Naturvetenskap

För annan användning, se Naturvetenskap (disambiguation) .
Naturvetenskapen försöker förstå hur världen och universum omkring oss fungerar. Det finns fem stora grenar: kemi , astronomi , geovetenskap , fysik och biologi .
Del av en serie om
vetenskap
A representation of the evolution of the universe over 13.77 billion years
Översikt
Grenar
Samhälle

Naturvetenskap är en av de vetenskapsgrenar som sysslar med beskrivning, förståelse och förutsägelse av naturfenomen , baserat på empiriska bevis från observationer och experiment . Mekanismer som peer review och repeterbarhet av fynd används för att försöka säkerställa giltigheten av vetenskapliga framsteg.

Naturvetenskap kan delas in i två huvudgrenar: biovetenskap och fysik . Livsvetenskap är alternativt känd som biologi , och fysisk vetenskap är uppdelad i grenar: fysik , kemi , geovetenskap och astronomi . Dessa naturvetenskapliga grenar kan ytterligare delas in i mer specialiserade grenar (även kända som fält). Som empiriska vetenskaper använder naturvetenskaperna verktyg från de formella vetenskaperna , såsom matematik och logik , och omvandlar information om naturen till mätningar som kan förklaras som tydliga uttalanden om "naturlagarna " .

Modern naturvetenskap lyckades med mer klassiska synsätt på naturfilosofi , vanligtvis spårad till taoistiska traditioner i Asien och i Europa till antikens Grekland . Galileo , Descartes , Bacon och Newton diskuterade fördelarna med att använda metoder som var mer matematiska och mer experimentella på ett metodiskt sätt. Ändå förblir filosofiska perspektiv, gissningar och förutsättningar , ofta förbisedda, nödvändiga inom naturvetenskapen. Systematisk datainsamling, inklusive upptäcktsvetenskap , efterträdde naturhistorien , som uppstod på 1500-talet genom att beskriva och klassificera växter, djur, mineraler och så vidare. Idag föreslår "naturhistoria" observationsbeskrivningar riktade till populär publik.

Kriterier

Huvudartikel: Vetenskapsfilosofi

Vetenskapsfilosofer har föreslagit flera kriterier, inklusive Karl Poppers kontroversiella falsifierbarhetskriterium , för att hjälpa dem att skilja vetenskapliga ansträngningar från icke-vetenskapliga. Validitet , noggrannhet och kvalitetskontroll , såsom peer review och repeterbarhet av fynd, är bland de mest respekterade kriterierna i dagens globala forskarsamhälle.

Inom naturvetenskapen blir omöjlighetspåståenden allmänt accepterade som överväldigande sannolika snarare än anses bevisade till den grad att de är oemotsagliga. Grunden för denna starka acceptans är en kombination av omfattande bevis på att något inte inträffar, kombinerat med en underliggande teori, mycket framgångsrik i att göra förutsägelser, vars antaganden logiskt leder till slutsatsen att något är omöjligt. Även om ett omöjlighetspåstående inom naturvetenskap aldrig kan bevisas absolut, skulle det kunna vederläggas genom observationen av ett enda motexempel. Ett sådant motexempel skulle kräva att de antaganden som ligger till grund för teorin som antydde omöjligheten omprövas.

Naturvetenskapliga grenar

För en aktuell guide, se Översikt över naturvetenskap .

Biologi

Huvudartiklar: Biology and Outline of Biology § Biologins grenar
Lök ( Allium ) celler i olika faser av cellcykeln. Tillväxt i en " organism " kontrolleras noggrant genom att reglera cellcykeln.

Detta område omfattar en mångfald av discipliner som undersöker fenomen relaterade till levande organismer. Studiens omfattning kan sträcka sig från subkomponent biofysik upp till komplexa ekologier . Biologi handlar om organismers egenskaper, klassificering och beteenden , samt hur arter bildades och deras interaktioner med varandra och miljön .

