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在科学哲学史上，人们总是先从认识论角度去考察科学的发展规律，逻辑经验主义的观点具有典型性。这种观点认为，科学认识发展过程是一个知识不断增加和积累的过程，科学知识的增长是把原有理论吸收到一个具有范围更大、内容更多的理论之中。科学理论不断在吸取、包容原有理论的过程中发展、进步。这种发展模式就好比在大箱子内套小箱子一样，一层层地依次套装，可以形象地称它为“套箱式”模式。
美国科学哲学家奈格尔通过伽利略的落体定律被吸收到牛顿力学、经典热力学归化到统计力学等事例，说明一个理论被另一个内涵更大的理论所吸收或归化的情况是科学史上屡见不鲜的现象，你这种积累模式为“归并理论”。‘套箱式’观点承认科学进步的总趋势，这是合理的万分，但它却忽视了科学革命对于科学发展的作用，因而遭到批判理性主义和历史主义者的批判。
批判理性主义的代表人物波普尔把科学知识的增长概括为另一种模式。他说：“我现在要提出一个总的图式，我发觉它作为对理论成长的描述愈来愈有用。它是这样的：P1—TT—EE—P2。‘P’代表问题，‘TT’代表试探性理论，而‘EE’则代表（尝试）排除错误。科学始于需要解决的问题（TT）；对各种试探性理论进行批判，接受检验，排除错误理论，对任何理论的检验总是以证明而告终（EE）；于是又出现新的问题（P2）。这种循环往复永无止境，从而使科学处于“不断革命”的发展中。波普尔认为，从他的这种模式中可以看出：科学的基本过程是猜测与反驳，科学的根本方法是“试错法”。在波普尔看来，无论是何米巴，还是备受世人崇敬的科学家爱因斯坦，都会犯错误，都必须按“试错法”行事。波普尔虽看到了科学发展的革命性进程，但却忽视了科学知识累积的意义，因而也有其片面性。
60年代后，以美国科学哲学家库恩为代表的西方历史主义科学发展观开始形成。库恩提出的模式是：前科学—常规科学—非常科学—新的常规科学……。他认为，科学的发展是通过所谓“范式”的转换而实现的。他所指的“范式”，是科学的定律、理论乃至科学家的信念和世界观等。他认为，科学革命即新旧“范式”的更替。在库恩看来，常规科学时期科学的发展主要表现为知识的积累，范式的修正是局部性的；而非常科学时期科学的发展表现为科学革命，新旧范式的更替是全局性的。这两种时期的交替出现，就形成一个科学进化与科学革命的统一过程。
无论是逻辑实证主义的“积累式”，还是批判理性主义的“不断革命论”，都是从认识论的角度来反映科学发展的规律性的。而库恩的科学发展观则不同于它们，他认为前者没看到科学理论迟早要发生变革、要产生科学革命；后者没看到科学发展的常规时期。库恩的科学发展观还引入了科学家团体——“科学共同体”概念，这有助于人们探讨科学发展的社会历史因素。库恩对科学发展的分析，已经包含了社会学的观点。
下面再谈谈科学发展规律的几个有关问题。
一、关于科学发展的指数增长规律
科学活动是一种社会活动，科学发展也有数量的指标，如科研人数、科研经费、每年的科学文献量等等，这些参数都可用于描述科学发展的过程。1844年，恩格斯在其所著《政治经济学批判大纲》中这样说过：“科学，它的进步和人口的增长一样，是永无止境的，至少也是和人口的增长一样快。……人口的增长同前一代人的人数成比例，而科学的发展则同前一代人遗留下的知识量成比例”。“因此，在最普通的情况下，科学也是按几何级数发展的”。这些论断，明确指出了科学知识增长的指数规律和科学发展的加速性。这也为一百多年来科学发展的事实所证实。
人们很早就发现，科学发展的速度在不断加快，它在一定时间周期内显示出指数增长规律。以科技文献的增长为例，美国科学哲学家普赖斯仔细地检查了各种科学杂志，发现英国皇家学会出版的《哲学会刊》所发表的科技文献增长分布为：1665年1篇，1765 年100 篇， 1865 年10000篇，1965年1000000篇。每个世纪数量增加100倍，大体为18 年倍增周期。普赖斯又进一步对各种科学指标的增长情况进行了概括整理，他发现杰出物理学家的倍增周期为20年，重大科学发现的倍增周期为20年，科学期刊的种类倍增周期为15年，各种学会成员数目为15年，各种科学文摘数为15年，发电量为10年，国际间电话通讯量为5年，加速器 能量增长为1.5年。
