實驗 早在古希臘和古中國，人們就試圖利用自然法則而不是超自然的理由來解釋自己觀察到的現象。

理論 到了17世紀，以艾薩柯·牛頓為代表的科學家試圖對各種新現象做出預測，並且透過實驗對各種假設進行檢驗。

計算和模擬 20世紀下半葉高效能計算機的出現，使科學家們可以精確求解大規模方程組，從而探索一些無法運用實驗法和理論法的領域，例如氣候建模和星系形成等。

資料探勘 科學家們使用效能更加強大的計算機，從資料入手，使用計算機程式對龐大的資料庫進行挖掘，尋找資料之間的關係。

從本質上講，他們是利用計算機對資料進行研究，從而發現各種規則。

一、何謂“第四正規化”

“正規化”一詞，英文名Paradigm，一般指已經形成模式的，可直接套用的某種特定方案或路線。在計算機科學界，程式設計有程式設計正規化，資料庫有資料庫架構的正規化，不一而足。

總之，你將其認為是某種必須遵循的規範或大家都在用的套路即可。

在科學發現領域，第一正規化，是指以實驗為基礎的科學研究模式。簡單說來，就是以伽利略為代表的文藝復興時期的科學發展初級階段。在這一階段，伽利略老師爬上比薩斜塔扔倆鐵球，掐著脈搏為擺動計時等等我們耳熟能詳的故事，為現代科學開闢了嶄新的領域，開啟了現代科學之門。

當實驗條件不具備的時候，為了研究更為精確的自然現象，第二正規化，即理論研究為基礎的科學研究模式隨之而來。在這個階段，科學家們會將無法用實驗模擬的科學原理用模型簡化，去掉一些複雜的因素，只留下關鍵因素，然後透過演算得到結論。比如我們熟知的牛頓第一定律：任何物體都要保持勻速直線運動或靜止狀態，直到外力迫使它改變運動狀態為止。這個結論就是在假設沒有摩擦力的情況下得出的。令人欣喜的是，當時的理論科學與實驗科學結合得如此完美，任何一個理論都很容易被實驗所證實。因此第二正規化很快成為了重要的科研正規化。

第二正規化發展到極致是19世紀末，當時牛頓三大定律解釋了經典力學，麥克斯韋理論解釋了電磁學。經典物理學的大廈構建得宏偉壯觀，而且似乎毫無瑕疵。

結果在20世紀初，天邊的兩朵烏雲無情地破壞了它的完美。量子力學和相對論兩座嶄新的高山拔地而起，那是科學的另一個黃金時代。然而，不論是量子力學還是相對論，不約而同地以理論研究為主，超凡的頭腦和計算超越了實驗。儘管在一段時間之後，經過複雜設計的實驗終究還是證實了計算的理論。因此每一位中學物理老師都會把牛頓和愛因斯坦相提並論，並稱人類歷史上最偉大的兩位物理學家。