Bir fiziksel buluşun kanunlaşması için yapılan çalışma 4 evreye ayrılır:
1— Gözlem. — Olayları, doğada olduğu ve göründüğü gibi incelemeye gözlem yapmak denir. Bu evrede bilgin, Doğa’nın verdiğini ve gösterdiğini önyargıya kapılmadan inceler. Gözlenen olayı ötekilerden ayırır, açık olarak belirtir. Yerini, zamanını saptar. Duyarlı aletlerle usanmadan tekrar tekrar ölçme yapar. İnsanın duyu organlarının güçleri sınırlıdır. En iyi göz bile bir mikrobu göremez ya da uzak bir yıldızın hareketini izleyemez. Bu yüzden sırasında çeşitli aletler kullanılır. Mikroskop, teleskop gibi aletler duyu organlarının gücünü artırır, gözlemin alanını genişletir. Terazi, termometre gibi aletler organların algılarını kesin sonuca bağlamak, olayların şiddetini Ölçmek için kullanılır. Ayrıca gözlemcinin yerini tutan yazıcı aletler de vardır.
Gözlemle olaylar tanınır, sınırları, özellikleri saptanır, karşılaştırmalar yapılır.
2— Varsayım (hipotez). — Gözlenen olayın nedenlerini araştırma, uygun ve geçici bir açıklama yapmaya varsayım denir. Bir olayı anlamak, sonuca varmak için gözlem yeterli değildir, bu olayın neden ve nasıl ortaya çıktığım da söylemek gerekir. Böylece olay açıklanmış olur. Bilgin, gözlediği olay için çeşitli nedenler sıralayabilir. Bunlar üzerinde düşünür, en uygun gördüğü nedene dayanarak bir varsayım kurar. Başka bir deyişle, özlemi yapılan olay bir soru ortaya atar. Bu soruya karşılık aramak varsayım kurmaya götürür. Varsayımlar, gözlemlerin ortaya attığı sorulara verilen geçici karşılıklardır. Saptanması istenen açıklamalardır.
3— Deneyleme. — Olayı, doğadaki şartları yapma olarak sağladıktan sonra, laboratuvarda tekrarlamaya deneyleme denir. Yeryüzünde bir taşın düşmesini incelemek gözlemdir. Fizik laboratuvarında bu taşın hızını, aldığı yolu aletlerle ölçmek bir deneylemedir. Böylece olay istenildiği kadar tekrar edilerek tam bir inceleme yapılır. Gözlem sırasında bilgin yanılmış olabilir. Deneyleme bu yanılmaları da düzeltir.
Örneğin, gözlem sırasında bir taşla bir tüy, atmosfer basıncı yüzünden değişik hızlarla düşüyormuş gibi görünür. Oysa havası boşaltılmış bir ortamda yapılan deneylemede bunların düşüş hızının aynı olduğu anlaşılır.
Varsayım, deneylemeyle bir madde üzerinde gerçekleştikten sonra, deneyleme çeşitlendirilir. Örneğin, demirin ısıyla genleştiği görüldükten sonra gümüş, bakır gibi madenler üzerinde de deney tekrarlanır. Bunlarda da aynı sonucu verip vermediği incelenir. Olayın tersten doğrulanmasına da çalışılır- Örneğin, su kaynatılıp buhar durumuna geçirildikten sonra buharı yoğunlaştırarak tekrar su elde edilir. Böylece yapma olarak hazırlanan olaylar incelenerek, gözlemlerde ortaya çıkmamış birçok özellik öğrenilebilir.
Kanunlar. — Deneylemeler sonunda her yerde, her zaman doğru olduğu görülen zorunlu ilişkilere kanun denir. Gözlem, varsayım ve deneylemelerin asıl amacı kanunları koymak, yani olayın ortaya çıkışındaki kesin bağıntıları bulmaktır. Ele alınan olay için bu işlemler yapılıp defalarca tekrarlandıktan sonra, sonuç bir kanuna bağlanır. Matematik biliminden yararlanılarak kanun bir formülle açıklanır.
Örneğin, çok çeşitli cisimlerin ağırlıkları, hacimleri, özgül ağırlıkları ölçülür. Değişik şartlarda bu ölçmeler tekrarlanır ve bir cismin ağırlığı, hacmi, özgül ağırlığı arasında değişmeyen bir bağıntı olduğu görülür. «Bir cismin özgül ağırlığıyla hacminin çarpımı, ağırlığına eşittir» denerek bu olay bir kanuna bağlanır.
Ağırlık (P), hacim (V), özgül ağırlık (d) harfleriyle gösterilerek bu kanunun matematik ifadesi P = V . d biçiminde yazılır. Bu üç değerden ikisi bilindiği zaman üçüncü değer bu formülle kolayca hesaplanabilir.
Fizik formüllerinden doğru sonuçlar almak için kullanılan birimlere çok dikkat etmek gerekir. P = V . d formülünde birim olarak P için gr., V için cm3, d için de gr/cm3 alınmalıdır.