Философские основания науки не следует отождествлять с общим массивом философского знания. Из большого поля философской проблематики и вариантов её решений, возникающих в культуре каждой исторической эпохи, наука использует в качестве обосновывающих структур лишь некоторые идеи и принципы.

Формирование и трансформация философских оснований науки требует не только философской, но и специальной научной эрудиции исследователя (понимания им особенностей предмета соответствующей науки, её традиций, её образцов деятельности и т. п.). Оно осуществляется путём выборки и последующей адаптации идей, выработанных в философском анализе, к потребностям определённой области научного познания, что приводит к конкретизации исходных философских идей, их уточнению, возникновению новых категориальных смыслов, которые после вторичной рефлексии эксплицируются как новое содержание философских категорий. Весь этот комплекс исследований на стыке между философией и конкретной наукой осуществляется совместно философами и учёными-специалистами в данной науке. В настоящее время этот особый слой исследовательской деятельности обозначен как философия и методология науки. В историческом развитии естествознания особую роль в разработке проблематики, связанной с формированием и развитием философских оснований науки, сыграли выдающиеся естествоиспытатели, соединившие в своей деятельности конкретно-научные и философские исследования (Декарт, Ньютон, Лейбниц, Эйнштейн, Бор и др.).

Гетерогенность философских оснований не исключает их системной организации. В них можно выделить по меньшей мере две взаимосвязанные подсистемы: во-первых, онтологическую, представленную сеткой категорий, которые служат матрицей понимания и познания исследуемых объектов (категории «вещь», «свойство», «отношение», «процесс», «состояние», «причинность», «необходимость», «случайность», «пространство», «время» и т. п.), во-вторых, эпистемологическую, выраженную категориальными схемами, которую характеризуют познавательные процедуры и их результат (понимание истины, метода, знания, объяснения, доказательства, теории, факта и т. п.).

Обе подсистемы исторически развиваются в зависимости от типов объектов, которые осваивает наука, и от эволюции нормативных структур, обеспечивающих освоение таких объектов. Развитие философских оснований выступает необходимой предпосылкой экспансии науки на новые предметные области.

Подход к научному исследованию как к исторически развивающемуся процессу означает, что сама структура научного знания и процедуры его формирования должны рассматриваться как исторически изменяющиеся. Но тогда необходимо проследить, опираясь на уже введённые представления о структуре науки, как в ходе её эволюции возникают все новые связи и отношения между её компонентами, связи, которые меняют стратегию научного поиска. Представляется целесообразным выделить следующие основные ситуации, характеризующие процесс развития научных знаний: взаимодействие картины мира и опытных фактов, формирование первичных теоретических схем и законов, становление развитой теории (в классическом и современном вариантах).

Первая ситуация может реализовываться в двух вариантах. Во-первых, на этапе становления новой области научного знания (научной дисциплины) и, во-вторых, в теоретически развитых дисциплинах при эмпирическом обнаружении и исследовании принципиально новых явлений, которые не вписываются в уже имеющиеся теории.

Рассмотрим вначале, как взаимодействует картина мира и эмпирические факты на этапе зарождения научной дисциплины, которая вначале проходит стадию накопления эмпирического материала об исследуемых объектах. В этих условиях эмпирическое исследование целенаправлено сложившимися идеалами науки и формирующейся специальной научной картиной мира (картиной исследуемой реальности). Последняя образует тот специфический слой теоретических представлений, который обеспечивает постановку задач эмпирического исследования, видение ситуаций наблюдения и эксперимента и интерпретацию их результатов.

Специальные картины мира как особая форма теоретических знаний являются продуктом длительного исторического развития науки. Они возникли в качестве относительно самостоятельных фрагментов общенаучной картины мира на этапе формирования дисциплинарно организованной науки (конец XVIII – первая половина XIX в.). Но на ранних стадиях развития, в эпоху становления естествознания, такой организации науки ещё не было. Это обстоятельство не всегда адекватно осмысливается в методологических исследованиях. В 80-х годах, когда интенсивно обсуждался вопрос о статусе специальных картин мира, были высказаны три точки зрения: специальных картин мира вообще не существует и их не следует выделять в качестве особых форм теоретического знания; специальные картины мира являются ярко выраженными автономными образованиями; их автономия крайне относительна, поскольку они выступают фрагментами общенаучной картины мира. Однако, в истории науки могут найти подтверждения все три точки зрения, только они относятся к разным её стадиям: додисциплинарной науке XVII века, дисциплинарно организованной науке XIX – первой половины XX в., современной науке с её усиливающимися междисциплинарными связями. Эти стадии следует различать.

Первой из наук, которая сформировала целостную картину мира, опирающуюся на результаты экспериментальных исследований, была физика. В своих зародышевых формах возникающая физическая картина мира содержала (особенно в предгалилеевский период) множество натурфилософских наслоений. Но даже в этой форме она целенаправляла процесс эмпирического исследования и накопление новых фактов.

В качестве характерного примера такого взаимодействия картины мира и опыта в эпоху становления естествознания можно указать на эксперименты В. Гильберта, в которых исследовались особенности электричества и магнетизма.

В. Гильберт был одним из первых учёных, который противопоставил мировоззренческим установкам средневековой науки новый идеал – экспериментальное изучение природы. Однако картина мира, которая целенаправляла эксперименты В. Гильберта, включала ряд представлений, заимствованных из господствовавшей в средневековье аристотелевской натурфилософии. Хотя В. Гильберт и критиковал концепцию перипатетиков о четырёх элементах (земли, воды, воздуха и огня) как основе всех других тел, он использовал представления о металлах как сгущениях земли и об электризуемых телах как о сгущениях воды. На основе этих представлений Гильберт выдвинул ряд гипотез относительно электрических и магнитных явлений. Эти гипотезы не выходили за рамки натурфилософских построений, но они послужили импульсом к постановке экспериментов, обнаруживших реальные факты. Например, представления об «электрических телах» как воплощении «стихии воды» породили гипотезу о том, что все электрические явления – результат истечения «флюидов» из наэлектризованных тел. Отсюда Гильберт предположил, что электрические истечения должны задерживаться преградами из бумаги и ткани и что огонь должен уничтожать электрические действия, поскольку он испаряет истечение. Так возникла идея серии экспериментов, обнаруживших факты экранирования электрического поля некоторыми видами материальных тел и факты воздействия пламени на наэлектризованные тела (если использовать современную терминологию, то здесь было по существу обнаружено, что пламя обладает свойствами проводника).

Аналогичным образом представления о магните как о сгущении Земли генерировали знаменитые эксперименты В. Гильберта с шаровым магнитом, посредством которых было доказано, что Земля является шаровым магнитом, и выяснены свойства земного магнетизма. Эксперимент с шаровым магнитом выглядит весьма изящным даже по меркам современных физических опытов. В его основе лежала аналогия между шаровым магнитом (террелой) и Землёй. Гильберт исследовал поведение миниатюрной магнитной стрелки, помещаемой в разных точках террелы, и затем полученные данные сравнил с известными из практики мореплавания фактами ориентации магнитной стрелки относительно Земли. Из сравнения этих данных Гильберт заключил, что Земля есть шаровой магнит.