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科学与宗教的关系是一个存在已久并争论不断的问题，时至今日我们仍未就此完全达成一致。“由于现代科学崛起自深受基督教文化影响的欧洲，并且科学与宗教对话的主要学术活动大都集中在自然科学与基督教宗教思想之间的关系”
，因而本章中的科学指的是自然科学。至于宗教，若涉及与科学的对话指的就是基督教，神学也是基督神学，否则就是从最广泛的意义上来说的。“宗教”与“科学”这两个概念如果单独看，各自有其内涵和外延，只是不论就内涵还是外延来说，二者都是难以被精确定义的，因为它们都是随时代的变化而发展的。
以科学为例，就外延来说，科学包含了迄今为止所有具体的科学学科，但这个外延并非固定不变，而是随着科学自身的发展不断有新的学科产生，学科的分类也越来越细化。从历史上看，近代（中国语境中的近代，西方意义上的现代）自然科学在16世纪才从自然哲学中分离出来成为独立的学科门类，社会科学则更晚，直到19世纪才从道德哲学中独立出来，我们习惯称呼牛顿为伟大的物理学家、科学家，但physicist和scientist这两个术语是英国科学史学家和科学哲学家威廉·休厄尔（William Whewell，1794-1866）在19世纪30年代才提出的，在其1840年出版的《归纳科学的哲学》一书中正式出现，而心理学直到19世纪末才成为独立的学科，物理学更是随着物理学家们研究的深入而不断发展出新的物理学科目。所以，科学自产生之日起就因其精神内核和新旧范式不断替换的科学发展模式，在外延上不断扩展其研究领域的同时学科分类也更加细化。正因为科学的外延没有明确的界限，科学的内涵也无法被精确定义。实际上，科学作为诸多具体科学学科的统称，本就难以用表述其理论内涵的方式，而只能以一种表达其所包含的具体学科所共同具有的特征来定义，依此定义我们可以将科学与哲学和宗教区分开。
在此，我们将借助皮尔斯的观点来阐明科学的这一独特性。如果就科学研究的理论成果来定义科学，科学就被理解为系统化和公式化了的知识，这是我们对于科学的传统理解，但如此一来科学就成为陈列着各种理论知识的历史博物馆，也就丧失了其作为本质的科学精神了。科学是科学研究者以自然世界为对象、以经验和理性的方式探索客观规律的研究活动，在这一点上科学与哲学是一致的，都是一种无止境的对“真理”的探索活动，科学结论只是科学活动中的一个组成部分，还有更为重要的科学研究活动的过程以及科学家在研究中所遵循的方法等。若仅以是不是系统的知识，或者结论的正确与否来判断是不是科学的，就会得出这样一个结论：历史上曾经出现过的那些在一段时间内为当时的科学家共同体所一致认可，却为其后的科学家们证伪的理论，就不能说是科学的。但显然事实并非如此，它们仍然构成了科学史的一部分，即便后来被证明是错误的，也是错误的科学理论，因为它们运用的是“科学假设＋经验证实”的研究方法，当然这其中要排除形而上学的内容。
因而，皮尔斯才说：“科学由以构成的因素与其说是一些正确的结论，不如说是一种正确的方法。然而，科学方法本身就是一种科学成果，它不是来自初学者的头脑，它是历史的成果、科学的成果。”
可见，科学即便作为科学方法也是在其发展过程中被科学家所不断丰富和完善的，可以从逻辑推理不断被完善的发展历程来证明这一点。科学的本质是科学精神，“科学精神注定是不会满足于现有的观点，而是要向关于自然界的真正真理推进”
。某一理论之所以是科学的，就在于它是可错的，它的真只是相对于现阶段科学家共同体的一致认可且尚未出现大量无法被消化的反例。科学知识从来不是以建造大厦的方式累积起来的，我们从未获得过笛卡尔所说的那种稳固的基础，而是如皮尔斯所说的，我们通往“真正真理”之路如同行走在沼泽地上，每一次能够找到的坚实的大地都是暂时的。这个暂时的稳固期就是库恩（Thomas Kuhn）所说的常规科学时期，但科学的探索精神以及新经验事实的涌现总会推着科学家不断向自然界的最终真理迈进。
