Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с Естествознания )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Естественные науки стремятся понять, как устроен мир и вселенная вокруг нас. Существует пять основных разделов (вверху слева направо внизу): химия , астрономия , науки о Земле , физика и биология .

Естественные науки является отраслью в области науки , связанную с описанием, прогнозированием и понимания природных явлений , на основе эмпирических данных от наблюдений и экспериментов . Для проверки достоверности научных достижений используются такие механизмы, как экспертная оценка и повторяемость результатов.

Естествознание можно разделить на две основные области: науки о жизни и физические науки . Науки о жизни также известны как биология , а физика подразделяется на отрасли: физика , химия , науки о Земле и астрономия . Эти отрасли естествознания можно разделить на более специализированные отрасли (также известные как области). Как эмпирические науки, естественные науки используют инструменты формальных наук , таких как математика и логика, преобразовывая информацию о природе в измерения, которые можно объяснить как четкие формулировки « законов природы ». [1]

Современное естествознание пришло на смену более классическим подходам к натурфилософии , которые обычно восходят к даосским традициям в Азии, а на Западе - к древней Греции . Галилей , Декарт , Бэкон и Ньютон обсуждали преимущества использования подходов, которые были более математическими и более экспериментальными в методическом отношении. Тем не менее философские точки зрения, предположения и предположения , которые часто упускаются из виду, остаются необходимыми в естествознании. [2] Систематический сбор данных, в том числе научных открытий , был успешным.естествознание , возникшее в XVI веке путем описания и классификации растений, животных, минералов и т. д. [3] Сегодня «естественная история» предлагает описания, основанные на наблюдениях, нацеленные на широкую публику. [4]

Критерии [ править ]

Философы науки предложили ряд критериев, включая противоречивый критерий фальсифицируемости Карла Поппера , чтобы помочь им отличить научные усилия от ненаучных. Достоверность , точность и контроль качества , такие как экспертная оценка и повторяемость результатов, являются одними из самых уважаемых критериев в современном мировом научном сообществе.

Отрасли естествознания [ править ]

Биология [ править ]

Клетки лука ( Allium ) в разных фазах клеточного цикла. Рост в « организме » тщательно контролируется путем регулирования клеточного цикла.

Эта область охватывает широкий набор дисциплин, изучающих явления, связанные с живыми организмами. Масштаб исследования может варьироваться от подкомпонентной биофизики до сложной экологии . Биологии связаны с характеристиками, классификацией и поведением в организмах , а также как виды были сформированы и их взаимодействие друг с другом и с окружающей средой .

Биологические области ботаники , зоологии и медицины восходят к ранним периодам цивилизации, а микробиология появилась в 17 веке с изобретением микроскопа. Однако только в 19 веке биология стала единой наукой. Когда ученые обнаружили общие черты между всеми живыми существами, было решено, что их лучше всего изучать в целом.

Некоторыми ключевыми достижениями в биологии были открытие генетики ; эволюция посредством естественного отбора ; микробная теория болезней и применение методик химии и физики на уровне клетки или органической молекулы .

Современная биология делится на дисциплины по типу организма и по изучаемой шкале. Молекулярная биология - это изучение фундаментальной химии жизни, а клеточная биология - это исследование клетки; основной строительный блок всей жизни. На более высоком уровне анатомия и физиология изучают внутренние структуры и их функции организма, а экология изучает взаимосвязь различных организмов.

Науки о Земле [ править ]

Наука о Земле (также известная как геонаука) - это всеобъемлющий термин для наук, связанных с планетой Земля , включая геологию , географию , геофизику , геохимию , климатологию , гляциологию , гидрологию , метеорологию и океанографию .

Хотя добыча полезных ископаемых и драгоценные камни были человеческими интересами на протяжении всей истории цивилизации, развитие смежных наук экономической геологии и минералогии происходило только в 18 веке. Изучение Земли, особенно палеонтология , расцвело в 19 веке. Рост других дисциплин, таких как геофизика , в 20-м веке, привел к развитию теории тектоники плит в 1960-х годах, которая оказала такое же влияние на науки о Земле, как теория эволюции на биологию. Сегодня науки о Земле тесно связаны с нефтью и минеральными ресурсами., климатические исследования и экологическая оценка и реабилитация .

