A previsibilidade é uma característica importante dos fenômenos regidos por leis. É uma parte essencial do método científico, por vezes denominado método hipotético-dedutivo-experimental-observacional.

Na primeira etapa, são propostas hipóteses livremente elaboradas . Na segunda, utiliza-se a razão, a lógica e a matemática para deduzir as implicações quantitativas das hipóteses. Essas deduções sugerem observações e experimentos (etapa 3), especialmente aqueles que podem fornecer medições quantitativas . A melhor hipótese é aquela que prevê observações ou experimentos que confirmam (verificam) ou negam (falsificam) a teoria implícita, e mais especificamente aquela que leva a medições quantitativas em concordância com a previsão.

Mas o que significa concordância As previsões nunca concordam matematicamente de forma perfeita com as observações e medições experimentais. Quando as medições são repetidas (como devem ser, de preferência por observadores independentes), elas se dispersam aleatoriamente em torno de um valor médio, seguindo uma "distribuição normal". A confirmação de uma previsão ocorre quando ela se encontra dentro de uma margem de erro aceitável (geralmente expressa como "número de desvios padrão"), um intervalo de valores em torno do valor médio medido.

A previsibilidade está relacionada à ideia de reprodutibilidade. Para que um experimento seja aceito como evidência científica, ele deve ser reprodutível e repetível. Como os resultados experimentais nunca são exatos, um resultado reprodutível é aquele que se repete dentro da margem de erro.

A ciência experimental, portanto, não pode oferecer "provas" de conhecimento — apenas as melhores previsões, as melhores explicações e as melhores teorias. Como todo conhecimento , o conhecimento científico é meramente provável ou estatístico, embora seja, ao mesmo tempo, o conhecimento mais confiável que possuímos.

As probabilidades são a priori , produzidas por teorias.
As estatísticas são os resultados a posteriori de experimentos.

A razão pela qual a ciência física é tão respeitada é porque a precisão e a exatidão de suas medições são altíssimas. A física quântica, a teoria física mais precisa, produz medições com uma margem de erro superior a quinze algarismos significativos, ou seja, com desvios padrão de +/- 0,0000000000000001.

As previsões da mecânica quântica são incomuns por conterem um indeterminismo mínimo , consistente com o princípio da incerteza (ou indeterminação) de Heisenberg . Algumas definições de ciência sustentam que ela deve se basear em experimentos perfeitamente repetíveis. No nível das partículas quânticas, não existe experimento perfeitamente repetível.

Tradicionalmente, acredita-se que as leis determinísticas clássicas da natureza sejam infinitamente precisas, ou seja, com um número infinito de casas decimais. Sua precisão, no entanto, depende da comprovação experimental.

Filósofos (incluindo muitos filósofos da ciência) às vezes interpretaram erroneamente o determinismo físico como fornecendo uma previsibilidade infinitamente precisa. Isso é impossível.

Ludwig Boltzmann, seu admirador e contemporâneo Franz Exner , e o aluno de Exner, Erwin Schrödinger, frequentemente apontavam que as teorias deterministas extrapolam as evidências disponíveis . A popularização de teorias físicas muitas vezes confunde não apenas o público em geral, mas até mesmo filósofos da ciência.

No tricentenário da publicação dos Principia de Newton, Sir James Lighthill proferiu uma palestra na Royal Society, lamentando a confusão entre o determinismo mecânico clássico de Newton e a aparente alegação de previsibilidade perfeita:

"Hoje, todos temos plena consciência de que o entusiasmo de nossos antepassados pelas maravilhosas conquistas da mecânica newtoniana os levou a fazer generalizações nessa área da previsibilidade que, de fato, talvez tenhamos tendido a acreditar antes de 1960, mas que agora reconhecemos como falsas. Coletivamente, desejamos nos desculpar por termos induzido o público instruído ao erro, difundindo ideias sobre o determinismo de sistemas que satisfazem as leis do movimento de Newton e que, após 1960, provaram-se incorretas..."

(J. Lighthill, Proc. Roy. Soc. (Londres) A 407, 35 (1986))

O Marquês de Laplace imaginou um ser inteligente ( o Demônio de Laplace) que conhece as posições e velocidades dos átomos constituintes e usa as equações de movimento de Newton para prever o futuro (e retroceder o passado) de todo o universo.

Embora muitos pensadores confundam previsibilidade com determinismo, é improvável que Newton ou Laplace o fizessem. Newton estava dolorosamente ciente dos erros cometidos nas observações astronômicas. Laplace inventou seu ser superinteligente para contrastar sua mente infinita (como a de Deus) com as mentes finitas que devem permanecer infinitamente distantes de tal conhecimento. Ele sabia que a informação para uma única partícula é matematicamente infinita.

Filósofos que compreendem que o determinismo não implica previsibilidade têm usado a imprevisibilidade do futuro para argumentar em favor de um tipo de livre-arbítrio chamado liberdade epistêmica . Já é liberdade suficiente não sabermos o que o futuro nos reserva. "Só Deus sabe", dizem aqueles pensadores religiosos que não se incomodam com a presciência de um Deus ou deuses. Embora seja verdade que não podemos saber o que um futuro incerto nos reserva, aceitar a ignorância humana como base para a liberdade humana parece perverso.

Quando as leis da física podem ser expressas como funções matemáticas do tempo, o conhecimento das condições iniciais em um determinado momento nos permite prever as condições em todos os momentos posteriores (e retrospectivamente anteriores).

Muito antes de Laplace, Gottfried Leibniz imaginou um cientista capaz de ver os eventos de todos os tempos, assim como se acredita que todos os tempos estejam presentes na mente de Deus.

"Tudo procede matematicamente... se alguém pudesse ter uma compreensão suficiente das partes internas das coisas e, além disso, tivesse memória e inteligência suficientes para considerar todas as circunstâncias e levá-las em conta, seria um profeta e veria o futuro no presente como num espelho."

Baruch Spinoza tinha uma visão semelhante, e essas ideias impressionaram profundamente Albert Einstein , que permaneceu um determinista convicto por toda a sua vida, apesar de ter descoberto a aleatoriedade fundamental (e a imprevisibilidade) da mecânica quântica mais de duas décadas antes de Werner Heisenberg !