Естественные науки - Natural science

Для использования в других целях см. Естественные науки (значения).
Естественные науки стремятся понять, как мир и вселенная вокруг нас работает. Есть пять основных веток (вверху слева направо внизу): Химия, астрономия, Науки о Земле, физика, и биология.
Часть серия на
Наука
ветви
Научный метод
Фон
Научное сообщество
Характеристика
Часть серия на
Исследование
Сотрудничество в области исследований (9955278615) .jpg
Философский портал

Естественные науки это отрасль науки связаны с описанием, предсказанием и пониманием природный феномен, на основе эмпирическое доказательство из наблюдение и экспериментирование. Такие механизмы, как экспертная оценка и повторяемость результатов используется для проверки достоверности научных достижений.

Естествознание можно разделить на два основных направления: наука о жизни и физическая наука. Наука о жизни также известна как биология, а физика подразделяется на отрасли: физика, химия, астрономия и Науки о Земле. Эти отрасли естествознания можно разделить на более специализированные отрасли (также известные как области). Как эмпирические науки, естественные науки используют инструменты из формальные науки, таких как математика и логика, преобразование информации о природе в измерения, которые можно объяснить как четкие формулировки "законы природы ".[1]

Современное естествознание пришло на смену более классическим подходам к естественная философия, обычно прослеживается до Даосы традиции в Азии и на Западе древняя Греция. Галилео, Декарт, Бекон, и Ньютон обсудили преимущества использования подходов, которые математический и более экспериментально методично. Тем не менее, философские перспективы, догадки, и предпосылки часто упускаются из виду, но остаются необходимыми в естествознании.[2] Систематический сбор данных, в том числе наука открытия, удалось естественная история, которые возникли в 16 веке путем описания и классификации растений, животных, минералов и так далее.[3] Сегодня «естественная история» предлагает описания, основанные на наблюдениях, нацеленные на широкую публику.[4]

Критерии

Основная статья: Философия науки

Философы науки предложили ряд критериев, в том числе Карл Поппер спорный фальсифицируемость критерий, чтобы помочь им отличить научные усилия от ненаучных. Срок действия, точность, и контроль качества, Такие как экспертная оценка и повторяемость результатов являются одними из самых уважаемых критериев в современном мировом научном сообществе.

Отрасли естествознания

Актуальное руководство по этой теме см. Очерк естествознания.

Биология

Основные статьи: Биология и Очерк биологии § Отрасли биологии
Лук (Allium ) клетки в разных фазах клеточного цикла. Рост ворганизм 'тщательно контролируется путем регулирования клеточного цикла.

Эта область охватывает широкий набор дисциплин, изучающих явления, связанные с живыми организмами. Масштаб обучения может варьироваться от подкомпонента биофизика до сложных экология. Биология занимается характеристиками, классификация и поведение из организмы, а также как разновидность были сформированы и их взаимодействия друг с другом и среда.

Биологические поля ботаника, зоология, и лекарство относятся к ранним периодам цивилизации, а микробиология был введен в 17 веке с изобретением микроскопа. Однако только в 19 веке биология стала единой наукой. Как только ученые обнаружили общие черты между всеми живыми существами, было решено, что их лучше всего изучать в целом.

Некоторыми ключевыми достижениями в биологии стали открытие генетика; эволюция через естественный отбор; то микробная теория болезни и применение техник химия и физика на уровне клетка или же органическая молекула.

Современная биология делится на дисциплины по типу организма и по изучаемой шкале. Молекулярная биология это изучение фундаментальной химии жизни, в то время как клеточная биология осмотр камеры; основной строительный блок всей жизни. На более высоком уровне, анатомия и физиология смотреть на внутренние структуры и их функции организма, в то время как экология смотрит, как взаимосвязаны различные организмы.

Науки о Земле

Основные статьи: Науки о Земле и Краткое содержание наук о Земле § Отрасли наук о Земле

Науки о Земле (также известные как науки о Земле) - это всеобъемлющий термин, обозначающий науки, связанные с планетой. земной шар, включая геология, география, геофизика, геохимия, климатология, гляциология, гидрология, метеорология, и океанография.

Несмотря на то что добыча полезных ископаемых и драгоценные камни интересов человека на протяжении всей истории цивилизации, развитие смежных наук экономическая геология и минералогия не происходило до 18 века. Изучение земли, в частности палеонтология, расцвела в 19 веке. Рост других дисциплин, таких как геофизика, в ХХ веке привели к развитию теории тектоника плит в 1960-х годах, который оказал на науки о Земле такое же влияние, как теория эволюции на биологию. Сегодня науки о Земле тесно связаны с нефть и минеральные ресурсы, климат исследования и экологическая оценка и восстановление.

