Fizikte kavramları geliştirmek ve test etmek için çeşitli yöntemler kullanılırlar. Bir bilim adamı çeşitli gözlemler yapar, kavramları önerir, teste tabi tutarlar ve bunlardan sonuçlar çıkarır.
Gözlem fiziğin temelidir. Örneğin, gökyüzüne bakıyorsunuz. “Gökyüzü bulutludur” diyorsunuz. Bu ifade bir gözlemdir. Gözlem yapabilmek için özel gereçler sıkça kullanılırlar. Bunlar arasında bir cetvel, termometre ve mikroskop sayılabilir.

Gözlem ve gerçeklerden hareketle, bir bilimci bir hipotez önerebilir. Hipotez bilimsel bir “tahmin” sayılabilir. Hipotez, bir soruna önerilen bir cevap veya bir çözüm olabilir. Hipotez önerilir önerilmez teste tabi tutulmalıdır. Örneğin, bir bilimci şu hipotezi ortaya atmış olsun: Bir posta güvercini yolunu bulmak için güneşi kullanır. Bu hipotezi test etmek üzere, bilim adamı güneşli bir günde 25 adet güvercini aynı noktadan bıraksın. Kaç adet güvercinin tekrar yuvasına döneceğini beklesin. Bundan sonra, yine 25 adet güvercin bulutlu bir günde aynı yerden bırakılsınlar. Yine, bilimci ne kadar güvercinin döneceğini beklesin. Güneşli günde 25 güvercinin tamamının yuvaya döndüğünü tesbit etsin. Bulutlu günde ise sadece 10 güvercin dönmüş olsun.
Bilim adamı, bunun üzerine güvercinlerin yollarını bulmakta güneşi izledikleri sonucuna varmaktadır. Varılan sonuç gözleme dayanan bir yargı olmaktadır. Bununla beraber, sonuç doğru olmayabilir. Belki de bir fırtına sürünün bulutlu bir günde yuvaya dönüşünü engellemiş olabilir.
Sabahleyin uyandığınızda güneşli bir günle karşılaşıyoruz. Buradan günün çok güzel geçeceği sonucunu çıkarabiliriz. Vardığınız bu yargı gözleme dayanmaktadır. Yargınız doğru veya yanlış olabilir.
Gerçek uygulamada, bilimsel yöntemler kesin sayılmazlar. Başarılı bilim adamlarının çalışması bunun adım adım bir işlem olmadığını ortaya koymuştur. Hüner, şans, deneme yanılma ve zekice tahminde bulunma hepsi birden bunda önemli rol oynar.