Атмосферные науки [ править ]

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

Океанография [ править ]

Серьезное изучение океанов началось в начале-середине 20 века. Это относительно молодая область естествознания, но отдельные программы предлагают специализацию 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 [ править ]

Эта структурная формула молекулы кофеина показывает графическое представление того, как расположены атомы.

Являясь научным исследованием материи на атомном и молекулярном уровне, химия имеет дело в первую очередь с совокупностями атомов, таких 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 изучать непосредственно в лаборатории, используя ряд (часто хорошо проверенных) методов манипулирования материалами, а также понимание лежащих в основе процессов. Химию часто называют « центральной наукой » из-за ее роли в соединении других естественных наук.

Ранние эксперименты в области химии уходили корнями в систему алхимии , набора убеждений, сочетающих мистицизм с физическими экспериментами. Наука химия начала развиваться благодаря работам Роберта Бойля , открывшего газ, и Антуана Лавуазье , разработавшего теорию сохранения массы .

Открытие химических элементов и атомной теории начал систематизировать эту науку, и исследователи разработали фундаментальное понимание состояний материи , ионов , химических связей и химических реакций . Успех этой науки привел к появлению дополнительной химической промышленности, которая в настоящее время играет значительную роль в мировой экономике.

Физика [ править ]

В орбитали этого атома водорода приведены описания вероятностных распределений в качестве электрона , связанного с протоном . Их математические описания - стандартные проблемы квантовой механики , важного раздела физики.

Физика воплощает в себе изучение фундаментальных составляющих Вселенной , сил и взаимодействий, которые они оказывают друг на друга, а также результатов этих взаимодействий. В общем, физика считается фундаментальной наукой, потому что все другие естественные науки используют и подчиняются принципам и законам, установленным в данной области. Физика в значительной степени полагается на математику как на логическую основу 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, при этом философия постепенно уступала место систематическим количественным экспериментальным проверкам и наблюдениям в качестве источника подтверждения. Основные исторические события в физике включают Исаак Ньютон «s теорию всемирного тяготения и классической механику , понимание электричества и его отношение к магнетизму , Эйнштейн » теория s из специальных и общей теории относительности, развитие термодинамики и квантово-механическая 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 конкретной области, а не на «универсалистах», таких как Исаак Ньютон , Альберт Эйнштейн и Лев Ландау , которые работали в нескольких областях.

Астрономия [ править ]

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 Солнечной системе , таких как этот вид с Аполлона-11 на кратер Дедала на обратной стороне Луны .

Эта дисциплина - наука о небесных объектах и явлениях , происходящих за пределами атмосферы Земли . Он касается эволюции, физики , химии , метеорологии и движения небесных объектов, а также формирования и развития Вселенной .

Астрономия включает изучение, изучение и моделирование звезд, планет, комет. Большая часть информации, используемой астрономами, собирается с помощью удаленных наблюдений, хотя некоторые лабораторные репродукции небесных явлений были выполнены (например, молекулярная химия межзвездной среды ).

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

Математическая обработка астрономии началась с Ньютоном развитием «s из небесной механики и законов гравитации , хотя это было вызвано более ранней работой астрономов , такие как Kepler . 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 [ править ]

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

Конкретным примером научной дисциплины, основанной на множестве естественных наук, является наука об окружающей среде . Это полевые исследования взаимодействий физических, химических, геологических и биологических компонентов в окружающую среду , с особым учетом влияния человеческой деятельности и влияния на биоразнообразие и устойчивость . Эта наука также опирается на опыт из других областей, таких как экономика, право и социальные науки.

Сравнимой дисциплиной является океанография , поскольку она 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 велика и разнообразна, морская биология делится на множество подполей, включая специализацию по отдельным видам .