Атмосферные науки

Основная статья: Атмосферные науки

Хотя иногда его рассматривают вместе с науками о Земле, из-за независимого развития его концепций, методов и практик, а также из-за того, что под его крылом находится широкий спектр суб-дисциплин, наука об атмосфере также считается отдельной отраслью естествознания. Это поле изучает характеристики различных слоев атмосферы от уровня земли до края времени. Сроки исследования также варьируются от дней до столетий. Иногда эта область также включает изучение климатических закономерностей на других планетах, кроме Земли.

Океанография

Основная статья: Океанография

Серьезное изучение океанов началось в начале-середине 20 века. Это относительно молодая область естественных наук, но отдельные программы предлагают специализации по этому предмету. Хотя остаются некоторые разногласия относительно отнесения данной области к наукам о Земле, междисциплинарным наукам или отдельной самостоятельной области, большинство современных специалистов в этой области согласны с тем, что эта область созрела до состояния, в котором она имеет свои собственные парадигмы и практики. Большая группа связанных исследований, охватывающих все аспекты Мирового океана, теперь классифицируется в этой области.

Химия

Основные статьи: Химия и Очерк химии § Отрасли химии
Этот структурная формула для молекулы кофеин показывает графическое представление того, как расположены атомы.

Создание научного исследования материи в атомный и молекулярный шкала, химия имеет дело прежде всего с наборами атомов, такими как газы, молекулы, кристаллы, и металлы. Изучены состав, статистические свойства, превращения и реакции этих материалов. Химия также включает понимание свойств и взаимодействий отдельных атомов и молекул для использования в более крупных приложениях.

Большинство химических процессов можно изучить непосредственно в лаборатории, используя ряд (часто хорошо проверенных) методов манипулирования материалами, а также понимание основных процессов. Химию часто называют "центральная наука "из-за его роли в соединении других естественных наук.

Ранние химические эксперименты уходили корнями в систему Алхимия, набор верований, сочетающий мистицизм с физическими экспериментами. Наука химия начала развиваться с работами Роберт Бойл, первооткрыватель газа, и Антуан Лавуазье, который разработал теорию Сохранение массы.

В открытие химических элементов и атомная теория начали систематизировать эту науку, и исследователи развили фундаментальное понимание состояния вещества, ионы, химические связи и химические реакции. Успех этой науки привел к дополнительным химическая индустрия который сейчас играет значительную роль в мировой экономике.

Физика

Основные статьи: Физика и Очерк физики § Разделы физики
В орбитали из атом водорода это описания распределения вероятностей из электрон граница к протон. Их математические описания - стандартные задачи в квантовая механика, важный раздел физики.

Физика воплощает в себе изучение фундаментальных составляющих вселенная, то силы и взаимодействия, которые они оказывают друг на друга, и результаты этих взаимодействий. В целом, физика считается фундаментальной наукой, потому что все другие естественные науки используют и подчиняются принципам и законам, установленным в данной области. Физика во многом полагается на математика в качестве логической основы для формулирования и количественной оценки принципов.

Изучение принципов Вселенной имеет долгую историю и во многом основывается на непосредственных наблюдениях и экспериментах. Формулировка теорий о управляющих законах Вселенной с самого начала занимала центральное место в изучении физики. философия постепенно уступая систематическим количественным экспериментальным проверкам и наблюдениям как источнику проверки. Ключевые исторические достижения в физике включают: Исаак Ньютон с теория всемирного тяготения и классическая механика, понимание электричество и его отношение к магнетизм, Эйнштейн теории специальный и общая теория относительности, развитие термодинамика, а квантово-механический модель атомной и субатомной физики.

Область физики чрезвычайно широка и может включать такие разнообразные исследования, как квантовая механика и теоретическая физика, Прикладная физика и оптика. Современная физика становится все более специализированной, где исследователи, как правило, сосредотачиваются на определенной области, а не на «универсалистах», как Исаак Ньютон, Альберт Эйнштейн и Лев Ландау, которые работали в нескольких сферах.

Астрономия

Основные статьи: Астрономия и Очерк астрономии § Отрасли астрономии

Астрономия - это естественная наука, изучающая небесные объекты и явления. К интересующим объектам относятся планеты, луны, звезды, туманности, галактики и кометы. Астрономия - это изучение всего во Вселенной за пределами атмосферы Земли. Сюда входят объекты, которые мы можем видеть невооруженным глазом. Астрономия - одна из древнейших наук.

Астрономы ранних цивилизаций проводили методические наблюдения за ночным небом, и астрономические артефакты были найдены гораздо раньше. Есть два типа астрономии: наблюдательная астрономия и теоретическая астрономия. Наблюдательная астрономия ориентирована на сбор и анализ данных, в основном с использованием основных принципов физики, в то время как теоретическая астрономия ориентирована на разработку компьютерных или аналитических моделей для описания астрономических объектов и явлений.