所有信奉科学的人都满怀希望地相信：只要把科学的进程推进到足够远，就将对他们所研究的每一个课题提供一个确定的答案。……所有的科学研究都是这样的。不同的研究者可以从完全对立的观点出发，但是研究过程将以一种外在于他们的力量，把他们引向相同的结论。思维活动并不是把我们引向我们希望去的地方，而是把我们引向预先注定的终点，就像是命运的安排一样。不论怎样修改所采取的观点，不论怎样选择另外的研究对象，也不论心灵有怎样的自然趋向，都不能使一个人逃脱这种预先注定的含义。这个伟大的希望就在真理和实在的概念之中体现出来。这种注定最终要为所有研究者一致同意的意见，就是我们所说的真理，而在这种意见中表现出来的对象就是实在。
皮尔斯的这段表述看起来带有一种宿命论的意味，实际上表达了科学研究的一个基本事实：科学家若不是凭着一股人类必将能够清楚地认识这个世界的坚定信念，科学研究活动是无以为继的。若我们只着眼于人类理性的有限性和整个宇宙的无限性，就容易陷入怀疑论和不可知论，就会甘愿受非理性情绪的摆布而对宇宙的浩瀚和神秘顶礼膜拜，就会坚信人类理性与世界终极真理之间有着不可逾越的鸿沟，它存在于人类的逻辑推理之外，是人类凭借理性绝对不可能触及的。相反，以一种非理性的倾听、领悟和体验的方式或许还能有幸得以一窥，如果人类为这种思维方式所支配，科学认识就会停滞不前。
因而，科学首先是科学家所拥有的一种信念，相信人类所拥有的理性认识能力和灵感一现的创造力，相信自然世界的实在性，相信世界是统一的，相信一个研究课题必定有一个确定的答案，相信所有研究课题的解决必定将人类带到终极真理面前。因为一个统一的世界的真相只有一个，终极真理也必是唯一的。不过，最终通向它的道路却不是唯一的，而是需要所有科学家在各自的领域内努力，规范该研究领域的科学术语，丰富实验器材和实验方法，完善逻辑推理的方法。正因为科学家共同拥有着这一坚定的信念，遵循着经验和理性的方法，科学才作为一种规范性学科而与哲学和宗教区分开来。也正因为科学是这样一种规范性学科，不同的科学家才可以从完全对立的观点出发而最终得出相同的结论。
科学研究活动与其说是科学家个人对自然界中真理的主动探索，不如说科学家是受到自然事物以及过往研究的吸引而不由自主地进行探索的活动。那个“预先注定的终点”不是什么神秘的东西，而是科学家的信念、科学的研究方法以及外部世界的实在在同一研究课题上共同合力的结果，科学所预设的这些基本的规范性保证了科学研究能够以一种最为有效的方式向自然界的“终极真理”推进。
皮尔斯一生致力于科学方法和科学逻辑的研究，在《信念的确定》一文中他提出了一个关于科学方法的基本假设：“存在一些实在之物，其性质完全独立于我们对它们的看法，这些实在按照固定不变的规则影响我们的感官，尽管我们的感觉随我们与对象的关系的不同而不同。不过，通过利用知觉法则，我们能够通过推理而弄清楚事物实际而真实的样子。任何人如果具有足够的经验并做出充分的推理，就会得出真正的结论。”
在此，皮尔斯特别强调他的基本假设里引出了“实在”这一概念，也就是说只要我们运用科学的方法进行研究就必须首先假设存在实在之物，我们最终获得的真正的结论就是关于实在之物的结论。而且，实在之物的性质是完全独立于我们的意见的。但在《如何使我们的观念清晰》一文中，他似乎改变了说法，认为实在就是研究者一致同意的意见所表现出来的对象，因而也就是科学研究中所呈现出来的研究对象，这样实在的性质就变成要依赖于人们对它们的看法。皮尔斯也对此做出回应，“一方面，实在并非必然地独立于一般的思想，而仅仅独立于你或者我，或者任何有限数目的人们可能对它的看法；另一方面，虽然最终意见的对象依赖于这种意见是什么，但是这种意见是什么并不依赖于我或者你，或者任何人是怎样想的”
。所以，皮尔斯前后关于实在的论述实际上并不矛盾，这个回应再次强调了其关于科学方法基本假设中另外两点非常重要的内容，即实在之物是可以被人认识的以及关于实在之物的真正结论必须是科学家共同体一致认可的。有了这三点设定，剩下的就是科学家们不懈地探索和研究了。
