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'과학이 합리적인 이유는 무엇인가?'라는 물음에 대한 답을 둘러싸고 과학철학자들은 형식주의 혹은 실증주의적 입장과, 다른 한편으로는 낭만주의 혹은 비합리주의적인 입장으로 양극화된다. 헝가리 태생의 과학자이자 철학자인 마이클 폴라니와 같은 반실증주의자는 과학적 과정의 합리성에 대한 선입견은 상상의 날개를 꺾어버리고 과학자를 전형화된 과정에 한정시키려는 생각에서 나온 것이기 때문에 논리실증주의자와 같이 주관적인 과학적 직관에 얽매여서는 안되며, 그러지 않기 위해 우리는 낭만주의적인 반합리론을 수용해야 한다고 주장한다.

사실이 과학적 개념의 변화를 정당화해준다고 생각하는 실증주의자 또는 경험론자들은 예측과 확증을 과학의 핵심적인 단계로 간주한다. 그러나 만일 이론적 법칙과 순수한 경험적 보고가 다양한 개념의 집합을 통해 표현된다면 어떤 일반적인 과정도 연역적으로 이끌어낼 수 없을 것이다. 왜냐하면 이론은 사실을 단순히 일반화한 것이라기보다는 재해석한 것이 될 것이기 때문이다. 프랑스의 이론물리학자 피에르 뒤엠을 계승하는 구성주의자들은, 사실이란 그런 해석을 다른 해석과 구분지어주는 상대적인 것뿐이라고 주장한다.

한편 제1·2차 세계대전 이후 오토 노이라트를 중심으로 하는 빈의 논리실증주의자들은 '통일과학운동'을 주도했다. 이들에 의하면 과학의 통일적인 기반은 일반공리·가정, 모든 자연현상에 적용할 수 있는 원초 명제들의 단일집합으로 되어 있다.

그러나 이런 생각은 곧 난점에 봉착하는데, 예를 들어 유기체의 진화론은 환원불가능한 역사적 차원을 가지고 있기 때문이다.

통일과학의 테제는 실제적인 문제에서도 난점을 노정하고 있다. 과학이론의 통합은 그 형식에서만 말할 수 있는 것은 아니고, 모든 새로운 유형의 이론적 해석의 발전을 필요로 한다. 그런 의미에서 개념적이고 방법론적인 통일이 실제로 과학적 사고의 운동방향을 보여주고 있기는 하지만, 그 논리형식은 미리 말할 수 있는 성질의 것이 아니다.