Миссии беспилотных и пилотируемых космических кораблей использовались для получения изображений удаленных мест в пределах Солнечная система, например, этот Аполлон-11 вид Кратер Дедала на обратная сторона луны.

Эта дисциплина - наука о небесные объекты и явления которые происходят за пределами Атмосфера Земли. Это связано с эволюцией, физика, химия, метеорология, и движение небесных объектов, а также формирование и развитие Вселенной.

Астрономия включает изучение, изучение и моделирование звезд, планет, комет. Большая часть информации, используемой астрономами, собирается с помощью удаленных наблюдений, хотя было выполнено некоторое лабораторное воспроизведение небесных явлений (например, молекулярная химия Земли). межзвездная среда ).

Хотя истоки изучения небесных особенностей и явлений восходят к глубокой древности, научная методология этой области начала развиваться в середине 17 века. Ключевым фактором было Галилео Введение телескопа для более детального изучения ночного неба.

Математическое рассмотрение астрономии началось с Ньютон развитие небесная механика и законы гравитация, хотя это было вызвано более ранними работами астрономов, таких как Кеплер. К 19 веку астрономия превратилась в формальную науку с появлением таких инструментов, как спектроскоп и фотография, наряду с значительно улучшенными телескопами и созданием профессиональных обсерваторий.

Междисциплинарные исследования

Различия между естественнонаучными дисциплинами не всегда резкие, и они разделяют ряд междисциплинарных областей. Физика играет значительную роль в других естественных науках, как это представлено астрофизика, геофизика, химическая физика и биофизика. Так же химия представлена ​​такими областями, как биохимия, химическая биология, геохимия и астрохимия.

Конкретный пример научной дисциплины, основанной на множестве естественных наук: наука об окружающей среде. Эта область изучает взаимодействие физических, химических, геологических и биологические компоненты из среда, уделяя особое внимание влиянию деятельности человека и влиянию на биоразнообразие и устойчивость. Эта наука также опирается на опыт из других областей, таких как экономика, право и социальные науки.

Сопоставимая дисциплина океанография, поскольку он опирается на такой же широкий спектр научных дисциплин. Океанография подразделяется на более специализированные междисциплинарные дисциплины, такие как физическая океанография и Морская биология. Поскольку морская экосистема очень большой и разнообразный, морская биология подразделяется на множество подразделов, включая специализации, в частности разновидность.

Существует также подмножество междисциплинарных областей, которые по характеру решаемых ими проблем имеют сильные течения, противоречащие специализации. Другими словами: в некоторых областях интегративного применения специалисты в нескольких областях являются ключевой частью большинства диалогов. К таким интегративным полям, например, относятся: нанонаука, астробиология, и сложная система информатика.

Материаловедение

Основная статья: Материаловедение
Материальная парадигма представлена ​​в виде тетраэдра.

Материаловедение - относительно новая междисциплинарная область, которая занимается изучением иметь значение и его свойства; а также открытие и дизайн новых материалов. Первоначально разработан в области металлургия, изучение свойств материалов и твердых тел теперь распространяется на все материалы. Эта область охватывает химию, физику и технические приложения материалов, включая металлы, керамику, искусственные полимеры и многие другие. Ядро области связано со связью структуры материала с его свойствами.

Он находится на переднем крае исследований в области науки и техники. Это важная часть судебная экспертиза (исследование материалов, продуктов, конструкций или компонентов, которые выходят из строя или не работают или функционируют по назначению, что приводит к травмам персонала или повреждению имущества) и анализ отказов Последнее является ключом к пониманию, например, причин различных авиационных происшествий. Многие из наиболее актуальных научных проблем, с которыми сегодня сталкиваются, связаны с ограничениями доступных материалов, и, как следствие, прорывы в этой области, вероятно, окажут значительное влияние на будущее технологий.

В основе материаловедения лежит изучение структуры материалов и их соотнесение с их характеристики. Как только специалист по материалам узнает об этой корреляции структура-свойство, он может перейти к изучению относительных характеристик материала в определенном приложении. Основными определяющими факторами структуры материала и, следовательно, его свойств являются составляющие его химические элементы и способ, которым он был переработан в свою окончательную форму. Эти характеристики, взятые вместе и связанные через законы термодинамика и кинетика, управлять материалом микроструктура, а значит, и его свойства.