至于宗教，其外延同样是向未来开放、不固定的，它既包含了迄今为止人类历史上出现的所有宗教派别，也为将来可能出现的新的宗教派别预留了位置。以基督教为例，公元1世纪基督教从犹太教中分离出来，随着公元5世纪罗马帝国的分裂，基督教分成以罗马为中心的西派教会和以君士坦丁堡为中心的东派教会，这两大教会于公元11世纪正式分裂成公教（天主教）和正教（东正教）。伴随着16世纪的宗教改革，天主教又一分为二，新教（也叫“更正教”）从中分裂出来。于是，到目前为止基督教从广义上就分成了天主教、东正教和新教这三大主要教派，每一教派之下又有大大小小的很多分支，此外还有如耶稣基督后期圣徒教会（摩门教）这样的其他教派。
就内涵来说，宗教同样难以形成被大家一致认可的精确定义，如同上一章结尾所提到的那样，有人（如皮尔斯）看重宗教的社会性、公共性，有人（如詹姆斯）则认为宗教在本质上是个人的，也有人（如费尔巴哈）站在唯物主义的立场上认为宗教是人为了满足自己愿望的产物，作为超越者的神不过是人按照自己的样子想象出来用以安慰人自身的；还有人（罗素）站在科学主义的立场上认为宗教是虚假的，因为信仰的对象在现实中并没有实际所指，因而相信一个本身是虚假事物的“神”或者超越者实质上是无意义的；诸如此类还有其他一些观点，在此不一一列举了。
表面上看，宗教也如科学一样在其发展的过程中分裂出很多有着各自特色的教派，各种宗教也如科学一般随着时代做出了相应的改变，但本质上，宗教与科学代表了两种认识和理解世界的不同方式，前者以一种非理性的方式相信和崇拜着世界上存在某种超自然的力量，后者则以经验和理性的方式来探究自然界的客观规律。宗教与科学都要获得确定的信念，都要获得真理或者接近真理，却因为对象与方法的不同而产生了根本性的差异。
按照皮尔斯所论述的获得信念的方法来看，科学信念最终是通过科学的方法获得的，因而科学信念或真理就具有了普遍性和可公共验证性的特点，其真理的权威性来自研究方法的可靠性、科学共同体的一致认可、科学作为一种学科的规范性以及科学真理或信念的有效性。亦即，科学理论之所以能够作为知识而被人们普遍接受，凭借的不是某个科学家的权威或者科学的自我标榜；科学理论可以由某一位或某几位科学家提出，但在未经过证实以及科学家共同体的一致认可之前至多是一种个人的假设或信念。
宗教信念则不同，尤其对于基督教中某些基本的形而上学设定来说，如《圣经》中的创世说、原罪说、救赎说等，其真实有效性不在于或者不主要在于该信念本身是否合理、能否被经验证实或证伪，而源自信念的来源是否具有权威性。亦即，宗教信念的“真”源自上帝，在虔诚的基督徒眼中，上帝就是真理，他的话语理所当然具有不证自明的真实性和可靠性，人作为上帝的子民只能寻求对于这些话语的理解和解释，而不是将它们作为有待于检验的假设来看待，人类的有限理性与全知全能的上帝之间有着不可逾越的鸿沟，作为内核的那些宗教信念是颠扑不破的永恒真理，它们超出了人的理性认识的范畴，也就不能用科学领域中理性的规则来进行检验。
甚至在一些极端的宗教徒看来，对教义的遵守是完全无理由的，这种无理由不仅意味着不容许对它们有一丝一毫的怀疑，而且要求所有人都必须遵循，如果有人不遵循，他们有权利进行纠正并强迫其遵守，必要时可以消灭这些不同的声音，因为他们自认为站在绝对真理的一方，便具有了天然的正当性与合法性。相较于科学领域的“真”需要共同体的一致认可与可公共验证性，宗教领域所信奉的“真”是被单方面规定的，因此虽然科学真理也有可能树立权威而致力于某个统一的判别标准，但就破坏性而言远不及宗教。
由于科学与宗教都难以精确定义，且二者既有相似之处又存在如此明显的差异，二者的关系也随时代的变迁以及视角的变化产生了不同的解读。笼统地说，主要有三种观点。第一种观点认为二者是完全对立、势同水火的，一方的强盛必定对另一方造成妨碍或冲击，比如以罗素为代表的持有科学主义立场的一派就坚定地认为随着科学研究的不断推进，人类终将对整个世界有着越来越清晰的认识，宗教必会消亡。第二种观点认为二者是相互独立的不同领域，比如康德认为宗教与科学是性质不同的两个领域，一个以非理性的方式面向超自然对象，属于人的实践领域，一个以经验和理性的方式面对自然世界，属于人的认识领域，一个能够为人们提供价值满足人们在终极关怀上的需求，一个则为人们提供知识以更好地认识世界从而对物质生活做出改善。第三种观点可以视作第二种观点的延伸，既然宗教与科学各自遵循着不同的游戏规则，二者也就不必然对立，而是可以相互补充、彼此融合的。显然詹姆斯是认同这一观点的。
