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科学的形式主義とは、科学を提示するための様々なアプローチの総称である。特に物理科学においては、科学的方法の重要な一部とみなされている。
科学的形式主義には複数のレベルが存在する。最も低いレベルでは、科学的形式主義は情報の表現方法を記号的に扱う。このレベルで科学理論における形式主義を実現するには、明確に定義された一連の公理から始め、そこから形式体系が導き出される。
しかし、より高次のレベルでは、科学的形式主義は公理そのものの検討も伴う。これらは存在論の問題と見なすことができる。例えば、形式主義の低次のレベルでは、 「存在」と呼ばれる性質を定義することができる。しかし、より高次のレベルでは、電子が細菌と同じ意味で存在するのかどうかという問題は、依然として解決する必要がある。
20世紀の科学界の状況は、これらの疑問を再び呼び起こした。アイザック・ニュートンの時代からジェームズ・クラーク・マクスウェルの時代まで、これらの疑問は休眠状態にあった。つまり、物理科学は連続体の記述として実数の地位に依拠することができ、原子とその構造については不可知論的な見解を持っていたからである。1925年頃から主流となった物理理論である量子力学は、両方のタイプの疑問を提起する形で定式化された。
ニュートン力学の枠組みでは、確かに答えに一定の安心感がありました。例えば、地球が本当に太陽の周りを回っているかどうかという問題を考えてみましょう。地球の軌道を計算するのに適した基準系では、これは数学的な命題であると同時にトートロジーでもあります。ニュートン力学は、地球上の天文学者には実際に見えるように、太陽が地球の周りを回っているのではないかという問いに答えることができます。ニュートンの理論では、慣性という基本的な固定された基準系があります。「正しい答え」は、慣性基準系にいる観測者の視点が優先されるということです。他の観測者は、慣性基準系に対する自身の加速度（慣性力）による人工物を見ているのです。ニュートン以前には、ガリレオがコペルニクスの地動説からその帰結を導き出していました。しかし、彼は（事実上）自分の研究を、現象を救う古い「記述」の下で科学的形式主義と呼ぶことを余儀なくされました。権威に反することを避けるため、地動説における楕円軌道は、現実を正確に描写したものではなく、計算をより容易にするための道具として位置づけられる可能性がある。
一般相対性理論では、ニュートンの慣性系はもはや特権ではありません。量子力学において、ポール・ディラックは、物理モデルは、日常的な物体の馴染みのあるスケールで使用する言語に匹敵する言語で微視的な物理学を理解することを可能にする意味論的構成要素を提供するものではないと主張しました。多くの理論物理学者が採用している彼の姿勢は、優れたモデルは、実験的に検証可能な物理量を計算するためにそれを使用する能力によって判断されるというものです。ディラックの見解は、バス・ファン・フラーセンが構成的経験主義と呼ぶものに近いものです。[ 2 ]
この問題に真剣に取り組んだ物理学者の一人が、20世紀初頭に活躍したピエール・デュエムである。彼は、理論物理学の場の理論に力学的・物理的な解釈を求めるという、彼自身がイギリス的だと考えたアプローチについて、詳細な分析を行った。これは、後にディラック（彼自身もイギリス人である）が反論することになる点を的確に捉えたものであった。デュエムが挙げた国民性については、あまり真剣に受け止める必要はない。なぜなら、彼は抽象代数、すなわち四元数の使用もまた（フランスやドイツとは対照的に）イギリス的であると主張していたからである。まるで、古典的な解析手法の使用だけが、何らかの意味で重要であるかのように。
デュエムは現象の保存についても書いた。デュエムに影響を与えたコペルニクス革命の「現象の保存」（ギリシャ語: σῴζειν τὰ φαινόμενα、sozein ta phainomena [ 3 ]）[ 4 ] [ 5 ]と説明の提供[ 6 ]の論争に加えて、トマス・アクィナスは、偏心円と周転円に関して次のように書いた。
理性は、ある点を確立するために2つの方法で用いられることがある。第一に、何らかの原理の十分な証明を提供するためである。[...] 理性は、原理の十分な証明を提供するためではなく、既に確立された原理を、その結果の整合性を示すことによって確認するためにも用いられる。例えば、天文学では、離心円と周転円の理論が確立されていると考えられている。なぜなら、それによって天体の動きの知覚できる現象を説明できるからである（possunt salvari apparentia sensibilia）。しかし、この証明が十分であるかのようにではなく、他の理論によって説明できる可能性があるからである。[...] [ 7 ]
物理学における現象の物理的解釈（一般的な言語や古典的な概念、物理的実体による解釈であっても、存在論的または準存在論的な意味で考察されるものであっても）は、その現象の理解や妥当性にとって究極的または必要条件ではないという考え方は、現代の構造的実在論の科学観にも見られる。[ 8 ]
ロバート・ベラルミンは地動学者パオロ・アントニオ・フォスカリーニに次のように書いた[ 9 ]
太陽が中心にあり、地球が天にあると仮定することで見かけ上の矛盾を解消できると証明することと、実際に太陽が中心にあり、地球が天にあると証明することは同じではない。なぜなら、前者の証明は可能かもしれないが、後者については非常に大きな疑問を抱いているからである。
現代の物理学者ピエール・デュエムは、「少なくとも一つの点において、ベラルミーノはガリレオよりも優れた科学者であったことを示唆している。彼は、天文学理論は『見かけを保つ』だけで、必ずしも『実際に何が起こっているか』を明らかにするわけではないという理由で、『地球の運動の厳密な証明』の可能性を否定した」[ 10 ] 。