История

Смотрите также: Натурфилософия и История науки

Некоторые ученые прослеживают истоки естествознания еще в дообразованных человеческих обществах, где понимание мира природы было необходимо для выживания.[5] Люди наблюдали и накапливали знания о поведении животных и полезности растений в качестве пищи и лекарств, которые передавались из поколения в поколение.[5] Эти примитивные представления уступили место более формализованным исследованиям примерно с 3500 по 3000 год до н.э. Месопотамский и Древнеегипетский культур, которые представили первые известные письменные свидетельства естественная философия, предшественник естествознания.[6] Хотя писания демонстрируют интерес к астрономии, математике и другим аспектам физического мира, конечная цель исследования работы природы во всех случаях была религиозной или мифологической, а не научной.[7]

Традиция научных исследований также зародилась в Древний Китай, куда Даосский алхимики и философы экспериментировали с эликсирами, чтобы продлить жизнь и лечить недуги.[8] Они сосредоточились на Инь и Янь, или контрастирующие элементы в природе; Инь ассоциировался с женственностью и холодностью, а янь - с мужественностью и теплотой.[9] Пять фаз - огонь, земля, металл, дерево и вода - описывают цикл преобразований в природе. Вода превратилась в дрова, которые при горении превратились в огонь. Пепел, оставленный огнем, был землей.[10] Используя эти принципы, китайские философы и врачи исследовали анатомию человека, характеризуя органы как преимущественно инь или янь, и поняли взаимосвязь между пульсом, сердцем и потоком крови в теле за столетия до того, как это стало принято на Западе.[11]

Сохранилось мало свидетельств того, как Древний индийский культур вокруг Река Инд понимали природу, но некоторые из их взглядов могут быть отражены в Веды, набор священных Индуистский тексты.[11] Они раскрывают представление о вселенной как о постоянно расширяющейся, постоянно перерабатываемой и реформируемой.[11] Хирурги в Аюрведический Традиция рассматривала здоровье и болезнь как сочетание трех юморов: ветер, желчь и мокрота.[11] Здоровый образ жизни был результатом баланса между этими юморами.[11] Согласно аюрведической мысли, тело состоит из пяти элементов: земли, воды, огня, ветра и пустого пространства.[11] Аюрведические хирурги проводили сложные операции и детально разбирались в анатомии человека.[11]

Досократический философы в Древнегреческий Культура приблизила натурфилософию к непосредственному исследованию причин и следствий в природе между 600 и 400 годами до нашей эры, хотя элементы магии и мифологии остались.[12] Такие природные явления, как землетрясения и затмения, все чаще объяснялись в контексте самой природы, а не приписывались разгневанным богам.[12] Фалес Милетский, один из первых философов, живший с 625 по 546 год до нашей эры, объяснял землетрясения, предполагая, что мир плавает на воде и что вода является основным элементом природы.[13] В V веке до нашей эры Левкипп был одним из первых представителей атомизм, идея о том, что мир состоит из фундаментальных неделимых частиц.[14] Пифагор применил греческие нововведения в математике к астрономии и предположил, что Земля сферический.[14]

Аристотелевская натурфилософия (400 г. до н.э. – 1100 г. н.э.)

Аристотелевский взгляд на наследование как модель передачи паттернов движения жидкостей организма от родителей к ребенку и Аристотелевская форма от отца.
Дальнейшая информация: Биология Аристотеля

Потом Сократический и Платонический мысль сосредоточилась на этике, морали и искусстве и не пыталась исследовать физический мир; Платон критиковал досократических мыслителей как материалистов и антирелигиозных сторонников.[15] Аристотель Однако ученик Платона, живший с 384 по 322 г. до н.э., в своей философии уделял больше внимания миру природы.[16] В его История животных, он описал внутреннее устройство 110 видов, в том числе морской скат, сом и пчела.[17] Он исследовал куриные эмбрионы, разбивая яйца и наблюдая за ними на разных стадиях развития.[18] Работы Аристотеля пользовались влиянием на протяжении 16 века, и он считается одним из самых влиятельных людей. отец биологии за его новаторскую работу в этой науке.[19] Он также представил философию о физике, природе и астрономии, используя индуктивное мышление в его работах Физика и Метеорология.[20]

Платон (слева) и Аристотель в Картина 1509 года к Рафаэль. Платон отверг исследования натурфилософии как противостояния религии, в то время как его ученик, Аристотель, создал сборник работ о мире природы, которые повлияли на поколения ученых.

Хотя Аристотель относился к естественной философии более серьезно, чем его предшественники, он подходил к ней как к теоретической ветви науки.[21] Тем не менее, вдохновленные его работами, Древнеримский философы начала I века нашей эры, в том числе Лукреций, Сенека и Плиний Старший, написал трактаты, в которых с разной степенью глубины изучались законы естественного мира.[22] Много Древнеримский Неоплатоники 3-6 вв. также адаптировали учение Аристотеля о физическом мире к философии, делающей упор на спиритизм.[23] Рано средневековый философы, включая Макробиус, Кальцидиус и Марсиан Капелла также исследовал физический мир, в основном с космологической и космографический перспективы, выдвигая теории о расположении небесных тел и неба, которые, как предполагалось, состоят из эфир.[24]