De biologiska områdena för botanik , zoologi och medicin går tillbaka till tidiga civilisationsperioder, medan mikrobiologin introducerades på 1600-talet med mikroskopets uppfinning. Det var dock inte förrän på 1800-talet som biologi blev en enhetlig vetenskap. När forskare upptäckte gemensamma drag mellan alla levande varelser, bestämdes det att de bäst studerades som en helhet.

Några viktiga utvecklingar inom biologin var upptäckten av genetik ; evolution genom naturligt urval ; groddteorin om sjukdomar och tillämpningen av teknikerna inom kemi och fysik på cellens eller den organiska molekylens nivå .

Modern biologi är indelad i underdiscipliner efter typen av organism och efter den skala som studeras. Molekylärbiologi är studiet av livets grundläggande kemi, medan cellbiologi är undersökningen av cellen; den grundläggande byggstenen i allt liv. På en högre nivå anatomi och fysiologi på en organisms inre strukturer och deras funktioner, medan ekologi tittar på hur olika organismer hänger ihop.

Geovetenskap

Huvudartiklar: Earth science and Outline of Earth sciences § Branches of Earth science

Geovetenskap (även känd som geovetenskap), är en allomfattande term för vetenskaper relaterade till planeten Jorden , inklusive geologi , geografi , geofysik , geokemi , klimatologi , glaciologi , hydrologi , meteorologi och oceanografi .

Även om gruvdrift och ädelstenar har varit mänskliga intressen genom hela civilisationens historia, skedde utvecklingen av de relaterade vetenskaperna om ekonomisk geologi och mineralogi inte förrän på 1700-talet. Studiet av jorden, särskilt paleontologi , blomstrade på 1800-talet. Tillväxten av andra discipliner, såsom geofysik , under 1900-talet ledde till utvecklingen av teorin om plattektonik på 1960-talet, som har haft en liknande effekt på geovetenskapen som evolutionsteorin hade på biologin. Geovetenskapen är idag nära kopplad till petroleum- och mineraltillgångar , klimatforskning och till miljöbedömning och sanering .

Atmosfärsvetenskap

Huvudartikel: Atmosfärsvetenskap

Även om den ibland betraktas i samband med geovetenskaperna, på grund av den oberoende utvecklingen av dess koncept, tekniker och praktiker och även det faktum att den har ett brett utbud av underdiscipliner under sina vingar, anses atmosfärsvetenskap också vara en separat gren av naturvetenskap. Detta fält studerar egenskaperna hos olika skikt av atmosfären från marknivå till kanten av utrymmet. Studiens tidsskala varierar också från dag till sekel. Ibland omfattar fältet även studier av klimatmönster på andra planeter än jorden.

Oceanografi

Huvudartikel: Oceanografi

Den seriösa studien av hav började i början till mitten av 1900-talet. Som naturvetenskapsområde är det relativt ungt men fristående program erbjuder fördjupningar i ämnet. Även om vissa kontroverser kvarstår angående kategoriseringen av fältet under geovetenskaper, tvärvetenskapliga vetenskaper eller som ett separat fält i sin egen rätt, är de flesta moderna arbetare inom fältet överens om att det har mognat till ett tillstånd som det har sina egna paradigm och praxis .

Planetvetenskap

Huvudartikel: Planetarisk vetenskap

Planetvetenskap eller planetologi, är den vetenskapliga studien av planeter, som inkluderar jordiska planeter som jorden, och andra typer av planeter, såsom gasjättar andra himlakroppar, såsom månar , asteroider och kometer . Detta inkluderar till stor del solsystemet , men har nyligen börjat expandera till exoplaneter , särskilt terrestra exoplaneter .

Kemi

Huvudartiklar: Kemi och disposition av kemi § Kemigrenar
Denna strukturformel för molekyl koffein visar en grafisk representation av hur atomerna är ordnade.

Utgör den vetenskapliga studien av materia på atomär och molekylär skala, kemi handlar främst om samlingar av atomer, såsom gaser , molekyler, kristaller och metaller . Sammansättningen, statistiska egenskaper, transformationer och reaktioner av dessa material studeras. Kemi innebär också att förstå egenskaperna och interaktionerna hos enskilda atomer och molekyler för användning i större applikationer.

