Comment la science se constitue-t-elle en réalité ? Qu'en est-il de la réalité instituée par la science ? Ces interrogations fondamentales de la philosophie naturelle renvoient d'emblée aux catégories d'une anthropologie de la science.
Dans cette perspective, la réflexion rigoureuse de Gerald Holton – titulaire à la fois d'une chaire de physique et d'une chaire d'histoire de la physique à l'université Harvard – vise à dégager les moments fondamentaux de la démarche scientifique, à partir d'études de cas portant sur des épisodes cruciaux de l'histoire de la science, de Kepler à Einstein et jusqu'aux recherches les plus actuelles. Son investigation s'inscrit dans le cadre d'une épistémologie génétique, soucieuse des déterminations pyschologiques – et sociales – de notre savoir, assise sur une méticuleuse entreprise de critique historique.
Son expérience de physicien et de pédagogue, autant que ses recherches historiques, l'amène à révoquer en doute l'image de la science – celle que s'en font ses partisans et ses détracteurs, et à laquelle souscrivent les scientifiques eux-mêmes. La construction inductive-déductive de l'empirisme rationaliste n'intervient que dans le contexte de justification, seul pris en compte par la «science publique». Mais le contexte de découverte met en jeu les options personnelles du chercheur, son intuition expérimentale et théorique – la «science privée», faisant fond sur un répertoire relativement stable de «thêmata» d'ordre esthétique, informant l'image du monde mise en place par la science : la création scientifique est aussi œuvre d'imagination.