Труды Аристотеля по натурфилософии продолжали переводиться и изучаться на фоне подъема Византийская империя и Аббасидский халифат.[25]

В Византийской империи Иоанн Филопон, александрийский аристотелевский комментатор и христианский богослов, был первым, кто подверг сомнению учение Аристотеля физике. В отличие от Аристотеля, который основывал свою физику на словесных аргументах, Филопон вместо этого полагался на наблюдение и приводил аргументы в пользу наблюдения, а не прибегал к вербальным аргументам.[26] Он представил теория импульса. Критика Иоанном Филопоном принципов физики Аристотеля послужила источником вдохновения для Галилео Галилея во времена Научная революция.[27][28]

Возрождение математики и естественных наук произошло во времена Аббасидский халифат начиная с IX века, когда мусульманские ученые расширили греческий и Индийский натурфилософия.[29] Слова алкоголь, алгебра и зенит у всех есть арабский корни.[30]

Средневековая натурфилософия (1100–1600)

Смотрите также: Ренессанс 12 века

Работы Аристотеля и другая греческая натурфилософия не достигли Запада примерно до середины XII века, когда произведения были переведены с Греческий и арабский на латинский.[31] Развитие европейской цивилизации в период позднего средневековья принесло с собой дальнейшие успехи в натурфилософии.[32] Европейские изобретения, такие как подкова, ошейник и севооборот позволил быстрый рост населения, в конечном итоге уступив место урбанизации и основанию школ, связанных с монастырями и соборами в современных Франция и Англия.[33] При поддержке школ подход к христианскому богословие разработаны, чтобы отвечать на вопросы о природе и других предметах, используя логику.[34] Однако этот подход был воспринят некоторыми недоброжелателями как ересь.[34] К XII веку западноевропейские ученые и философы соприкоснулись с массой знаний, о которых они раньше не знали: большим корпусом работ на греческом и арабском языках, которые были сохранены исламскими учеными.[35] Через перевод на латынь Западная Европа познакомилась с Аристотелем и его натурфилософией.[35] Эти произведения преподавались в новых университетах г. Париж и Оксфорд к началу 13 века, хотя католическая церковь не одобряла эту практику.[36] Указ 1210 г. Синод Парижа постановил, что «в Париже не должны проводиться публичные или частные лекции с использованием книг Аристотеля по натурфилософии или комментариев, и мы запрещаем все это под страхом отлучения».[36]

В позднем средневековье испанский философ Доминикус Гундиссалинус перевел трактат более раннего персидского ученого Аль-Фараби называется О науках на латынь, называя изучение механики природы Scientia Naturalis, или естествознание.[37] Гундиссалинус также предложил свою собственную классификацию естественных наук в своей работе 1150 года. О отделе философии.[37] Это была первая подробная классификация наук, основанная на греческой и арабской философии, которая достигла Западной Европы.[37] Гундиссалинус определил естественные науки как «науку, рассматривающую только вещи, не отвлеченные и находящиеся в движении», в отличие от математики и наук, которые полагаются на математику.[38] Вслед за Аль-Фараби он затем разделил науки на восемь частей, включая физику, космологию, метеорологию, науку о минералах и науку о растениях и животных.[38]

Более поздние философы составили собственные классификации естествознания. Роберт Килвардби написал По заказу наук в XIII веке он классифицировал медицину как механическую науку, наряду с сельским хозяйством, охотой и театром, определяя естествознание как науку о движущихся телах.[39] Роджер Бэкон, английский монах и философ, писал, что естествознание имеет дело с «принципом движения и покоя, как в частях элементов огня, воздуха, земли и воды, так и во всех неодушевленных предметах, сделанных из них».[40] Эти науки также охватывали растения, животных и небесные тела.[40] Позже, в 13 веке, католический священник и богослов Фома Аквинский определил естествознание как имеющее дело с «подвижными существами» и «вещами, которые зависят от материи не только для их существования, но и для их определения».[41] В средние века ученые были широко согласны с тем, что естествознание касается движущихся тел, хотя существовали разногласия по поводу включения областей, включая медицину, музыку и перспективу.[42] Философы размышляли над такими вопросами, как существование вакуума, может ли движение производить тепло, цвета радуги, движение земли, существуют ли элементарные химические вещества и где в атмосфере образуется дождь.[43]

На протяжении веков до конца средневековья естественные науки часто смешивались с философией о магии и оккультизме.[44] Натурфилософия появилась в самых разных формах, от трактатов до энциклопедий и комментариев к Аристотелю.[45] Взаимодействие натурфилософии и христианство было сложно в этот период; некоторые ранние богословы, в том числе Татиан и Евсевий считали натурфилософию продолжением языческой греческой науки и относились к ней с подозрением.[46] Хотя некоторые более поздние христианские философы, включая Аквинского, стали рассматривать естественные науки как средство толкования Священных Писаний, это подозрение сохранялось до XII и XIII веков.[47] В Осуждение 1277 г., который запрещал ставить философию на один уровень с теологией и обсуждать религиозные конструкции в научном контексте, показал упорство, с которым католические лидеры сопротивлялись развитию натурфилософии даже с теологической точки зрения.[48] Аквинский и Альбертус Магнус, другой католический теолог той эпохи, в своих трудах стремился дистанцировать богословие от науки.[49] «Я не понимаю, какое отношение имеет толкование Аристотеля к учению о вере», - писал он в 1271 году.[50]