从历史上看，的确发生过很多科学家受到宗教迫害、科学研究受到宗教势力的强制干预以及研究成果被宗教裁判所列为禁书的事情，而某些宗教信念也在自然科学飞速发展的过程中受到了一定的威胁和动摇。由于二者都标榜自己所获得的信念是真理，而获得真理的路径又迥异，且二者都能够对人的生活方式和思维方式产生直接的影响，因而二者在时代变迁的过程中势必会遭遇到，在各自坚守己方立场正确的前提下发生冲突也是在所难免的，但二者是否因此就到了完全对立或水火不容的地步，还需要具体考察和还原科学史和宗教史上关于二者冲突的历史原貌
。当我们真的这样做了之后，就会发现历史上的那些冲突甚至流血事件实际上并非来自宗教与科学本身的对立，而更多的是由二者各自立场所引发的关于现实生存的利益和权力之争，更何况科学从一开始就是根植于宗教的土壤，二者作为文化的一部分在各自的发展过程中又必定相互渗透、彼此影响。
于是，一方面，宗教在一个越来越世俗化的时代里不得不关注和借鉴科学领域的研究成果和技术手段，主动寻求与科学的对话与合作，重新对宗教领域的某些信念做出解释和说明，同时也必须容忍同时代那些没有宗教信仰或者有着其他宗教信仰的人的生活方式。尽管更多时候情况恰恰相反，即信仰者因为有明确的教规或教义，往往不能容忍不信者或其他宗教与教派相异的观念与选择，或至少对他们持有批判态度，比如长久以来天主教信仰支配下的人们对堕胎和同性恋的反对与敌视；反过来，不信者却出于信仰自由的考量不得不容忍并尊重信仰者的宗教信念、礼仪以及相应的生活方式，就这个意义来说，不信者往往比信仰者在对待信仰相关的问题上具有更多的包容性。另一方面，科学在经历危机后也意识到自身的局限性，承认科学真理始终都是有待于不断被验证的科学假设，而且如上文所言，科学信念本身就带有形而上学的设定，这些信念如同宗教信念一样都是难以确证的。
某种程度上，在二者关系上持有对立观点的人大都是在只坚定己方为真的立场上所做的理论层面的结论，若从实践层面或者从人们具体的生活经验上来考察，就会发现二者的关系绝非简单的非此即彼。一个有信仰的人并不妨碍他同时享受着科学研究的成果，同样一位科学家也可以是有宗教信仰的人。
很多著名的科学家如伽利略和牛顿都有宗教信仰，他们或是受时代精神影响，或因家庭环境、个人经历所致。如在哥白尼生活的时代，整个欧洲仍然为基督教文化的氛围所笼罩，哥白尼又出生在一个虔诚的基督教家庭，这形成了伴随他一生的坚定的宗教信仰。他提出日心说的初衷在于建构一个新的宇宙模型以真正彰显上帝为人类创造的这个世界的美好和有序，他觉得托勒密的理论体系太杂乱臃肿而不符合上帝的意旨。《天体运行论》出版时在献给教皇保罗三世的序里，他希望这本书“将会对全体基督徒，对陛下所拥有的最高权力作出某些贡献”
。1828年，达尔文进入剑桥大学学习的就是神学，据他后来在回忆录中所说，当他搭乘“贝尔号”战舰准备环球科学旅行时，他还是完全信奉正教的，但经过1836～1839年的科学考察，他逐渐意识到《旧约》中有明显的伪造世界历史的事实，他逐渐变得不再相信基督教是神的启示了。
不过他仍称自己是有神论者，“相信上帝存在的另一种起源，是同理智有关，而同感情无关；我觉得，它重要的多。这就是因为我们极其困难或甚至不可能把这个广大的奇异宇宙，包括人类及其对遥远的过去和未来的洞察能力在内，想象成为盲目的偶然或必然的结果。我在作这样的思考时，就感到不得不诉诸于造物主，他具有高度的理解力，在某种程度上类似于人类的理性；也就是说，我应该被称为有神论者了”
。
