این کتاب در فلسفه علم و علم‌شناسی از اهمیت زیادی برخوردار است: اولا با پشتوانه‌ای از مسائل و بحث‌های طرح شده و پرورش‌یافته 2نحله رقیب پیشین، تحصلی‌گرایان (Positivists) و ابطال‌گرایان (FalsiFicationists)، به نگارش درآمده و ثانیا زمینه‌ای تازه برای تحقیقات علم‌شناسی گشوده است. از این‌رو، هر چند تاریخ انتشار آن(1961) بسیار به تاریخ انتشار دیگر کتاب نحله‌ساز فلسفه علم، ساختار انقلاب‌های علمی نوشته توماس کوهن (Thomas Kuhn) نزدیک است اما گستره و شیوه مباحث آن، جایگاه ویژه‌ای در تاریخ فلسفه علم بدان بخشیده است.نیگل بیان می‌کند که خیلی پیش از آغازه‌های تمدن مدرن، انسان‌ها اطلاعات گسترده‌ای درباره محیط زندگی‌شان داشتند. آنان مواد غذایی، نحوه استفاده از آتش، نحوه دگرگون‌سازی مواد خام طبیعی برای ساخت سرپناه و پوشاک و نظایر آن را می‌دانستند. همچنین آنان به برخی فناوری‌ها دست‌یافته بودند و به طور وسیعی از سازوکار آنها بهره می‌بردند.
اما اگر ایشان چنین اطلاعاتی داشتند، چه نیازی به «علم» (Science) بود و علوم چه برتری یا ویژگی ارزشمندتری داشتند؟ نیگل توضیح می‌دهد که هیچ کس به طور جدی در این مطلب مناقشه نمی‌کند که بسیاری از علوم خاص موجود از مشغله‌های عملی زندگی روزانه رشد یافته است: هندسه از مسائل اندازه‌گیری و تعیین محدوده زمین‌ها، مکانیک از مسائل برخاسته از فنون معماری و نظامی،زیست‌شناسی از مسائل مربوط به سلامتی انسانی و تولیدمثل حیوانی، شیمی از مسائل برخاسته از صنایع استخراج و ذوب‌فلزات و رنگرزی، اقتصاد از مسائل مربوط به منزل‌داری و مدیریت سیاسی و نظایر اینها. بی‌شک علوم بخشی از بدنه سازمان‌یافته دانش است و در همه آنها طبقه‌بندی‌ای از موضوعاتشان در انواع و دسته‌ها(مثلا در زیست‌شناسی، طبقه‌بندی موجودات زنده به انواع) کاری است ناگزیر.یک خصلت برجسته بیشتر اطلاعاتی که در دوره تجربه روزمره بشر حاصل می‌شد این بود که هر چند این اطلاعات می‌توانست در درون محدوده‌های خاصی مفید باشد، اغلب هیچ تبیینی درباره اینکه چرا این امور واقع چنین می‌باشند ارائه نمی‌داد. مثلا، جوامعی که استفاده از چرخ را کشف کردند درباره نیروهای اصطکاکی چیزی نمی‌دانستند. بسیاری از مردمان درباره انحای کشاورزی و یا حتی داروهای درمانی مطلع بودند اما از تبیین و توضیح علل راستین تأثیرگذاری‌ها بی‌خبر بودند.