Ньютон и научная революция (1600–1800)

К XVI и XVII векам натурфилософия претерпела эволюцию, выходящую за рамки комментариев к Аристотелю, поскольку была обнаружена и переведена более ранняя греческая философия.[51] Изобретение печатного станка в 15 веке, изобретение микроскопа и телескопа и Протестантская реформация коренным образом изменил социальный контекст, в котором развивались научные исследования на Западе.[51] Христофор Колумб открытие нового мира изменило представления о физическом составе мира, в то время как наблюдения Коперник, Tyco Brahe и Галилео принес более точную картину Солнечной системы, поскольку гелиоцентрический и доказал ложность многих теорий Аристотеля о небесных телах.[52] Ряд философов 17 века, в том числе Томас Гоббс, Джон Локк и Френсис Бэкон совершил разрыв с прошлым, категорически отвергнув Аристотеля и его средневековых последователей, назвав их подход к натурфилософии поверхностным.[53]

Названия работ Галилея Две новые науки и Иоганн Кеплер с Новая астрономия подчеркнули атмосферу перемен, которая установилась в 17 веке, когда Аристотель был отвергнут в пользу новых методов исследования мира природы.[54] Бэкон сыграл важную роль в популяризации этого изменения; он утверждал, что люди должны использовать искусство и науки, чтобы получить власть над природой.[55] Для этого он писал, что «человеческая жизнь [должна] быть наделена новыми открытиями и силами».[56] Он определил натурфилософию как «познание Причин и тайных движений вещей; и расширение границ Человеческой Империи до достижения всех возможных вещей».[54] Бэкон предложил, чтобы научное исследование поддерживалось государством и подкреплялось совместными исследованиями ученых, видение, которое было беспрецедентным по своему охвату, амбициям и форме в то время.[56] Натурфилософы все чаще стали рассматривать природу как механизм, который можно разобрать и понять, как сложные часы.[57] Натурфилософы, в том числе Исаак Ньютон, Евангелиста Торричелли и Франческо Реди проводил эксперименты с акцентом на поток воды, измерения атмосферное давление используя барометр и опровергая самозарождение.[58] Возникли научные общества и научные журналы, которые широко распространились через печатный станок, научная революция.[59] Ньютон в 1687 г. опубликовал Математические основы естественной философии, или же Principia Mathematica, которые заложили основу физических законов, которые оставались актуальными до 19 века.[60]

Некоторые современные ученые, в том числе Эндрю Каннингем, Перри Уильямс и Флорис Коэн, утверждают, что натурфилософия неправильно называть наукой и что подлинное научное исследование началось только с научной революции.[61] По словам Коэна, «освобождение науки от всеобъемлющей сущности, называемой« натурфилософией », является одной из определяющих характеристик научной революции».[61] Другие историки науки, в том числе Эдвард Грант, утверждают, что научная революция, которая процветала в 17, 18 и 19 веках, произошла, когда принципы, полученные в точных науках оптики, механики и астрономии, начали применяться к вопросам, поднятым естественной философией.[61] Грант утверждает, что Ньютон пытался раскрыть математическую основу природы - неизменные правила, которым она подчиняется, - и тем самым впервые соединил естественную философию и математику, создав раннюю работу современной физики.[62]

Исаак Ньютон считается одним из самых влиятельных ученых всех времен.

Научная революция, начавшаяся в 17 веке, представляет собой резкий отход от аристотелевских методов исследования.[63] Одним из его главных достижений было использование научный метод исследовать природу. Данные были собраны и повторяемый измерения, сделанные в эксперименты.[64] Ученые тогда сформировали гипотезы объяснить результаты этих экспериментов.[65] Затем гипотеза была проверена с использованием принципа фальсифицируемость чтобы доказать или опровергнуть его точность.[65] Естественные науки продолжали называться натурфилософией, но принятие научного метода вывело науку за рамки философских догадок и ввело более структурированный способ изучения природы.[63]