De flesta kemiska processer kan studeras direkt i ett laboratorium, med hjälp av en rad (ofta väl beprövade) tekniker för att manipulera material, samt en förståelse för de bakomliggande processerna. Kemi kallas ofta " den centrala vetenskapen " på grund av dess roll i att koppla samman de andra naturvetenskaperna.

Tidiga experiment i kemi hade sina rötter i systemet av alkemi , en uppsättning föreställningar som kombinerar mystik med fysiska experiment. Vetenskapen om kemi började utvecklas med arbetet av Robert Boyle , gasens upptäckare, och Antoine Lavoisier , som utvecklade teorin om bevarande av massa .

Upptäckten av de kemiska grundämnena och atomteorin började systematisera denna vetenskap, och forskare utvecklade en grundläggande förståelse för materiatillstånd, joner , kemiska bindningar och kemiska reaktioner . Framgången för denna vetenskap ledde till en kompletterande kemisk industri som nu spelar en betydande roll i världsekonomin.

Fysik

Huvudartiklar: Physics and Outline of physics § Fysikens grenar
Väteatomens orbitaler är beskrivningar av sannolikhetsfördelningarna för en elektron bunden till en proton . Deras matematiska beskrivningar är standardproblem inom kvantmekaniken , en viktig gren av fysiken.

Fysik förkroppsligar studiet av universums grundläggande beståndsdelar, de krafter och interaktioner de utövar på varandra, och resultaten som produceras av dessa interaktioner. Generellt sett betraktas fysiken som den grundläggande vetenskapen, eftersom alla andra naturvetenskaper använder och lyder fältets principer och lagar. Fysiken förlitar sig starkt på matematik som det logiska ramverket för att formulera och kvantifiera principer.

Studiet av universums principer har en lång historia och härrör till stor del från direkta observationer och experiment. Utformningen av teorier om universums styrande lagar har varit central för fysikstudier från mycket tidigt, med filosofin som gradvis vikat för systematiska, kvantitativa experimentella tester och observationer som källan till verifiering. Viktiga historiska utvecklingar inom fysiken inkluderar Isaac Newtons teori om universell gravitation och klassisk mekanik , en förståelse av elektricitet och dess relation till magnetism , Einsteins teorier om speciell och generell relativitetsteori , utvecklingen av termodynamiken och den kvantmekaniska modellen för atomer. och subatomär fysik.

Fysikområdet är extremt brett och kan innefatta så olika studier som kvantmekanik och teoretisk fysik , tillämpad fysik och optik . Modern fysik blir allt mer specialiserad, där forskare tenderar att fokusera på ett visst område snarare än att vara "universalister" som Isaac Newton , Albert Einstein och Lev Landau , som arbetade inom flera områden.

Astronomi

Huvudartiklar: Astronomy and Outline of astronomy § Astronomigrenar

Astronomi är en naturvetenskap som studerar himmelska föremål och fenomen. Objekt av intresse inkluderar planeter, månar, stjärnor, nebulosor, galaxer och kometer. Astronomi är studiet av allt i universum bortom jordens atmosfär. Det inkluderar föremål vi kan se med våra blotta ögon. Astronomi är en av de äldsta vetenskaperna.

Astronomer från tidiga civilisationer utförde metodiska observationer av natthimlen, och astronomiska artefakter har hittats från mycket tidigare perioder. Det finns två typer av astronomi: observationsastronomi och teoretisk astronomi. Observationsastronomi är inriktat på att inhämta och analysera data, huvudsakligen med hjälp av grundläggande fysikprinciper medan teoretisk astronomi är inriktat på utveckling av dator- eller analytiska modeller för att beskriva astronomiska objekt och fenomen.

Rymdskeppsuppdrag utan besättning och besättning har använts för att avbilda avlägsna platser i solsystemet , som denna Apollo 11- vy av Daedalus-kratern på månens bortre sida .