نیگل بیان می‌کند که علم قاعده‌مند است، می‌تواند بر اصول و مبانی نظری استوار باشد و دارای منطق و روش‌های حسب مورد، گوناگون است. هدف متمایز فعالیت علمی، ارائه تبیین‌های نظام‌مند و به یاری دلایل، تضمین شده است. انواع تبیین‌های علمی (Scientific explanations) پاسخ‌هایی‌اند به انحای پرسش «چرا؟». نیگل برخی از نمونه‌های پرسش «چرا؟» را به اختصار بیان می‌کند و نشان می‌دهد که موضوع مورد پرسش یا همان امر تبیین‌شونده می‌تواند متفاوت باشد و به علاوه، الگوی تبیین نیز می‌تواند حسب مورد متفاوت باشد:
چرا حاصل جمع هر مجموعه اعداد فرد متوالی که با عدد یک آغاز می‌شود همواره یک مربع کامل است(مثلا 42=16=7+5+3+1)؟ او توضیح می‌دهد که این یک صدق عام‌الشمول و ضروری است که مبتنی بر اصول موضوعه حساب است.چرا وقتی آن لیوان دیروز با آب سرد پر شد سطح بیرونی‌اش را رطوبت فرا گرفت؟ در اینجا، بر خلاف مورد بالا، امر تبیین شونده همانا یک رویداد جزیی تجربی است. تبیین این رویداد می‌تواند چنین باشد: دمای لیوان پس از پر شدن با آب سرد به طور قابل ملاحظه‌ای کمتر از هوای پیرامونش بود و می‌دانیم که هوا حاوی بخار آب است و بخار آب موجود در هوا ناگهان تبدیل به مایع می‌شود اگر هوا با یک سطح به اندازه کافی سرد تماس پیدا کند. هر چند مورد تبیین در این مثال تجربی است اما همانند مورد قبلی از یک الگوی قیاسی پیروی می‌کند. نیگل معتقد است که هر قدر مقدمه‌های برهان کامل‌تر و دقیق‌تر فرمول‌بندی شوند، نتیجه(تبیین) کمتر بر خطا خواهد بود.
چرا در ربع آخر قرن نوزدهم، درصد کمتری از کاتولیک‌ها در مقایسه با پروتستان‌ها اقدام به خودکشی کردند؟ یک پاسخ می‌تواند این باشدکه سازمان‌های نهادی که کاتولیک‌ها تحت آنها زندگی می‌کردند از درجه «همبستگی اجتماعی» بالاتری نسبت به سازمان‌های اجتماعی پروتستان‌ها برخوردار بود و یا اینکه وجود پیوندهای محکم میان اعضای یک جامعه به بقا و استواری انسان‌ها در گذر از دوره‌های فشارهای شخصی کمک می‌کند. امر تبیین‌شونده در اینجا یک پدیده اجتماعی است که به طور آماری توصیف شده است. اما مقدمه‌های استدلال «به طور کامل» فرمول‌بندی نشده‌اند و مفاهیم «همبستگی اجتماعی» و «پیوند محکم» هم غیرواضح‌اند. اگر مقدمه‌ها هر چه بیشتر صریح و دقیق شوند، تبیین این مورد، الگویی استنتاجی و کمتر خطاپذیر را عرضه خواهد کرد.
چرا یخ روی آب شناور است؟ امر تبیین‌شونده اینجا یک امر واقع مربوط به یک زمان خاص نیست بلکه یک قانون عام‌الشمول است که پیوند پاره‌ای از خصایص طبیعت با یکدیگر را بیان می‌کند (یخ روی آب شناور می‌شود). این امر واقع بر اساس چند قانون طبیعی تبیین می‌شود: 1) چگالی یخ از چگالی آب کمتر است. 2) قانون ارشمیدس درباره غوطه‌ور شدن یک جسم در آب(سیال) و 3)قوانینی در باب تعادل نیروهای وارد بر یک جسم. نکته این تبیین در این است که، در مقایسه با دو تبیین قبلی، مقدمه‌های تبیین‌کننده، خود جمله‌های (قوانین) عام‌الشمول هستند. نیگل چند پرسش(چرا؟) دیگر را نیز مطرح می‌کند و در هر‌یک نشان می‌دهد که نوع تبیین مقتضی می‌تواند دیگرگونه باشد. او سپس انواع تبیین‌های علمی را در چهارگونه، طبقه‌بندی می‌کند: 1) تبیین‌های قیاسی 2) تبیین‌های احتمالی 3) تبیین‌های کارکردی یا غایت‌شناسانه 4) تبیین‌های تبارشناسانه.