Существует также подмножество междисциплинарных областей, которые по характеру решаемых ими проблем имеют сильные течения, противоречащие специализации. Другими словами: в некоторых областях интегративного приложения специалисты в более чем одной области являются ключевой частью большинства диалогов. К таким интегративным областям, например, относятся нанонаука , астробиология и сложная системная информатика .

Материаловедение [ править ]

Материальная парадигма представлена ​​в виде тетраэдра.

Материаловедение - относительно новая междисциплинарная область, которая занимается изучением материи и ее свойств; а также открытие и дизайн новых материалов. Изначально разработанное в области металлургии , изучение свойств материалов и твердых тел теперь распространилось на все материалы. Эта область охватывает химию, физику и инженерные приложения материалов, включая металлы, керамику, искусственные полимеры и многие другие. Суть области связана с установлением связи между структурой материала и его свойствами.

Он находится на переднем крае исследований в области науки и техники. Это важная часть судебно-медицинской экспертизы (исследование материалов, продуктов, конструкций или компонентов, которые выходят из строя, не работают или функционируют должным образом, что приводит к травмам или повреждению имущества) и анализа отказов , последний является ключом к пониманию, например, причина различных авиационных происшествий. Многие из наиболее актуальных научных проблем, с которыми сталкиваются сегодня, 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 свойствами . Как только ученый-материаловед 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, вместе взятые и связанные через законы термодинамики и кинетики , определяют микроструктуру материала и , следовательно, его свойства.

История [ править ]

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 в месопотамской и древнеегипетской культурах около 3500–3000 гг. До н.э., в результате чего были получены первые известные письменные свидетельства натурфилософии , предшественницы 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 Древнем Китае , где даосские алхимики и философы экспериментировали с эликсирами, чтобы продлить жизнь и лечить недуги. [8] Они сосредоточились на инь и ян , или контрастирующих элементах в природе; Инь ассоциировался с женственностью и холодностью, а ян - с мужественностью и теплотой. [9] Пять фаз - огонь, земля, металл, дерево и вода - описывали 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 древние индийские культуры, живущие вокруг реки Инд, понимали природу, но некоторые из их взглядов могут быть отражены в Ведах , наборе священных индуистских текстов. [11] Они раскрывают концепцию вселенной как постоянно расширяющейся, постоянно перерабатываемой и реформируемой. [11] Хирурги в аюрведической традиции рассматривали здоровье и болезнь как сочетание трех юморов: ветра , желчи и мокроты . [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]

Философы -досократы в древнегреческой культуре приблизили натурфилософию к прямому исследованию причин и следствий в природе между 600 и 400 годами до нашей эры, хотя элементы магии и мифологии остались. [12] Природные явления, такие как землетрясения и затмения, все чаще объяснялись в контексте самой природы, а не приписывались разгневанным богам. [12] Фалес Милетский , ранний философ, живший с 625 по 546 г. до н.э., объяснял землетрясения, предполагая, что мир плавает по воде и что вода является основным элементом в природе. [13] В V веке до нашей эры Левкипп был одним из первых приверженцев атомизма., идея о том, что мир состоит из фундаментальных неделимых частиц. [14] Пифагор применил греческие нововведения в математике к астрономии и предположил, что Земля была сферической . [14]

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

Аристотелевский взгляд на наследование как на модель передачи паттернов движения жидкостей тела от родителей к ребенку и на аристотелевскую форму от отца.

Позднее сократовская и платоническая мысли сосредоточились на этике, морали и искусстве и не пытались исследовать физический мир; Платон критиковал досократических мыслителей как материалистов и антирелигиозных сторонников. [15] Однако Аристотель , ученик Платона, живший с 384 по 322 год до нашей эры, в своей философии уделял больше внимания миру природы. [16] В своей « Истории животных» он описал внутреннее устройство 110 видов, в том числе ската , сома и пчел . [17] Он исследовал куриные эмбрионы, разбивая яйца и наблюдая за ними на разных стадиях развития. [18]Работы Аристотеля оказали влияние на протяжении 16 века, и он считается отцом биологии за его новаторские работы в этой науке . [19] Он также представил философию о физике, природе и астрономии, используя индуктивные рассуждения в своих работах « Физика и метеорология» . [20]

Платон (слева) и Аристотель на картине Рафаэля 1509 года . Платон отверг исследование натурфилософии в противовес религии, в то время как его ученик Аристотель создал ряд работ о мире природы, которые повлияли на поколения ученых.