可以说，在宗教势力占上风的年代，很多有宗教信仰的科学家进行科学探索的初衷往往是为了与上帝更接近，为了更好地理解上帝。不过，20世纪宗教与科学的对话出现了一个新的趋势，无宗教信仰的人也开始对宇宙学发展显著的宗教意义产生了兴趣。比如霍金（Stephen William Hawking）在《时间简史》里就屡次提到上帝，并在书中明确表示自己试图理解上帝的思想。
还有一部分科学家信仰宗教是出于伦理或道德的考虑，他们一般认为宗教和科学分属不同的领域，都有其存在的必要性。比如著名物理学家普朗克（Max Planck）就曾指出，“人需要自然科学是为了认识世界，而人需要宗教是为了行动”
。应该说宗教信仰和科学研究是两码事，前者是精神上的需要，后者是对人的唯物主义倾向的满足，二者能够在人身上并存，如同精神和肉体。
1873年法国的一个植物学家阿尔方斯·德·堪多（Alphonse de Candolle）在《科学与科学家的历史》中指出，巴黎科学院在1666年成立，其后的两百年内有92名外国人当选为该科学院的成员，其中71人是新教徒，16人是天主教徒，其余5个是犹太教徒或者不定。
德·堪多列出这一数据是为了表明他的一个立论，即近代欧洲科学家中新教徒往往比天主教徒更占有优势，
但同时也能从中窥见科学家的宗教信仰状况。1997年4月美国史学家及法学家爱德华·拉森（Edward Larson）和同僚拉里·威瑟姆（Larry Witham）在《自然》杂志第386期发表了一篇题为《科学家仍然保有宗教信仰》的调查报告
，这是二人在该杂志的委托下，尽可能地按照美国心理学家柳巴（James Leuba）在1906年所做的，调查科学家中有宗教信仰的人数百分比，其数值居然和柳巴当年统计的一致，即仍然有高达四成的科学家相信“一个有位格、聆听世人祈祷的上帝”以及“永恒的生命”
。这还只是在极为严谨、近似基督教信仰的界定下的一个百分比数值，不包括有其他宗教信仰的，比如爱因斯坦这样的“信仰斯宾诺莎的那个在存在事物的有秩序的和谐中显示出来的上帝，而不信仰那个同人类的命运和行为有牵累的上帝”
。当然，我们没必要去猜测这部分科学家占多大比重，这份与80年前的调查数据相同的报告至少证明了一件事，即那种认为随着科学的发展宗教必然会衰亡的观点，至少到目前为止尚没有明显的例证，既然科学家信仰宗教的比例都没有减少，更何况那些普通大众。
就像詹姆斯所说的，大多数人并不会坚定地只接受科学或者宗教所描绘的唯一一种世界图景，人既有天生的唯物主义倾向，也有宗教上的需求——当然，这里的宗教是从最广泛的意味上说的，人的宗教需求是指人在情感上对于一个有希望的未来的期待或者对于不可知物的敬畏，它往往与人们对于生死问题的看法，与生命的意义、价值相关联，因而这种情感需求会让人容易接受某种宗教信仰，但也并不必然使人倒向某种具体的宗教。而且，在宗教世界图景中人们照样可以寻求对自然世界的科学解释与说明，而在科学世界图景中那些理性目前尚无法、或许永远无法通达之处也给宗教信仰留有了余地，宗教与科学都有其力所不及之处，寻求对话才是应有之义。因此，“自20世纪70年代以来，科学与宗教的对话已经成为西方学术界最为成功、发展最快速的跨学科研究之一”
。“不仅有关的学术论著以几何数激增，专门探讨对话的研究中心亦相继成立。甚至顶尖学府如普林斯顿、剑桥和牛津等亦先后在90年代创设有关科学与宗教的专职教席。此外，不少大学及神学院都开办有关科学与宗教的科目，并获得很好的反应。”
反过来，正因为詹姆斯认为“宗教实质上是私人的、个人的，始终超越我们的表达能力”，相信“情感是宗教的深层源泉”，而“哲学、神学的表述都是次生产品”
，在《宗教经验种种》中对宗教进行考察时他才会专注于个人神秘的宗教体验；也正因为詹姆斯关注的始终是生活着、实践着的有血有肉的人，而不是让抽象的理论先行，在对待科学的态度上同样谨慎，不迷信于科学自带的合理性光环，而是在具体的实验和生活实践中去考察科学理论是否可靠，詹姆斯才会在科学主义、实证主义盛行的年代强调宗教与科学、信仰与理性的融合。在提出一种能够满足这一要求的哲学之前，从心理学层面对宗教经验进行解释并试图构建一门“宗教科学”就是他在《宗教经验种种》一书中为寻求二者的融合所做的尝试。