Логические позитивисты критерий научности в области естествознания, а значит, и наиболее глубокий уровень обоснования в конечном счете сводят к языку чувственных данных, которые уже не разложимы далее сознанием. Для начала рассмотрим принципиальную возможность использования языка чувственных данных. Предложения об окружающем мире (в том числе и предложения науки), поскольку нет иного способа познания мира, кроме как через органы чувств, должны предполагать возможность сведения их к данным непосредственного опыта. Такие предложения были названы неопозитивистами «протокольными предложениями». Отличие неопозитивистов от эмпириокритиков – позитивистов второй волны (сторонников и последователей Э. Маха и Авенариуса) состоит в том, что «данное» понималось первыми не как чувственные качества, а как совокупность чувственных переживаний с отношениями между ними (Р. Карнап) или как вещные ситуации (О. Нейрат). Безусловно, ни в одной научной дисциплине нет таких протокольных предложений. Тем не менее, они могут быть реконструированы в качестве оснований наблюдений в естественных науках. Неопозитивистам было необходимо обнаружить такие предложения, которые бы могли рассматриваться как абсолютно достоверные. Только такие предложения могли бы считаться протокольными. Но О. Нейрат указал на то, что предложения о «данном» не свободны от предварительной понятийной обработки и поэтому не могут рассматриваться в качестве абсолютно достоверных (в смысле независимости от субъективного влияния познающего). Кроме того, возникает вопрос: как предложение (как языковая сущность) может сравниваться с восприятием (чем-то внеязыковым)? Позже Р. Карнап и О. Нейрат совместно пришли к выводу о том, что все предложения равноценны, а критерием их принятия или отбрасывания является их внутренняя согласованность между собой, другими словами, лишь их логическая непротиворечивость. Подобный аргумент, в свою очередь, приводил к серьезным трудностям, поскольку подобная позиция несет в себе элемент конвенционализма.
Если Р. Карнап и О. Нейрат полагали, что протокольные предложения являются «началом» естественных наук (Р. Карнап считал их логически первичными, а О. Нейрат – исторически первичными), то, согласно М. Шлику, протокольные предложения являются «завершением» научного исследования. Предложения науки особым образом связаны друг с другом, но простой связи между предложениями недостаточно (ведь предложения в сказке тоже связаны). По мнению М. Шлика, протокольные предложения не являются фундаментом научной теории, поскольку по сути своей это лишь следствия научной теории, которые могут быть проверены на опыте. Это хорошо иллюстрируется знаменитым экспериментом А. О. Эддингтона по проверке теории относительности. Из теории относительности следует, что мы можем наблюдать определенные физические явления при определенных обстоятельствах (например, отклонение луча света под воздействием гравитации). Именно такого рода следствия и фиксируются в языке протокольными предложениями, допускающими проверку. Для такого вида предложений М. Шлик предложил термин «констатации»; необходимо отметить, правда, что констатации привязаны к пространству-времени и обладают достоверностью только в момент утверждения. В свою очередь, идея «констатаций» М. Шлика была подвергнута критике О. Нейратом и К. Поппером.