Хотя Аристотель рассматривал натурфилософию более серьезно, чем его предшественники, он подходил к ней как к теоретической ветви науки. [21] Тем не менее, вдохновленные его работами, древнеримские философы начала I века нашей эры, в том числе Лукреций , Сенека и Плиний Старший , писали трактаты, в которых с разной степенью глубины разбирались правила естественного мира. [22] Многие древнеримские неоплатоники 3-6 веков также адаптировали учение Аристотеля о физическом мире к философии, делающей упор на спиритизм. [23] Ранние средневековые философы , включаяМакробия , Халкидии и Марциан Capella также исследовались физический мир, в основном из космологических и космографических перспектив, выдвигая теории о расположении небесных тел и небес, которые были постулированы как состоящие из эфира . [24]

Труды Аристотеля по натурфилософии продолжали переводиться и изучаться в период становления Византийской империи и Аббасидского халифата . [25]

В Византии Иоанн Филопон , александрийский аристотелевский комментатор и христианский богослов, был первым, кто подверг сомнению учение Аристотеля о физике. В отличие от Аристотеля, который основывал свою физику на словесных аргументах, Филопон вместо этого полагался на наблюдение и приводил доводы в пользу наблюдения, а не прибегал к словесным аргументам. [26] Он ввел теорию импульса . Критика Иоанном Филопоном аристотелевских принципов физики послужила источником вдохновения для Галилео Галилея во время научной революции . [27] [28]

Возрождение математики и естествознания произошло во времена Аббасидского халифата, начиная с 9-го века, когда мусульманские ученые расширили греческую и индийскую натурфилософию. [29] Слова алкоголь , алгебра и зенит имеют арабские корни. [30]

Средневековая натурфилософия (1100–1600) [ править ]

Труды Аристотеля и другая греческая натурфилософия не достигли Запада примерно до середины XII века, когда произведения были переведены с греческого и арабского языков на латынь . [31] Развитие европейской цивилизации в более позднее время Средневековья принесло с собой дальнейшие успехи в натурфилософии. [32] Европейские изобретения, такие как подкова , ошейник и севооборот, позволили быстро расти населению, в конечном итоге уступив место урбанизации и основанию школ, связанных с монастырями и соборами в современной Франции и Англии . [33]С помощью школ развился подход к христианскому богословию, который стремился отвечать на вопросы о природе и других предметах с помощью логики. [34] Этот подход, однако, был воспринят некоторыми недоброжелателями как ересь . [34] К XII веку западноевропейские ученые и философы вошли в контакт с массой знаний, о которых они раньше не знали: с 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 работы преподавались в новых университетах Парижа и Оксфорда.к началу 13 века, хотя католическая церковь не одобряла эту практику. [36] Декрет Парижского Синода от 1210 года 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 от церкви». [36]

