bir hipotez, bir fenomen için öne sürülen bir açıklamadır ya da bir fenomen seti arasındaki muhtemel ilişkiyi destekleyen mantıklı bir önermedir. normalde hipotezler, matematiksel bir model yapısına sahiptirler. Ancak bazen 'existential statements' olarak da formüle edilebilirler. böyle bir durumda, çalışılan fenomenin özel bazı yönleri bir takım karakteristiklere ve nedensel açıklamalara sahiptir. bilim adamları, çalışılan fenomenin olası açıklamalarını hayal edebilmek için kullanacakları kaynaklarda özgürdürler (kendi yaratıcılıkları, diğer alanlardan alınan fikirler, indüksiyon, bayesian çıkarım, vb).
karl popper ve ondan sonra gelenler (özellikle charles peirce), bir hipotezin yalanlanabilir olması gerektiğini öne sürmüşlerdir. bu görüşe göre bir hipotez ya da teori, yanlışlığı gösterilemediği sürece bilimsel değildir. prensipte, bir hipotezin bilimsel olabilmesi için her ne kadar o hipotezi çürütecek gözlem o ana kadar hiç yapılmamış olsa da, en azından böyle bir gözlemin yapılabilme ihtimali olmalıdır. william glen'in deyimiyle:
'the success of a hypotesis, or its service to science, lies not simply in its perceived 'truth', or power to displace, subsume or reduce a predecessor idea, but perhaps more in its ability to stimulate the research that will illuminate...'
bilim adamları genellikle 'zarif' ya da 'güzel' teoriler ile ilgilenme eğilimindedirler. bu terimlerin günlük kullanımlarının aksine burada kastedilen anlam, bilinen gerçeklere dayanması, göreli olarak basit ve çalışmak için kolay olmasıdır. eğer bir model matematiksel olarak çok komplike ise, önermeden tümevarıma gitmek çok zor olacaktır. buradaki 'basitlik', farklı bireyler ve farklı kültürler tarafından farklı algılanabilir.
iyi bir hipotez, tümevarımsal sorgulamayı da içeren bir sorgulama biçimi ile önermeler çıkarılmasına izin verecektir. laboratuvardaki bir deneyin sonucu ya da doğadaki bir fenomenin gözlemiyle ilgili önermelerde bulunulabilir. önermeler istatistiksel olabilir ve sadece olasılıklardan da bahsedebilir. burada sonucun halihazırda bilinmiyor olması esastır. eğer önermeler deney ve gözlemle ulaşılabilir değilse, hipotez yararlı değildir ya da yeni bir teknolojinin geliştirilmesine muhtaçtır. einstein'ın genel görelilik teorisi, uzay-zamanın gözlenebilir yapısı hakkında bazı spesifik önermeler sunmuştur (örneğin, gravitasyonel bir alanda ışığın kütleçekim alanının büyüklüğüyle orantılı olarak eğileceği). arthur eddington'ın 1919'daki güneş tutulması sırasında yaptığı gözlemler, newtonien bir kütleçekiminin değil, genel görelilik teorisinin doğruluğunu kanıtlamıştır.
