L'acquisition des connaissances scientifiques repose sur l'observation des phénomènes naturels. A partir des observations de plusieurs événements, parfois dans des contextes différents, les scientifiques tentent de trouver des explications simples et générales qui décrivent les processus fondamentaux à l'oeuvre. Par la suite, ils expérimentent à nouveau afin de s'assurer que leurs hypothèses correspondent à une description correcte de la nature dans une ou des situations données. Une vérité scientifique est toujours jugée à l'aune de l'expérimentation. C'est par le biais d'expériences contrôlées, au cours desquelles on modifie un seul paramètre à la fois, que l'on détermine la cause de l'effet observé. Les expériences peuvent être répétées par quiconque aussi souvent que désiré afin de s'assurer de la reproductibilité du ou des effets observés.
On peut donc résumer en affirmant qu'une science est un ensemble cohérent de connaissances acquises par la méthode scientifique.
La méthode scientifique est basée sur
1) l'observation de phénomènes ou de résultats d'expériences;
2) La formulation d'hypothèses qui décrivent ces phénomènes et qui sont en accord avec l'ensemble des connaissances établies;
3) le test de ces hypothèses pour vérifier si elles prédisent et décrivent correctement de nouveaux phénomènes ou les résultats de nouvelles expériences.
De façon formelle l'astronomie se définit comme l'étude scientifique des corps célestes, de leurs mouvements, et de leur évolution. Il s'agit d'une science basée principalement sur l'observation. Elle se distingue des sciences expérimentales comme la physique, la chimie, ou la biologie en ce sens qu'on ne peut pas faire d'expériences contrôlées avec les corps célestes, on ne peut que recevoir l'information qu'ils nous envoient. Par contraste, dans un laboratoire de physique par exemple, on peut modifier à volonté les paramètres d'une expérience. L'interprétation des observations astronomiques en est d'autant plus compliquée puisque c'est la "nature" qui décide du moment et des conditions de l'expérience!
Malgré le fait que les astronomes ne peuvent pas faire d'expériences contrôlées au sens strict du terme, et qu'ils sont confinés à observer l'Univers de (ou près de) la surface de la Terre, celui-ci nous offre la possibilité d'observer un vaste éventail de phénomènes différents. Plusieurs de ces phénomènes sont d'ailleurs impossibles à reproduire dans nos laboratoires. Ainsi, il arrive fréquemment que les prédictions de théories scientifiques, proposées dans d'autres domaines, ne peuvent être soumises à des vérifications parce qu'elles requièrent des conditions physiques ou des circonstances extrêmes. Souvent même, ces conditions extrêmes sont nécessaires pour trancher entre plusieurs théories différentes. L'astronomie vient à la "rescousse" puisque dans le vaste laboratoire naturel que constitue l'Univers, les processus les plus subtils sont souvent amplifiés à des niveaux qui permettent leur observation par les télescopes.
L'astrophysique est un sous-ensemble de l'astronomie. Il s'agit d'une science qui se préoccupe de l'interprétation des observations astronomiques à l'aide des lois de la physique. Cette science est basée sur l'hypothèse voulant que les lois physiques découvertes et étudiées dans nos laboratoires soient les mêmes partout dans l'Univers. Cette hypothèse s'est rapidemment transformée en postulat au fur et à mesure que les données observationnelles s'accumulaient en sa faveur. Aujourd'hui, nous sommes convaincus que les lois physiques connues sont effectivement universelles; on les vérifie tous les jours jusqu'aux confins de l'Univers exploré. Donc l'astronomie et la physique se recoupent et on peut résumer ceci à l'aide du schéma suivant.
Il est intéressant de souligner que pour interpréter des observations d'objets macroscopiques tels que les planètes, les étoiles, et même l'ensemble de l'Univers, il faut utiliser la physique qui nous renseigne principalement sur les propriétés des particules microscopiques.
On peut aussi considérer l'astronomie comme une science pure (ou culturelle), par opposition à une science appliquée. Il est assez évident que des découvertes comme celles des quasars, des pulsars, ou des molécules interstellaires, aussi intéressantes et spectaculaires qu'elles soient, changent peu nos habitudes de vie. L'astronomie demeure surtout une science de l'esprit, ayant des retombées potentielles à longue échéance seulement. En fait, il est remarquable de noter que dans l'histoire de l'humanité, ce sont les civilisations ayant dépassé le stade de survie qui se sont intéressées aux phénomènes célestes. Les préoccupations des civilisations plus primitives étaient de nature plus pratique: se nourrir, se loger, se vêtir, en somme survivre!
Finalement, un astronome ou un astrophysicien est une personne qui fait carrière en astronomie. Il fait partie d'une espèce relativement rare: on en dénombre environ 20 000 dans le monde, dont près de 400 au Canada et 40 au Québec. Il faut toutefois souligner que le nombre d'astronomes-astrophysiciens à l'oeuvre depuis 20-30 ans est supérieur au nombre total d'astronomes ayant vécu depuis l'Antiquité. L'astronome moderne travaille dans des observatoires subventionnés par les gouvernements ou dans des universités comme professeur-chercheur.