1962年，普赖斯把这一科学发展指数规律描绘成曲线（被人们称之为“普赖斯曲线”）。于是人类关于科学知识的增长就有了一种精确计量的理论，可以用数学方程式表达为W＝de[βt]。式中：W为科学指标，如人数、资料、经费等；t为年代；d、β是比例常量。
普赖斯对以他姓氏命名的指数曲线的发现过程有一段饶有趣味的叙述：“1949年，尚未落成的拉费尔斯学院（现新加坡大学）新图书馆，收到了一整套《伦敦皇家学会哲学论坛》杂志（1662～1930年）。当时，我正在该学院工作，负责保管这套漂亮的小牛皮精装的哲学学报。我每10年一叠地把它们放在床头的一排小书架上。……我发现，这一叠叠哲学学报，靠墙竟堆成了一条完美的指数曲线。后来，我又统计了所有我所能找到的各种期刊，发现这条增长速度惊人的指数曲线的存在，显然具有普遍性和长期性。
科学出版物的这一指数增长，直到本世纪中叶一直处于稳定状态。但是近几十年来这条曲线对科学知识增长的反映与事实差距越来越大了。如果按照这条曲线来预测未来科学的发展，将会得出十分荒谬的结论。例如，科学的增长大大超过人口的增长，世界人口倍增一次，科学倍增三次。很清楚，如果照此继续增长，那么，按照普赖斯的说法，“每一个男人、一个女人、一个小孩和一条狗之中，就有两个科学家，而且用于科学的支出将两倍于我们现有的资金。这样，用不了一个世纪，科学的末日就要到来”。普赖斯明智地看到这个问题：指数增长不可能超出发展的极限。换言之，科学发展是有限度的（它受能源、经费和人力等条件的限制）。于是，普赖斯修改了这一指数曲线。而且他指出：这条曲线只是表现整个科学发展的逻辑曲线，现实不会超出这个极限，现实增长不会冲破“天花板”，而是在逐渐接近“天花板”时趋于平静，这种规律呈“S曲线”。“S曲线”显示出各项科学发展的社会指标。但这仅是一种理论模式，它并没有考虑到各种复杂因素对科学增长的制约。例如不同国家受到不同的历史因素等的影响，科学的总量增长有极大的差异。
二、关于科学发展的不平衡规律
从科学发展史可以看到，不同时期、不同国家的科学发展状况是不同的。某一时期、某个国家涌现的科学家多，科学成果卓越，就可能成为哪个时期世界科学的中心。而且，随时间的迁移，科学中心又会向另一个国家转移。贝尔纳最先提出“科学中心转移”论，引起了人们的关注。继而，1962年日本科学家汤浅光前根据有关资料用统计方法表现了这一科学发展规律。他将各国重大的科学成果和科学家的数量作为衡量其科学发展水平的指标，如果某一时期、某个国家的这一指标超过全世界总和的25%，该国就被称为世界“科学活动中心”。其持续的时间叫做科学兴隆周期。根据汤浅的研究，世界上“科学活动中心”转移的历史顺序是：意大利（1540～1610年）、英国（1660～1730 年）、 法国（1770～1830年）、德国（1840～1920年）、美国（1920年至今）。可以看出，中心转移的平均周期约为80 年。 科学兴隆的平均周期也大致是80年。人们称这种转移规律为“汤浅现象”。
具体地说，意大利的科学中心地位保持了70年，出现了达·芬奇、伽利略等伟大的科学家；英国的科学中心地位持续了70年，产生了牛顿、虎克、波义耳、哈雷等一大批杰出的科学家；法国持续了60多年，拥有拉格朗日、拉普拉斯、库仑、拉瓦锡等许多著名科学家；德国持续了80年，涌现出爱因斯坦、普郎克、伦琴等一批科学精英；二战之后，大批科学家进入美国，美国占领科技前沿阵地至今已达半个多世纪。
尽管有不少学者对“汤浅现象”持不同看法，但他所列举的事实却表明了科学发展在区域上的不平衡性。一个国家、一个民族不可能永久处于科学活动中心地位。通过对“科学活动中心”转移的研究，可以获取经验教训，制定适宜本国科技发展的规划，可使本民族科学事业迅速地发展。