В конце Средневековья, испанский философ Доминик Гундиссалин перевел трактат раннего персидского ученого Аль-Фараби под названием О науках на латынь, называя изучение механики природы Scientia Естественных или естествознание. [37] Гундиссалинус также предложил свою собственную классификацию естественных наук в своей работе 1150 года « О разделении философии» . [37] Это была первая подробная классификация наук, основанная на греческой и арабской философии, которая достигла Западной Европы. [37]Гундиссалинус определил естествознание 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 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 « О порядке науки» в 13 веке, в котором медицина классифицируется как механическая наука, наряду с сельским хозяйством, охотой и театром, а естественные науки определяются как наука 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 богословФома Аквинский определил естествознание как работу с «подвижными существами» и «вещами, которые зависят от материи не только для своего существования, но и для их определения». [41] В средние века ученые были широко согласны с тем, что естествознание - это движущиеся тела, хотя существовали разногласия по поводу включения областей, включая медицину, музыку и перспективу. [42] Философы размышляли над вопросами, включая 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 между натурфилософией и христианством в этот период было сложным; некоторые ранние богословы, включая Татиана и Евсевия , считали натурфилософию продуктом языческой греческой науки и относились к ней с подозрением. [46]Хотя некоторые более поздние христианские философы, в том числе Аквинский, стали рассматривать естественные науки как средство толкования Священных Писаний, это подозрение сохранялось до XII и XIII веков. [47] Осуждение 1277 , который запретил установление философии на уровне равную с теологией и дебатами религиозных конструкций в научном контексте, показало настойчивость , с которой католические лидеры сопротивлялись развитие натурфилософии даже с богословской точки зрения. [48] Аквинский и Альберт Великий , еще один католический теолог той эпохи, в своих трудах стремились дистанцировать богословие от науки. [49]«Я не понимаю, какое отношение имеет толкование Аристотеля к учению веры», - писал он в 1271 году [50].

Ньютон и научная революция (1600–1800) [ править ]

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 изменили социальный контекст, в котором развивались научные исследования на Западе. [51] Открытие Христофором Колумбом нового мира изменило представления о физическом составе мира, в то время как наблюдения Коперника , Тайко Браге и Галилея дали более точное представление о солнечной системе как о гелиоцентрической.и доказал ложность многих теорий Аристотеля о небесных телах. [52] Ряд философов 17-го века, в том числе Томас Гоббс , Джон Локк и Фрэнсис Бэкон, сделали разрыв с прошлым, категорически отвергнув Аристотеля и его средневековых последователей, назвав свой подход к натурфилософии поверхностным. [53]

Заголовки работ Галилея « Две новые науки» и « Новая астрономия» Иоганна Кеплера 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 искусства и науки, чтобы добиться господства над природой. [55] Чтобы достичь 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 своим масштабам, 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, провели эксперименты, посвященные потоку воды, измерению атмосферного давления с помощью барометра и опровержению самозарождения . [58]Возникли научные общества и научные журналы, которые широко распространились через печатный станок, что положило начало научной революции . [59] Ньютон в 1687 году опубликовал свои «Математические принципы естественной философии» , или « Principia Mathematica» , в которых заложены основы 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 революцией. [61] Согласно Коэну, «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 расцвела в 17, 18 и 19 веках, произошла, когда принципы, усвоенные в точных науках оптики, механики и астрономии, начали применяться к вопросам, поднятым естественными науками. философия. [61]Грант утверждает, что Ньютон пытался раскрыть математическую основу природы - неизменные правила, которым она подчинялась - и тем самым впервые соединил естественную философию и математику, создав ранние работы 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 научного метода исследования природы. Данные были собраны, и в экспериментах проводились повторяющиеся измерения . [64] Затем ученые сформировали гипотезы, чтобы объяснить результаты этих экспериментов. [65] Гипотеза затем тестировали с использованием принципа фальсифицируемости , чтобы подтвердить или опровергнуть ее точность. [65]Естественные науки продолжали называться естественной философией, 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 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 Луны . [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 и 19 веках ученые, в том числе Шарль-Огюстен де Кулон , Алессандро Вольта и Майкл Фарадей , опирались на механику Ньютона, исследуя электромагнетизм или взаимодействие сил с положительными и отрицательными зарядами на электрически заряженных частицах. [71] Фарадей предположил, что природные силы действуют в « полях », заполняющих 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 Максвеллв 19 ​​веке объединил эти открытия в последовательную теорию 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 теорию флогистона, согласно которой вещи горят, выбрасывая «флогистон» в воздух. [72] Джозеф Пристли открыл кислород в 18 веке, но Лавуазье обнаружил, что горение является результатом окисления . [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 основное внимание уделялось классификации и категоризации.естественной жизни. Этот рост в естественной истории возглавил Карл Линней , чья таксономия мира природы 1735 года все еще используется. Линней в 1750-х годах ввел научные названия для всех своих видов. [73]

События 19-го века (1800–1900) [ править ]

Эксперимент Майкельсона был использован , чтобы опровергнуть , что свет распространялся через эфир . Эта концепция 19-го века была затем заменена Альберт Эйнштейн «s специальной теорией относительности .