تبیین قیاسی: در این نوع تبیین، که در علم بسیار شایع است، تبیین ارائه شده همانا نتیجه منطقا ضروری مقدمه‌های تبیین‌گر است. بنابر‌این، در این نوع تبیین، مقدمه‌های برهان بیانگر شرط کافی(و گاهی لازم) شرایط صدق تبیین ارائه شده هستند.تبیین احتمالی: بسیاری از تبیین‌های علمی عملا ساختار قیاسی ندارند؛ یعنی مقدمه‌های تبیین‌گر چنان طراحی نشده‌اند که یک نتیجه ضروری را ارائه کنند. معمولا تبیین‌های علمی وقتی احتمالی خوانده می‌شوند که دست‌کم یکی از مقدمه‌های استدلال، خصلتی آماری دارد. مثلا در نمونه (3) پیش‌گفته (آمار خودکشی در میان مسیحیان قرن نوزدهم)، مقدمه اول تبیین‌گر آشکارا خصلتی آماری دارد.
همچنین، می‌توان موردی را به عنوان نمونه ذکر کرد که مقدمه تبیین‌گر در آن آماری باشد و به علاوه، تعمیم نیز داده شود. مثلا: «چرا در کشور الف کودتا رخ داد؟» و یکی از جملات مقدمه تبیین‌گر این باشد: «فقر و بیکاری در کشور الف بسیار بود.» و «هر جا که فقر و بیکاری بسیار باشد کودتا می‌شود» که البته اینگونه تعمیم‌سازی، نتیجه(تبیین ارائه شده) را احتمالی خواهد ساخت، زیرا ممکن است در کشوری فقر و بیکاری بسیار باشد ولی کودتا رخ ندهد.
تبیین کارکردی یا غایت‌شناسانه: در بسیاری از تحقیقات، به‌ویژه در زیست‌شناسی و مطالعه امور انسانی، تبیین‌ها بیانگر کارکردهای یک واحد از یک نظام‌اند یا به گونه‌ای نقش ابزاری یک کنش در راستای یک غایت را توضیح می‌دهند. چنین تبیین‌هایی را عموما «کارکردی» یا «غایت‌شناسانه» می‌خوانند. معمولا این گونه تبیین‌ها با عباراتی نظیر «به منظور آن‌که»، «به خاطر آن‌که» و نظایر اینها همراهند. افزون بر این، در بسیاری از اینگونه تبیین‌ها، یک حالت یا رویداد آتی و منتظره مد نظر است که بر مبنای آن، وجود یک چیز یا بروز یک عمل، معقول جلوه می‌کند. با وجود این، نباید پنداشت که اینجا معقول جلوه کردن بدین معناست که اشیاء و امور تبیین‌شونده را همواره یک عامل عاقل در یک جهت عقلی مقدر هدایت می‌کند؛ اینگونه معقولیت را باید در بطن یک نظام و عملکردی که یک مؤلفه یا عنصر نظام در رابطه با آن دارد، فهمید.
تبیین تبارشناسانه: این گونه تبیین در صدد کاوش و پیگیری رویدادهایی است که از حالت پیشین یک نظام به حالت پسین آن دگرگونی یافته‌اند. از این رو، مقدمه‌های تبیین‌گر چنین تبیین‌هایی ضرورتا شامل شماری از جمله‌های منفرد درباره رویدادهای گذشته در یک نظام تحت مطالعه خواهند بود. البته 2نکته را باید درخصوص اینگونه تبیین مورد توجه قرار داد؛ یکی اینکه چنین نیست که هر رویداد گذشته در یک سیستم قابل ذکر باشد و دوم اینکه رویدادهای ذکر شده نیز در واقع بر اساس فرض‌ها گزینش می‌شوند؛ یعنی براساس فرض‌هایی که بیان می‌کنند چه نوع رویدادهایی به طور علی در رابطه با توسعه سیستم مطرح‌اند.این فرض‌های عام می‌توانند خود قوانینی باشند که توسعه را بیان می‌کنند و شواهد مستقل استقرایی در تأیید آنها وجود دارند. در دیگر موارد، فرض‌های عام فقط تعمیم‌های مبهم‌اند، و نه تنها می‌توانند محتوای آماری داشته باشند بلکه حاکی از هیچ خصوصیت خاصی درباره موضوع مورد مطالعه نیستند؛ مثلا هنگامی که تحول و توسعه یک فرهنگ به فرهنگ دیگر مطالعه می‌شود تبیین تبارشناسانه می‌تواند دچار این مسئله شود. از این رو، نیگل اینگونه تبیین را بسیار احتمالی توصیف می‌کند.