在科学发展中，各门学科的发展也不是齐头并进的，总有一门或一组学科发展的较快，走在前面。然后，它又影响和带动其它学科乃致整个科学的发展。前苏联科学史学家凯德洛夫认为这也是一条科学发展规律。他认为，带头学科具有更替性和更替周期的加速性。当某一学科完成了科学发展的带头作用后，它就会自动让位于一组学科来带头；这一组学科起了带头作用后，某一学科又取代这一组学科而起带头作用，然后又是一组带头……如此不断更替下去。另外，在这种更替中，带头学科处于先导地位的时间会越来越短，更替周期会日益加快。凯德洛夫认为：力学是科学中第一个带头学科（带头时间200年）， 更替力学的是由化学、物理学和生物学组成的一组带头学科（100年）， 继而由微观物理学带头（50年），然后由控制论、原子能科学和宇航学等一组学科带头（25年）。他预计，下一个带头科学是分子生物学（预计带头时间约12～13年），再接下去更替的可能是以心理学为中心的一组带头科学（预计历时约6年）。 凯氏还把带头学科更替周期的加速性用下式表达：△tn＝200/2[n-1]。式中，n为带头学科的顺序号，△tn表示带头学科占带头地位的持续时间。
凯德洛夫更替理论的合理之处，在于它肯定了任何一门学科在科学发展中的地位和作用，而主导地位是不断发生变化的。另外，它也表明，科学发展是不平衡的，学科之间不是孤立的，而是相互影响、相互作用的。但是，这个理论也存在一些不足之处。例如，在科学史上力学的带头作用时间不止200年，一直持续到1900年量子力学的产生；化学，物理学和生物学正在发展，不可能带动其他学科；最后，按这个理论推论，更替周期越来越短，如果趋近于零，那将没有带头学科了。因此，凯德洛夫的理论主要是解释性的，在计量方面不准确。
现代科学的发展出现了许多新特点，也可谓是这些特点构成了现代科学发展的趋势。这种趋势就是整体化、社会化和数学化。
1.整体化。现代科学发展的整体化首先表现为综合学科和横向学科的出现和发展。随着人们认识的不断深化，各门学科中派生出许多分支学科；人们探索客观事物之间的普遍联系、相互作用和影响的规律，就需要进行综合分析和整理以及理论的概括，从而一批综合学科和横断学科就应运而生。例如环境科学、信息论、控制论、系统论等等，这就是整体化发展的趋势。现代科学整体化的发展，更能客观、全面反映事物的本质。此外，这种整体化趋势还表现为自然科学和社会科学关系的越来越密切，也发生着相互作用和渗透。自然科学工作者与社会工作者的结联盟，他们研究工作中一些基本概念、理论、方法以及研究手段的互相渗透，将促进两大科学的共同高涨，将有助于更多自然与社会相关的大问题的有效解决。
2.社会化。随着现代科学研究规模和影响的日益扩大，它已深入到社会的各个领域、各个方面，与社会的关系越来越密切。一方面，它需要社会上更多的部门和人士的介入和支持；另一方面，科学与生产的结合越来越紧密，科学需要有超前于生产的发展，以形成适应社会需要的“科学——技术——生产”一体化，加快产业化步伐，提高生产力。这表明，科学发展的社会化将提高科学的社会地位和科学家的责任感，同时也为科学的发展提供经费和物质基础，从而加速科学技术的发展。
3.数学化。如今科学中的数学方法已被广泛运用于各门学科之中。不仅自然科学、技术科学广泛运用，而且社会科学、思维科学都呈现数学化（定量化）研究趋势。量化研究有利于研究问题的高度抽象、逻辑严密、语言简洁，它能更本质地揭示事物的内在联系，因此它构成了近几十年来科学发展的一大特点。本世纪以来，由于许多学科日臻成熟，它们对研究对象的描述逐渐转向定量化，于是在应用数学和计算数学的的渗透下，便产生了如数理经济学、数理统计学、计算物理学、计算化学等边缘学科。自然，这一趋势也促进了数学的发展，于是象模糊数学、统计数学、离散数学等新的数学分支学科也应运诞生。尤其是20世纪电子计算机的出现，它是人类生活中最伟大的变革之一。它不仅解决了人类以往无法完成的计算问题（如宇航、天气预报等），而且为全社会对事物的量化研究奠定了基础，加速了各门学科的发展，使之面貌一新。科学的数学化趋势，印证了马克思早年的英明预见：一种科学只有成功地运用数学时，才算达到了真正完善的地步。