К 19 веку изучение науки перешло в компетенцию профессионалов и институтов. Постепенно оно получило более современное название естествознания. Термин « ученый» был введен Уильямом Уэвеллом в обзоре книги Мэри Сомервилль « О связи наук» в 1834 году . [74] Но это слово не вошло в обиход почти до конца того же века.

Современное естествознание (1900-настоящее время) [ править ]

По словам известного учебника 1923 года, Термодинамика и свободной энергии химических веществ , по американским химиком Гилберт Н. Льюис и американский физико - химик Мерле Randall , [75] естественные науки содержат три большие ветви:

Помимо логических и математических наук, есть три больших раздела естествознания, которые стоят особняком из-за множества далеко идущих выводов, сделанных из небольшого числа первичных постулатов - это 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.

См. Также [ править ]

  • Эмпиризм
  • Отрасли науки
  • Список учебных дисциплин и субдисциплин
  • Естественные науки (Кембридж) , для экзаменов Кембриджского университета
  • Природа науки

Ссылки [ править ]

  1. ^ Лагемаат 2006 , стр. 283.
  2. Хью Г. Гауч-младший, « Научный метод на практике» (Кембридж: Cambridge University Press, 2003), стр 71–73. Архивировано 06 сентября 2015 г. в Wayback Machine.
  3. ^ Oglivie 2008 , стр. 1-2.
  4. ^ «Естественная история» . WordNet Принстонского университета. Архивировано 3 марта 2012 года . Проверено 21 октября 2012 года .
  5. ^ а б Грант 2007 , стр. 1.
  6. ^ Грант 2007 , стр. 2.
  7. Перейти ↑ Grant 2007 , pp. 2–3.
  8. ^ Магнер 2002 , стр. 3.
  9. ^ Magner 2002 , стр. 3-4.
  10. ^ Магнер 2002 , стр. 4.
  11. ^ Б с д е е г Magner 2002 , с. 5.
  12. ^ а б Грант 2007 , стр. 8.
  13. Перейти ↑ Barr 2006 , p. 2.
  14. ^ а б Барр 2006 , стр. 3.
  15. Перейти ↑ Grant 2007 , pp. 21–22.
  16. Перейти ↑ Grant 2007 , pp. 27–28.
  17. Перейти ↑ Grant 2007 , pp. 33–34.
  18. ^ Грант 2007 , стр. 34.
  19. Перейти ↑ Grant 2007 , pp. 34–35.
  20. Перейти ↑ Grant 2007 , pp. 37–39, 53.
  21. ^ Грант 2007 , стр. 52.
  22. ^ Грант 2007 , стр. 95.
  23. Перейти ↑ Grant 2007 , pp. 54, 59.
  24. ^ Грант 2007 , стр. 103.
  25. ^ Грант 2007 , стр. 61-66.
  26. ^ "Иоанн Филопон, комментарий к физике Аристотеля, стр" . homepages.wmich.edu . Архивировано из оригинала на 2016-01-11 . Проверено 25 апреля 2018 .
  27. ^ Wildberg, Кристиан (8 марта 2018). 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. Перейти ↑ Barr 2006 , p. 11.
  30. Перейти ↑ Barr 2006 , pp. 11–12.
  31. Перейти ↑ Grant 2007 , pp. 95, 130.
  32. ^ Грант 2007 , стр. 106.
  33. Grant 2007 , pp. 106–107.
  34. ^ а б Грант 2007 , стр. 115.
  35. ^ а б Грант 2007 , стр. 130.
  36. ^ а б Грант 2007 , стр. 143.
  37. ^ a b c Грант 2007 , стр. 155.
  38. ^ а б Грант 2007 , стр. 156.
  39. Grant 2007 , pp. 156–157.
  40. ^ а б Грант 2007 , стр. 158.
  41. ^ Грант 2007 , стр. 159-163.
  42. ^ Грант 2007 , стр. 234.
  43. Перейти ↑ Grant 2007 , pp. 236–237.
  44. ^ Грант 2007 , стр. 170-178.
  45. Grant 2007 , pp. 189–190.
  46. Grant 2007 , pp. 239–240.
  47. Перейти ↑ Grant 2007 , pp. 241–243.
  48. Перейти ↑ Grant 2007 , pp. 246–247.
  49. ^ Грант 2007 , стр. 251.
  50. ^ Грант 2007 , стр. 252.
  51. ^ а б Грант 2007 , стр. 274.
  52. ^ Грант 2007 , стр. 274–275.
  53. ^ Грант 2007 , стр. 276-277.
  54. ^ а б Грант 2007 , стр. 278.
  55. Grant 2007 , pp. 278–279.
  56. ^ а б Грант 2007 , стр. 279.
  57. ^ Грант 2007 , стр. 280-285.
  58. Grant 2007 , pp. 280–290.
  59. ^ Грант 2007 , стр. 280-295.
  60. Grant 2007 , pp. 304–306.
  61. ^ a b c Грант 2007 , стр. 307.
  62. ^ Грант 2007 , стр. 317-318.
  63. ^ а б Барр 2006 , стр. 26.
  64. Перейти ↑ Barr 2006 , pp. 26–27.
  65. ^ а б Барр 2006 , стр. 27.
  66. Перейти ↑ Barr 2006 , p. 33.
  67. Перейти ↑ Barr 2006 , pp. 33–35.
  68. Перейти ↑ Barr 2006 , p. 35.
  69. Перейти ↑ Barr 2006 , p. 36.
  70. ^ а б Барр 2006 , стр. 37.
  71. ^ a b c Barr 2006 , стр. 48.
  72. ^ а б в г д Барр 2006 , стр. 49.
  73. ^ Mayr 1982 , стр. 171-179.
  74. Перейти ↑ Holmes, R (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 Макгроу-Хилл. ASIN B000GSLHZS . 
  76. ^ Хаггинс, Роберт А. (2010). Хранение энергии (Online-Ausg. Ed.). Нью-Йорк: Спрингер. п. 13 . ISBN 978-1-4419-1023-3.

