te lossen waarin feiten worden gevonden die niet door bestaande wetenschappelijke theorieën kunnen worden verklaard, en komen met gevallen die de hypothesen kunnen testen. Als dergelijke gevallen niet worden waargenomen, krijgt de hypothese de status van een voorlopige wetenschappelijke theorie. Het kritische rationalisme betoogde dat de wetenschap nooit tot de ware waarheid kan komen, maar dat zij deze stapsgewijs kan benaderen. Alle wetenschappelijke theorieën zijn voorlopig. Dit komt omdat een wetenschappelijke theorie consequent herhaalde pogingen om haar te weerleggen kan overleven, maar ze kan op elk moment weerlegd worden. Het probleem met het kritisch rationalisme is echter dat het de realiteit van de wetenschap niet accuraat beschrijft, in die zin dat er in de echte wereld van de wetenschap regelmatig pogingen worden ondernomen om bestaande wetenschappelijke theorieën te verbeteren, in plaats van ze terzijde te schuiven, zelfs als zulke voorbeelden al lang niet meer bestaan. gevonden en moeten worden weggegooid.
Een wetenschappelijke theorie is niet eenvoudigweg een synthese van een aantal waargenomen feiten; het is veel complexer dan dat. De bewegingswetten van Newton zijn bijvoorbeeld niet alleen een opeenstapeling van waarnemingen, maar een wiskundig model dat deze waarnemingen verenigt en verklaart. Deze modellen bevatten concepten en principes die complexer zijn dan individuele uitspraken en niet kunnen worden verklaard door louter de opeenstapeling van uitspraken. Deze complexiteit is ook de reden waarom wetenschappelijke theorieën meer zijn dan alleen een opeenstapeling van empirische gegevens. Wetenschappelijke theorieën hebben vaak voorspelbaarheid, wat een belangrijk kenmerk is van wetenschappelijke theorieën. Voorspelbaarheid omvat het vermogen om toekomstige gebeurtenissen te voorspellen die verder gaan dan louter observatie. Deze voorspelbaarheid is moeilijk te bereiken door de opeenstapeling van afzonderlijke uitspraken, wat erop wijst dat een wetenschappelijke theorie meer is dan alleen een opeenstapeling van observaties.
Bovendien zijn wetenschappelijke theorieën niet slechts een verzameling feiten; ze bieden een conceptueel raamwerk. Dit raamwerk geeft vorm aan de manier waarop we de wereld begrijpen en verklaren, wat niet kan worden bereikt door louter de opeenstapeling van uitspraken over één naam. De evolutietheorie is bijvoorbeeld niet slechts een verzameling biologische feiten; het biedt een uitgebreide verklaring voor de diversiteit en verandering van het leven. Dit laat zien dat wetenschappelijke theorieën meer zijn dan alleen empirische feiten. Wetenschappelijke theorieën zijn gebaseerd op empirische observaties, maar ze hebben ook een conceptueel raamwerk en een voorspelbaarheid die verder gaan dan deze. Daarom kunnen ze niet verklaard worden door louter de opeenstapeling van observaties.
Als zodanig zijn wetenschappelijke theorieën meer dan alleen een opeenstapeling van afzonderlijke uitspraken; ze omvatten complexe en voorspellende modellen, wat een belangrijke factor is om te begrijpen hoe wetenschappelijke theorieën worden gevormd en gevalideerd.
