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心理学和其他科学领域最显著的区别在于研究对象。传统上，科学家研究物理对象，如原子、电子、细胞、行星，以及影响它们的过程。然后得出结论，基于观察提出理论。然而，认知研究围绕着心灵这个非物理对象。心理学家通过信息加工方法将心灵的影响作为一个物理量来研究，增加了研究的科学性。如果把人脑比作计算机，思考比作程序，许多心理学家就可以区别于行为心理学家，以一个完全不同的视角看待心智处理。他们能用计算机程序来验证有关大脑运行方式的猜想，甚至说明加工过程中的具体步骤。使用计算机术语来描述大脑和思考的功能也确实带来了许多新发现。
19世纪末的哲学家们发展了现代心理学。1879年，现代心理学之父威廉·冯特（Wilhelm Wundt）在德国莱比锡建立了第一个心理学实验室。冯特依靠内省法（introspection）来研究心理过程。他设计了复杂的实验，鼓励人们发掘自己的意识经验是如何被实验影响的。通过这种方法，冯特相信自己可以发现思考的运行原理。研究人员需要被试报告自己的观察，而不是直接观察他们。
在行为主义者眼中，心理学是自然科学的一个纯客观的实验分支。内省法并非其必要的实验方法。
——约翰·B. 华生（John B.Watson）
内省法很快就无法满足心理学家了，因为这种实验的结果在两个很重要的方面有缺陷。首先，如果被试在实验发生之后报告体验，他们就只能依赖自己的记忆。但记忆是构建而成的，容易出错，偶尔还会有虚构的成分。再者，被试很难正确观察自己的心理过程。他们无法深入自己心理过程的内部运作，比如认知和归类，自然也不能指望他们解释这些过程。最后，内省法产出的观察是主观的，而非客观的。
想象桌子上放了一个苹果。这个苹果的客观信息包含了它的重量、成熟度以及任何其他可测量的特性。主观信息则包含了苹果的口味，过去吃苹果的记忆，苹果的用途等。主观信息是片面的，属于个人解读。客观信息则是公正的，所以更能反映这个苹果的真实状态。因此，现代心理学家们在开展实验时更加信赖客观性。