Denna disciplin är vetenskapen om himmelska föremål och fenomen som har sitt ursprung utanför jordens atmosfär . Det handlar om evolution, fysik , kemi , meteorologi , geologi och rörelse av himmelska föremål, såväl som universums bildande och utveckling .

Astronomi inkluderar undersökning, studier och modellering av stjärnor, planeter, kometer. Det mesta av informationen som används av astronomer samlas in genom fjärrobservation, även om viss laboratoriereproduktion av himmelsfenomen har utförts (som molekylärkemin i det interstellära mediet ). Det finns en betydande överlappning med fysiken och inom vissa områden inom geovetenskapen . Det finns också tvärvetenskapliga fält som astrofysik , planetvetenskap och kosmologi , tillsammans med allierade discipliner som rymdfysik och astrokemi .

Medan ursprunget till studiet av himmelska drag och fenomen kan spåras tillbaka till antiken, började den vetenskapliga metodiken för detta område att utvecklas i mitten av 1600-talet. En nyckelfaktor var Galileos introduktion av teleskopet för att undersöka natthimlen mer i detalj.

matematiska behandlingen av astronomi började med Newtons utveckling av himmelsk mekanik och gravitationslagarna, även om den utlöstes av tidigare arbete av astronomer som Kepler . På 1800-talet hade astronomi utvecklats till formell vetenskap, med introduktionen av instrument som spektroskop och fotografi , tillsammans med mycket förbättrade teleskop och skapandet av professionella observatorier.

Tvärvetenskapliga studier

Skillnaderna mellan de naturvetenskapliga disciplinerna är inte alltid skarpa, och de delar många tvärvetenskapliga fält. Fysik spelar en betydande roll i de andra naturvetenskaperna, som representeras av astrofysik , geofysik , kemisk fysik och biofysik . Likaså representeras kemi av områden som biokemi , kemisk biologi , geokemi och astrokemi .

Ett särskilt exempel på en vetenskaplig disciplin som bygger på flera naturvetenskaper är miljövetenskap . Detta fält studerar växelverkan mellan fysiska, kemiska, geologiska och biologiska komponenter i miljön , med särskilt hänsyn till effekterna av mänskliga aktiviteter och påverkan på biologisk mångfald och hållbarhet . Denna vetenskap bygger också på expertis från andra områden som ekonomi, juridik och samhällsvetenskap.

En jämförbar disciplin är oceanografi , eftersom den bygger på en liknande bredd av vetenskapliga discipliner. Oceanografi är underkategoriserad i mer specialiserade tvärdiscipliner, såsom fysisk oceanografi och marinbiologi . Eftersom det marina ekosystemet är mycket stort och mångsidigt, är marinbiologin ytterligare uppdelad i många delområden, inklusive specialiseringar i särskilda arter .

Det finns också en undergrupp av tvärvetenskapliga fält som har starka strömningar som strider mot specialisering på grund av de problem som de tar upp. Med andra ord: Inom vissa områden av integrativ applikation är specialister inom mer än ett område en viktig del av dialogen. Sådana integrerande fält inkluderar till exempel nanovetenskap , astrobiologi och komplex systeminformatik .

Materialvetenskap

Huvudartikel: Materialvetenskap
Materialparadigmet representerat som en tetraeder

Materialvetenskap är ett relativt nytt, tvärvetenskapligt område som sysslar med studiet av materia och dess egenskaper; samt upptäckt och design av nya material. Ursprungligen utvecklad inom metallurgi , har studiet av egenskaperna hos material och fasta ämnen nu expanderat till alla material. Fältet täcker kemi, fysik och tekniska tillämpningar av material inklusive metaller, keramik, konstgjorda polymerer och många andra. Kärnan i området handlar om att relatera materialens struktur med deras egenskaper.