برخی فیلسوفان علم معتقد بوده‌اند که علوم اساسا پاسخی برای این پرسش که چرا یک رویداد رخ می‌دهد یا چرا اشیا به شیوه‌هایی خاص به یکدیگر مربوط‌اند، ندارند. این پرسش‌ها را در صورتی می‌توانستیم پاسخ دهیم که بتوانیم نشان دهیم رویدادهایی که رخ می‌دهند باید رخ دهند و روابط میان آنها باید به همان‌گونه که هست باشد. لیکن، روش‌های آزمایشی علم نمی‌تواند هیچ ضرورت مطلق یا منطقی را در پدیده‌ها مورد کاوش قرار دهد. حتی اگر قوانین و نظریه‌های علم صادق باشند، چیزی بیش از حقایق منطقا ممکن درباره روابط متلازم یا نظم‌های متوالی پدیده‌ها نیستند. این فیلسوفان علم بر مبنای استدلال مذکور معتقدند که پرسش‌هایی که علوم به آنها پاسخ می‌دهند پرسش‌هایی‌اند در خصوص اینکه چگونه (به چه نحو یا تحت چه شرایطی) رویدادها رخ می‌دهند و اشیاء به هم مربوط‌اند. بنابر‌این، علوم به آنچه در بهترین حالت فقط سیستم‌های جامع و دقیق توصیف (description) به شمار می‌آیند و نه تبیین، دست‌خواهند یافت. نیگل در مقابل، توضیح می‌دهد که این استدلال فرض کرده است که فقط یک معنا و یک گونه پرسش «چرا؟» وجود دارد؛ یعنی معنایی که پاسخ متناسب آن همانا برهانی خواهد بود که ضرورت درونی (Inherent) یک گزاره را بیان می‌کند.
در حالی که، همان‌گونه که به اختصار ذکر شد، انواع پرسش «چرا؟» وجود دارد که هر چند به فرجام خواهان تبیین‌اند اما صرفا نحوه خاصی از تبیین را نمی‌طلبند. باید گفت به نظر می‌رسد که علم، هم تبیین می‌کند و هم توصیف؛ یعنی هم می‌کوشد علل رویدادها را برملا کند و توصیفی از چگونگی رویدادها عرضه کند و البته در این دو طریق، روش‌ها، قواعد و راهکارهای گوناگون و متنوعی را به کار می‌گیرد. بدون توصیف‌گری نمی‌توان به علل پی برد یا دست کم درک روشنی از آنها پیدا کرد و بدون تبیین نیز توصیف‌ها گنگ خواهند بود. سرانجام، کوشش برای پاسخ به «چرا؟»های متافیزیکی را باید از ساز و کار آنچه تبیین علمی خوانده می‌شود، جدا دانست. این کوشش‌ها هر چند ارجمند و به عقیده نگارنده معرفت‌بخش هستند، اما در بهترین حالت فقط می‌توانند سمت و سوی پژوهش علمی و افق آن را روشن کنند(که این خود البته بس گرانقدر است). متافیزیک خود معرفتی مستقل درباره هستی و موجودات است که موضوعات و روش آن با موضوعات و روش‌های علم تفاوت دارد اما البته می‌تواند به علم جهت و افق بدهد و زمینه و فضای علم را حسب مورد، روشنایی و وسعت ببخشد.
