在人类认识世界、从事科学研究的过程中，常常会遇到一些客体，其内部结构由于种种条件限制无法直接观测，仿佛一个不透明且密封的箱子，内部复杂的结构和机理被隐藏其中。例如，人类的大脑，目前仍无法直接从外部或通过生理解剖完全窥视其内部构造和思维机理。控制论创始人诺伯特·维纳最初将这类客体称为“闭盒”，后来与W. Ross Ashby共同改称为“黑箱”。

黑箱概念具有相对性。同一研究对象，对于不同的认识主体，由于经验、技术手段和认识任务的差异，可以是黑箱，也可以不是。随着人类认识能力的提升，某一客体可能从黑箱变为“灰箱”（内部结构可部分直接观测）或“白箱”（内部结构可直接观测）。因此，黑箱属性不仅取决于客体本身，也与认识主体相关，是认识过程中主客体相互关系的反映。

黑箱方法的基本原则包括：相对孤立地确认黑箱，通过观测和主动试验考察输入输出，以及建立模型阐明黑箱。例如，在医学中，中医通过“望、闻、切、问”和“辨证施治”来诊断疾病，正是黑箱方法的典型应用。在物理学中，卢瑟福利用α粒子轰击金箔，根据散射现象提出原子核结构模型；现代高能物理中，通过电子轰击质子研究其内部结构，也是黑箱方法的成功案例。

然而，黑箱方法也有局限性。它强调从整体和外部联系认识事物，而不深究内部结构，这既是长处也是不足。结构与功能是辩证统一的，完全忽略内部结构可能无法深刻理解功能的基础与本质。因此，黑箱方法应与其他科学方法结合，取长补短。