Ньютон, английский математик и физик, был основополагающей фигурой в научной революции.[66] Опираясь на достижения в астрономии Коперника, Браге и Кеплера, Ньютон вывел универсальный закон всемирного тяготения и законы движения.[67] Эти законы применялись как на Земле, так и в космическом пространстве, объединяя две сферы физического мира, ранее считавшиеся функционирующими независимо друг от друга, в соответствии с отдельными физическими правилами.[68] Ньютон, например, показал, что приливы были вызваны гравитационным притяжением Луна.[69] Еще одним достижением Ньютона было превращение математики в мощный инструмент для объяснения природных явлений.[70] Хотя натурфилософы долгое время использовали математику как средство измерения и анализа, ее принципы не использовались как средство понимания причин и следствий в природе до Ньютона.[70]

В 18-19 веках ученые, в том числе Шарль-Огюстен де Кулон, Алессандро Вольта, и Майкл Фарадей построенный на механике Ньютона путем изучения электромагнетизм, или взаимодействие сил с положительными и отрицательными зарядами на электрически заряженный частицы.[71] Фарадей предположил, что силы природы действуют в "поля "это заполнило пространство.[72] Идея полей контрастирует с ньютоновской конструкцией гравитации как просто «действие на расстоянии» или притяжение объектов, между которыми ничто не может вмешиваться.[72] Джеймс Клерк Максвелл в 19 ​​веке объединил эти открытия в связную теория электродинамики.[71] Используя математические уравнения и экспериментируя, Максвелл обнаружил, что пространство заполнено заряженными частицами, которые могут воздействовать на себя и друг на друга, и что они являются средой для передачи заряженных волн.[71]

Значительные успехи в химии также имели место во время научной революции. Антуан Лавуазье, французский химик, опроверг теория флогистона, который утверждал, что вещи горят, выпуская в воздух «флогистон».[72] Джозеф Пристли обнаружил кислород в 18 веке, но Лавуазье обнаружил, что горение был результатом окисление.[72] Он также построил таблицу из 33 элементов и изобрел современную химическую номенклатуру.[72] Формальная биологическая наука оставалась в зачаточном состоянии в 18 веке, когда в центре внимания находились классификация и категоризация естественной жизни. Этот рост в естественная история был во главе с Карл Линней, чей 1735 г. таксономия природного мира все еще используется. Линней в 1750-х годах ввел научные названия для всех его видов.[73]

События XIX века (1800–1900)

В Эксперимент Майкельсона-Морли использовался, чтобы опровергнуть тот факт, что свет распространялся через светоносный эфир. Эта концепция 19 века была заменена Альберт Эйнштейн с специальная теория относительности.

К 19 веку изучение науки перешло в компетенцию профессионалов и институтов. Постепенно он приобрел более современное название естественные науки. Период, термин ученый был придуман Уильям Уэвелл в обзоре 1834 г. Мэри Сомервилл с О связи наук.[74] Но это слово не вошло в широкое употребление почти до конца того же века.

Современное естествознание (1900-настоящее время)

Согласно известному учебнику 1923 года, Термодинамика и свободная энергия химических веществ., американский химик Гилберт Н. Льюис и американский физик-химик Мерл Рэндалл,[75] естественные науки состоят из трех основных ветвей:

Помимо логических и математических наук, есть три основных раздела естественные науки которые стоят особняком из-за разнообразия далеко идущих выводов, сделанных из небольшого числа первичных постулатов - они механика, электродинамика, и термодинамика.[76]

