人们为了减少在归因时犯错的概率，探索出了不少方法。一种方法是遵循形式逻辑的原则，即一种可以用纯粹的抽象概念描述的推理方法，可以完全不与现实世界的事实发生联系。如果你的论断结构可以直接套用一种有效的具体逻辑来阐释，那么你就可以得出一种有效的推演式的结论。而你的结论是否正确则完全是另一回事，这取决于你的前提的真实性，而前提是先于你的结论而存在的。形式逻辑是一种演绎推理，即“自上而下”的论断结构，需要从前提中得出结论。
历史上，人们对两种形式逻辑给予了较多的关注。最古老的一种是三段论。三段论一般用于一些直言推理中。例如：所有A都是B，X是A的一种，则X也是B的一种。（最有名的一个三段论是：人都终有一死，苏格拉底是人，因此苏格拉底终有一死。）自三段论出现，至少有2600年了。
形式逻辑还包括命题逻辑，它出现得更晚一些，在公元前4世纪由古希腊斯多葛派哲学家第一次严肃提出。这种逻辑形式引导我们如何从前提得出有效的结论，比如说通过条件逻辑。例如：如果发生P，就会发生Q。发生P了，因此会发生Q。（如果下雪，学校就会关闭。下雪了，因此学校要关闭了。）如果Q要发生，那么P是一个条件，或者说，P是Q发生的一个充分条件。
与演绎逻辑相对，归纳推理是种“自下而上”的推理类型。人们会收集各种证据以暗示或支持结论。归纳推理中的一种就是，观察事实，然后围绕这些特定的事实得出一个概括的结论。本书中会介绍各种类型的归纳推理。科学方法几乎总是会依靠某种归纳推理的，事实上通常是完全依靠。本书中的所有归纳推理在归纳逻辑中都是有效的，但得出的结论不一定符合演绎逻辑。基于观察和计算，我们可以归纳出某些事件中涉及人数的平均值是X加上或减去Y标准方差。或者，我们也可以从实验结果中归纳出A导致了B，因为每次A发生时，B就会发生，而A不发生时，B也不发生。更有可能的情况是，当有些事情是真的而我们又漏掉了另一些事实时，我们认为A导致了B，可实际上A导致B并不是必然的，例如可能是一些与A有关的事情导致了B。即使我们观察到的所有情况都是真实的，也不能保证归纳推理一定正确。这样的情况非常多，没有例外。从归纳推理的角度来说，“所有天鹅都是白色的”是对的，但实际证明，这个推理是错误的。
演绎和归纳推理模式从根本上规范了推理过程。它们告诉人们什么样的推理是有效的。同样于2600年前的古希腊和印度同时发展的，还有另一种完全不同的推理体系，那就是辩证推理。这种推理形式对于真正解决问题的作用并不大。这种推理形式包括了“苏格拉底式对话”：这是一种在两个人之间进行的推理方式，他们对话或辩论，通过激发批判性思维、厘清概念，发现那些可能推动讨论深入且达成更加一致和正确的矛盾观点，以此追寻真理。
18—19世纪的辩证推理的发展主要归功于哲学家黑格尔、康德、费希特，他们聚焦于从“论点”到“反面论点”再到“综合论点”的过程，即一个包含了其潜在相反观点的命题，随后在综合论题中解决这一矛盾。
其他一些被冠以“辩证”之名的推理类型则在中国发展、衍化，同样源起于约2600年前。中国的辩证推理解决的论题范围比西方或印度更广泛。中国的辩证法给出了矛盾、冲突、变化和不确定性的解决方式。例如，面对矛盾时，黑格尔式的辩证法更具“攻击性”，他会通过消解旧矛盾来支持一个新的命题，而中国式的辩证法则力图寻求两个看似冲突的命题皆合理的可能性。
辩证推理不属于形式逻辑或演绎推理，通常不解决抽象问题。它寻求真实有用的结论，而不是有效的结论。事实上，通过辩证推理得出的结论通常会与通过形式逻辑得出的论断相悖。就是在近些年，东方和西方的心理学家都开始研究辩证推理，他们发展出了有关先验形式的系统性描述方式，并提出了新的辩证原则。
第13章会介绍两种常见的形式推理类型，第14章会展示一些我眼中最有趣、有用的辩证推理的形式。在本书中，我们讨论的所有科学工具在某种层面上都是基于形式逻辑的，而许多其他的工具则更贴合于辩证的规则。