Det ligger i framkant av forskning inom naturvetenskap och teknik. Det är en viktig del av kriminalteknik (utredningen av material, produkter, strukturer eller komponenter som inte fungerar eller inte fungerar eller fungerar som avsett, orsakar personskador eller skador på egendom) och felanalys, den senare är nyckeln till förståelse , till exempel orsaken till olika flygolyckor. Många av de mest angelägna vetenskapliga problemen som man ställs inför idag beror på begränsningarna hos de material som är tillgängliga och som ett resultat kommer genombrott inom detta område sannolikt att ha en betydande inverkan på teknikens framtid.

Grunden för materialvetenskap innebär att studera materialens struktur och relatera dem till deras egenskaper . När en materialforskare väl känner till denna struktur-egenskapskorrelation, kan de sedan fortsätta att studera den relativa prestandan för ett material i en viss tillämpning. De viktigaste bestämningsfaktorerna för ett materials struktur och därmed för dess egenskaper är dess ingående kemiska element och hur det har bearbetats till sin slutliga form. termodynamikens och kinetikens lagar , styr ett materials mikrostruktur och därmed dess egenskaper.

Historia

Se även: Naturfilosofi och vetenskapshistoria

Vissa forskare spårar ursprunget till naturvetenskap så långt tillbaka som förlärta mänskliga samhällen, där förståelse av den naturliga världen var nödvändig för att överleva. Människor iakttog och byggde upp kunskap om djurens beteende och växternas användbarhet som föda och medicin, som gick i arv från generation till generation. Dessa primitiva förståelser gav plats för mer formaliserade undersökningar runt 3500 till 3000 f.Kr. i de mesopotamiska och antika egyptiska kulturerna, som producerade de första kända skriftliga bevisen för naturfilosofi , föregångaren till naturvetenskap. Medan skrifterna visar ett intresse för astronomi, matematik och andra aspekter av den fysiska världen, var det yttersta syftet med utredningen om naturens funktion i alla fall religiös eller mytologisk, inte vetenskaplig.

En tradition av vetenskaplig undersökning uppstod också i det antika Kina , där taoistiska alkemister och filosofer experimenterade med elixir för att förlänga livet och bota sjukdomar. De fokuserade på yin och yang , eller kontrasterande element i naturen; yin förknippades med femininitet och kyla, medan yang förknippades med maskulinitet och värme. De fem faserna – eld, jord, metall, trä och vatten – beskrev en cykel av omvandlingar i naturen. Vattnet förvandlades till ved, som blev till eld när det brann. Askan efter elden var jord. Med hjälp av dessa principer utforskade kinesiska filosofer och läkare människans anatomi, karakteriserade organ som övervägande yin eller yang, och förstod förhållandet mellan pulsen, hjärtat och blodflödet i kroppen århundraden innan det blev accepterat i väst.

Det finns få bevis kvar på hur forntida indiska kulturer runt Indusfloden förstod naturen, men några av deras perspektiv kan återspeglas i Veda, en uppsättning heliga hinduiska texter. De avslöjar en uppfattning om universum som ständigt expanderande och ständigt återanvänds och reformeras. Kirurger i den ayurvediska traditionen såg hälsa och sjukdom som en kombination av tre humors: vind , galla och slem . Ett hälsosamt liv var resultatet av en balans mellan dessa humors. I ayurvediskt tänkande bestod kroppen av fem element: jord, vatten, eld, vind och rymden. Ayurvediska kirurger utförde komplexa operationer och utvecklade en detaljerad förståelse av mänsklig anatomi.

Försokratiska filosofer i antikens grekiska kultur tog naturfilosofin ett steg närmare direkta undersökningar om orsak och verkan i naturen mellan 600 och 400 f.Kr., även om ett inslag av magi och mytologi fanns kvar. Naturfenomen som jordbävningar och förmörkelser förklarades alltmer i sammanhanget av naturen själv istället för att tillskrivas arga gudar. Thales of Miletus , en tidig filosof som levde från 625 till 546 f.Kr., förklarade jordbävningar genom att teoretisera att världen flöt på vatten och att vatten var det grundläggande elementet i naturen. På 500-talet f.Kr. Leucippus en tidig exponent för atomism , idén att världen består av grundläggande odelbara partiklar. Pythagoras tillämpade grekiska innovationer i matematik på astronomi och föreslog att jorden var sfärisk .

