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S'interrogeant sur la démarche scientifique, Carl Hempel en déploie successivement les diverses opérations : concepts, hypothèses, lois et contrôles. Chacune de ces opérations concoure à la construction d'une théorie. Cette démarche est animée par la volonté de donner une explication. Non pas une explication qui consiste à invoquer une cause factice, mais une explication qui rend possible la précision extrême à laquelle les sciences de la nature nous ont habitués.
La concurrence entre théories conduit alors à un approfondissement continuel. Et l'auteur complète sa reconstruction rationnelle par une prise en compte de la dynamique de la science.