Библиография [ править ]

  • Барр, Стивен М. (2006). Справочник студентов по естественным наукам . Уилмингтон, Делавэр: Институт межвузовских исследований . ISBN 978-1-932236-92-7.
  • Грант, Эдвард (2007). История естественной философии: от древнего мира до XIX века . Кембридж: Издательство Кембриджского университета . ISBN 978-0-521-68957-1.
  • Лагемаат, Ричард ван де (2006). Теория познания для диплома IB . Кембридж: Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-0-521-54298-2.
  • Леду, Стивен Ф. (2002). «Определение естественных наук» (PDF) . Бихевиорология сегодня . Нью-Йорк: Marcel Dekker, Inc. 5 (1): 34. ISBN 978-0-8247-0824-5. Архивировано из оригинального (PDF) 25 марта 2012 года. По сути, естественные науки определяются как дисциплины, которые имеют дело только с естественными событиями (т. Е. Независимыми и зависимыми переменными в науках о жизни).
  • Майр, Эрнст (1982). Рост биологической мысли: разнообразие, эволюция и наследование . Кембридж, Массачусетс: Издательство Belknap Press Гарвардского университета . ISBN 978-0-674-36445-5.
  • Огливи, Брайан В. (2008). Наука описания: естественная история в Европе эпохи Возрождения . Чикаго: Издательство Чикагского университета . ISBN 978-0-226-62088-6.

Дальнейшее чтение [ править ]

  • 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 Брукингского института . 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.
  • Обзоры книг о естествознании Этот сайт содержит более 50 ранее опубликованных обзоров книг о естествознании, 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! Science Агрегатор последних научных новостей из основных источников, включая университеты.