В развитии науки чередуются экстенсивные (связанные с увеличением объема исследований, расширением их) и революционные периоды — целые научные революции, приводящие к изменению структуры науки и принципов ее познания, категорий, методов и форм ее организации, а так же коренной ломкой сложившихся представлений о мире. Научные революции обычно затрагивают мировоззренческие и методологические основания науки, нередко изменяя и сам стиль мышления. Поэтому они по своей значимости могут выходить далеко за рамки той конкретной области, где они произошли, можно говорить о частнонаучных и общенаучных революциях.

Возникновение квантовой механики - это яркий пример общенаучной революции, поскольку ее значение выходит далеко за пределы физики. Квантово-механические представления на уровне аналогий или метафор проникли в гуманитарное мышление. Эти представления посягают на нашу интуицию, здравый смысл, воздействуют на мировосприятие. Дарвиновская революция по своему значению вышла далеко за пределы биологии. Она коренным образом изменила наши представления о месте человека в Природе. Она оказала сильное методологическое воздействие, повернув мышление ученых в сторону эволюционизма.

Новые методы исследования могут приводить к далеко идущим последствиям: к смене проблем, к смене стандартов научной работы, к появлению новых областей знаний. В этом случае их внедрение означает научную революцию.

Для научной революции характерны такие черты как:

1) крушение и отбрасывание неверных идей, ранее господствовавших в науке;

2) быстрое расширение наших знаний о природе, вступление в новые ее области, ранее недоступные для познания; отметим, что здесь важную роль играет создание новых инструментов и приборов;

3) научную революцию вызывает не само по себе открытие новых фактов, а радикально новые теоретические следствия из них; другими словами, революция совершается в сфере теорий, понятий, принципов, законов науки, формулировки которых подвергаются коренной ломке.

Для того, чтобы вызвать революцию в науке, новое открытие должно носить принципиальный, методологический характер, вызывая коренную ломку самого метода исследования, подходу и истолкованию явлений природы.

Научно-познавательная деятельность складывается из нескольких составляющих – компонентов. Это - субъект познания, объект познания, методы и средства познания, система знаний. Началом научной революции могут послужить достаточно радикальные изменения в любом из компонентов, например, открытие неизвестных ранее классов природных объектов, появление принципиально новых методов и средств исследования. Но, чаще всего, революции в естествознании начинаются с появления глубоких противоречий и парадоксов в сложившейся системе знания.

Видный ученый 20-го века, философ науки Т. Кун ввел понятие «парадигмы» - (<гр. paradeigma пример, образец) – теория (модель, тип постановки проблемы), принятая в качестве образца решения исследовательских задач) – т.е. определенного «видения мира», в соответствии с которым осуществляется научная деятельность. Научную революцию можно, таким образом, связать со сменой парадигмы.