我们一般都认为，区分科学和非科学最重要的原则之一，就是看命题是不是可证伪的。可证伪的，就是科学的，不可证伪的，就是非科学的。
但是在科学哲学领域，这个观念受到了极大的挑战。
证伪主义的意义和困境
在卡尔.波普尔提出证伪主义之前，科学界的主流是实证主义，通过归纳提出一个假说，然后用大量的事实或者实验去证实它。比如，我们通过观察提出“金属受热会膨胀”，然后，我们观察在金属在时间t1受热膨胀了，t2也膨胀了，tn也膨胀了，我们就可以得出一个结果，一个规律 -- 金属受热会膨胀。
这是一个极其朴素且有效的研究方法。
然而，波普尔不同意（实际上，几百年前的休谟就已经不同意了）。波普尔说，一个事情能被证实，背后的思想是归纳法，但是归纳法是逻辑上是无法自洽的。就算做100次、1万次实验，证明了金属受热会膨胀，从逻辑上也无法证明下一次实验中，金属仍然受热膨胀。
我们根本无法证实一个全称命题。所有的天鹅都是白的，这件事情是无法证实的，你数100万、1亿只天鹅，也不能证明所有的天鹅都是白的。而所谓的规律就是全称命题，比如太阳总是从东方升起。
波普尔说，理论是不可能被证实的。但是理论可以被证伪。比如，你数多少只天鹅都无法证明所有的天鹅都是白的，但是只要有一只黑天鹅出现，你原来的全称命题就被证伪了。
所以，何谓科学？我们可以大胆的提出一个假设，这个假设必须是可以被证伪的。然后用事实去检验，一旦失败了，就用新的理论去取代，否则就说明这个理论暂时是可以被证伪而尚未被证伪的，是可以使用的。科学就是可以被证伪而尚未被证伪的理论。一切无法被证伪的理论都是非科学（当然，有可能是正确的，但是和科学无关）。
波普尔的这一套被称为证伪主义，它在逻辑上明显比实证主义严谨，几乎无懈可击。因此，能不能被证伪几乎成了划分科学和非科学最重要的标准。所有信仰范畴的东西，由于无法证伪，信则灵、不信则不灵，因而都是非科学的。当然，这里不否定非科学的东西对我们是有价值和用处的，比如艺术、审美、宗教。
但是，波普尔是不是一统天下了呢？并不是。主要的挑战来自以下两个方面：
1. 事物是多因的，“证伪”无法确定是否针对理论本身的
实际情况表明，波普尔把证伪这件事想简单了。致命的批评来自整体论者，一个科学结论的原因是多方面的，并非单因。单一的理论往往无法推导出实验结果，因而无法从结果来断定证伪的是不是理论本身。
举个例子，我们用望远镜观测天体的运行轨道数据，这个结果既受天体力学理论影响，也受望远镜所依赖的光学理论的影响。如果我们的观测和理论推导不符，我们凭什么说这个就是证伪了天体力学的理论，而不是证伪了光学理论？
牛顿发明万有引力以后，有人发现天王星的运行轨道和计算不符。按照波普尔的理论，这个时候就可以推翻牛顿定律，建立新的理论了。而事实是，很多科学家固执的坚持牛顿理论，他们通过数学计算得出，不符不是理论的错，而是很可能在某个地方有一颗尚未被发现的行星。然后，我们就真的发现了海王星。
在实验中，我们碰到了结果和理论不一致，难道我们一定会去推翻理论吗？更多的时候，实际上我们首先想到的是去检查实验精度，或者再多做几次。
这个困境又称迪昂-奎因问题。
2. 证伪主义与历史不符
所有的挑战里，其实最大的来自于这个。作为一个成功的理论，你必须能够解释历史和现实。而我们研究科学史会发现，整个科学的进步严重不符合证伪主义。
哥白尼刚提出日心说时，很多观测数据与理论不符，以至于他不得不加了很多本轮，数量和地心说差不多，预测精度还不如地心说。而且，日心说无法解释很多“常识”，比如，如果地球是绕太阳旋转并自转的，为什么没有把月亮甩在后面，为什么从一个高塔上扔一个球下来，落地的地点没有出现偏移，为什么人没有像石头那样被甩出去。也就是说，日心说刚出来时，它面临的“证伪”是远多于托勒密的地心说的，但是学术界并没有因此而放弃日心说，因为有相当多的数学家、天文学家固执的认为日心说更简洁 ，因而有可能更完美、更正确，这其实完全是一种信仰。慢慢过了100多年，随着伽利略发明了惯性等力学概念，以及开普勒将轨道从圆形改为椭圆形，才完美的解决了大部分问题，从而奠定了日心说今天的地位。
很多理论在“婴儿”时期，都面临过日心说的困难。比如关于原子的结构，最早的卢瑟福模型预测负电子会朝向原子核塌陷，但实际观测并没有出现塌陷。学术界并没有因为这个观测和理论的不一致而放弃卢瑟福模型，而是由他的学生玻尔做出了修正，提出了不连续和轨道跃迁理论。
牛顿、拉瓦锡 、麦克斯韦，历史上都面临过提出的新理论出现了观测中的反例的情况，如果简单的按照波普尔的证伪原则，那这些科学进步都不会发生。
这对于一个理论的打击是巨大的，不管你自己是不是正确，现实世界里视你为无物。这个窘境使得波普尔在晚年也不得不承认，自己早年对于证伪主义的观点过于激进了。
库恩的范式革命
库恩的《科学革命的结构》被誉为上世纪科学哲学史上最重要的著作。这里，他首次提出了范式的概念。
按照范式概念，一个科学理论，如果成立，它需要满足一些前提假设，然后它必须符合一些模型、逻辑、数学或者符号系统等，在这个范式里，因果关系是成立的，理论可以对事物做出预测和解释。而且，在某一个时期，会同时存在诸多的范式竞争，但是最后会有一个胜出，成为主流。
范式也会遭到挑战，会有反例出现，会有“证伪”出现。但是少数的反例不必然会推翻现存的范式，范式要么忽略反例，要么对自己进行修正以适应反例。只有当反例过多，修正的代价过大时，才会出现新的范式，取代原来的范式，在新的范式下，反例成为了常态，科学也因此进步了。
这个理论可以完美的解释诸多的历史现象，比如为什么伽利略在比萨斜塔做大小球同时落地的实验前，亚里士多德的错误理论竟然存在了2000多年？因为亚里士多德的理论可以解释其它很多现象，已经形成了一个范式，自然不是很容易被某一个反例推翻的。同理，日心说取代地心说、广义相对论取代牛顿力学都是类似的过程。
而一个范式被取代了，并不意味着它就彻底错了、被抛弃了，这个理论在原来的范式里仍然有价值。今天，我们实际生活中还是大量采用牛顿力学就是一个例子。
除了范式理论，还有新实验主义、贝叶斯主义、科学研究纲领、反方法论等，在此不再展开。
总结一下，波普尔的可证伪性，一般人拿来判断科学还是非科学，仍然是相当好用的。但是在学术界，的确主流学者有了更深的理解和更好的方法来区别什么是科学，什么是非科学。
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