Сегодня естественные науки чаще делятся на науки о жизни, такие как ботаника и зоология; и физические науки, включая физику, химию, астрономию и науки о Земле.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Lagemaat 2006, п. 283.
  2. ^ Хью Г. Гауч-младший, Научный метод на практике (Кембридж: Издательство Кембриджского университета, 2003 г.), стр. 71–73 В архиве 2015-09-06 на Wayback Machine
  3. ^ Огливи 2008, стр. 1–2.
  4. ^ "Естественная история". WordNet Принстонского университета. В архиве из оригинала 3 марта 2012 г.. Получено Двадцать первое октября, 2012.
  5. ^ а б Грант 2007, п. 1.
  6. ^ Грант 2007, п. 2.
  7. ^ Грант 2007, стр. 2–3.
  8. ^ Магнер 2002, п. 3.
  9. ^ Магнер 2002, стр. 3–4.
  10. ^ Магнер 2002, п. 4.
  11. ^ а б c d е ж грамм Магнер 2002, п. 5.
  12. ^ а б Грант 2007, п. 8.
  13. ^ Барр 2006, п. 2.
  14. ^ а б Барр 2006, п. 3.
  15. ^ Грант 2007 С. 21–22.
  16. ^ Грант 2007 С. 27–28.
  17. ^ Грант 2007 С. 33–34.
  18. ^ Грант 2007, п. 34.
  19. ^ Грант 2007 С. 34–35.
  20. ^ Грант 2007 С. 37–39, 53.
  21. ^ Грант 2007, п. 52.
  22. ^ Грант 2007, п. 95.
  23. ^ Грант 2007 С. 54, 59.
  24. ^ Грант 2007, п. 103.
  25. ^ Грант 2007 С. 61–66.
  26. ^ "Иоанн Филопон, Комментарий к физике Аристотеля, стр.". homepages.wmich.edu. Архивировано из оригинал на 2016-01-11. Получено 2018-04-25.
  27. ^ Вильдберг, Кристиан (8 марта 2018 г.). Залта, Эдвард Н. (ред.). Стэнфордская энциклопедия философии. Лаборатория метафизических исследований, Стэнфордский университет - через Стэнфордскую энциклопедию философии.
  28. ^ Линдберг, Дэвид. (1992) Начало западной науки. Издательство Чикагского университета. Стр.162.
  29. ^ Барр 2006, п. 11.
  30. ^ Барр 2006 С. 11–12.
  31. ^ Грант 2007 С. 95, 130.
  32. ^ Грант 2007, п. 106.
  33. ^ Грант 2007 С. 106–107.
  34. ^ а б Грант 2007, п. 115.
  35. ^ а б Грант 2007, п. 130.
  36. ^ а б Грант 2007, п. 143.
  37. ^ а б c Грант 2007, п. 155.
  38. ^ а б Грант 2007, п. 156.
  39. ^ Грант 2007 С. 156–157.
  40. ^ а б Грант 2007, п. 158.
  41. ^ Грант 2007 С. 159–163.
  42. ^ Грант 2007, п. 234.
  43. ^ Грант 2007 С. 236–237.
  44. ^ Грант 2007 С. 170–178.
  45. ^ Грант 2007 С. 189–190.
  46. ^ Грант 2007 С. 239–240.
  47. ^ Грант 2007 С. 241–243.
  48. ^ Грант 2007 С. 246–247.
  49. ^ Грант 2007, п. 251.
  50. ^ Грант 2007, п. 252.
  51. ^ а б Грант 2007, п. 274.
  52. ^ Грант 2007, п. 274–275.
  53. ^ Грант 2007 С. 276–277.
  54. ^ а б Грант 2007, п. 278.
  55. ^ Грант 2007 С. 278–279.
  56. ^ а б Грант 2007, п. 279.
  57. ^ Грант 2007 С. 280–285.
  58. ^ Грант 2007 С. 280–290.
  59. ^ Грант 2007 С. 280–295.
  60. ^ Грант 2007 С. 304–306.
  61. ^ а б c Грант 2007, п. 307.
  62. ^ Грант 2007 С. 317–318.
  63. ^ а б Барр 2006, п. 26.
  64. ^ Барр 2006 С. 26–27.
  65. ^ а б Барр 2006, п. 27.
  66. ^ Барр 2006, п. 33.
  67. ^ Барр 2006 С. 33–35.
  68. ^ Барр 2006, п. 35.
  69. ^ Барр 2006, п. 36.
  70. ^ а б Барр 2006, п. 37.
  71. ^ а б c Барр 2006, п. 48.
  72. ^ а б c d е Барр 2006, п. 49.
  73. ^ Майр 1982 С. 171–179.
  74. ^ Холмс, Р. (2008). Эпоха чудес: как романтическое поколение открыло для себя красоту и ужас науки. Лондон: Харпер Пресс. п. 449. ISBN  978-0-00-714953-7.
  75. ^ Льюис, Гилберт Н .; Рэндалл, Мерл (1923). Термодинамика и свободная энергия химических веществ.. позднее Печатное издание (Первое изд.). Книжная компания McGraw-Hill. КАК В  B000GSLHZS.
  76. ^ Хаггинс, Роберт А. (2010). Хранилище энергии (Online-Ausg. Ed.). Нью-Йорк: Спрингер. п.13. ISBN  978-1-4419-1023-3.

Библиография

дальнейшее чтение

  • Определение естественных наук Леду, С. Ф., 2002: Определение естественных наук, Бихевиорология сегодня, 5(1), 34–36.
  • Стоукс, Дональд Э. (1997). Квадрант Пастера: фундаментальная наука и технологические инновации. Отредактировано и переведено Альбертом В. Кароцци и Маргерит Кароцци. Вашингтон, округ Колумбия.: Издательство Brookings Institution Press. ISBN  978-0-8157-8177-6.
  • История новейшей науки и техники
  • Естественные науки Содержит обновленную информацию об исследованиях в области естественных наук, включая биологию, географию, а также прикладные науки о жизни и Земле.
  • Рецензии на книги о естествознании Этот сайт содержит более 50 опубликованных ранее обзоров книг по естествознанию, а также избранные эссе по актуальным темам естествознания.
  • База данных научных грантов Содержит подробную информацию о более чем 2 000 000 научно-исследовательских проектов, проведенных за последние 25 лет.
  • E! Наука Агрегатор актуальных научных новостей из основных источников, включая университеты.