Aristotelisk naturfilosofi (400 f.Kr.–1100 e.Kr.)

Aristoteles syn på arv, som en modell för överföring av rörelsemönster för kroppsvätskor från föräldrar till barn, och av aristotelisk form från fadern
Ytterligare information: Aristoteles biologi

Senare fokuserade sokratiskt och platoniskt tänkande på etik, moral och konst och försökte inte undersöka den fysiska världen; Platon kritiserade försokratiska tänkare som materialister och antireligionister. Aristoteles , en elev till Platon som levde från 384 till 322 f.Kr., ägnade dock mer uppmärksamhet åt den naturliga världen i sin filosofi. I sin History of Animals beskrev han det inre arbetet hos 110 arter, inklusive stingrockan , havskatten och biet . Han undersökte kycklingembryon genom att bryta upp ägg och observera dem i olika utvecklingsstadier. Aristoteles verk var inflytelserika genom 1500-talet, och han anses vara biologins fader för sitt banbrytande arbete inom den vetenskapen . Han presenterade också filosofier om fysik, natur och astronomi med hjälp av induktiva resonemang i sina verk Physics and Meteorology .

Platon (vänster) och Aristoteles i en målning från 1509 av Rafael . Platon avvisade undersökningen av naturfilosofi i förhållande till religion, medan hans elev, Aristoteles, skapade en samling verk om den naturliga världen som påverkade generationer av forskare.

Medan Aristoteles betraktade naturfilosofin mer seriöst än sina föregångare, närmade han sig den som en teoretisk gren av vetenskapen. Fortfarande, inspirerade av hans arbete, antika romerska filosofer från det tidiga 1:a århundradet e.Kr., inklusive Lucretius , Seneca och Plinius den äldre , avhandlingar som behandlade naturens regler i varierande grad av djup. Många antika romerska neoplatonister från 3:e till 600-talet anpassade också Aristoteles läror om den fysiska världen till en filosofi som betonade spiritualism. Tidiga medeltida filosofer inklusive Macrobius , Calcidius och Martianus Capella undersökte också den fysiska världen, till stor del ur ett kosmologiskt och kosmografiskt perspektiv, och lade fram teorier om arrangemanget av himlakroppar och himlarna, vilka ansågs vara sammansatta av eter .

Aristoteles verk om naturfilosofi fortsatte att översättas och studeras mitt i uppkomsten av det bysantinska riket och det abbasidiska kalifatet .

I det bysantinska riket var John Philoponus , en Alexandrian Aristotelian kommentator och kristen teolog den första som ifrågasatte Aristoteles undervisning i fysik. Till skillnad från Aristoteles som baserade sin fysik på verbala argument, förlitade sig Philoponus istället på observation och argumenterade för observation snarare än att tillgripa ett verbalt argument. Han introducerade teorin om drivkraft . John Philoponus kritik av aristoteliska fysikprinciper fungerade som inspiration för Galileo Galilei under den vetenskapliga revolutionen .

abbasidiska kalifatets tid från 900-talet och framåt, när muslimska forskare expanderade på grekisk och indisk naturfilosofi. Orden alkohol , algebra och zenit har alla arabiska rötter.

Medeltida naturfilosofi (1100–1600)

Se även: 1100-talets renässans

Aristoteles verk och annan grekisk naturfilosofi nådde inte västvärlden förrän vid mitten av 1100-talet, då verk översattes från grekiska och arabiska till latin . Utvecklingen av den europeiska civilisationen senare under medeltiden förde med sig ytterligare framsteg inom naturfilosofin. Europeiska uppfinningar som hästskon , hästkrage och växtföljd möjliggjorde snabb befolkningstillväxt och gav så småningom plats för urbanisering och grundandet av skolor kopplade till kloster och katedraler i dagens Frankrike och England . Med hjälp av skolorna utvecklades ett förhållningssätt till kristen teologi som försökte svara på frågor om natur och andra ämnen med hjälp av logik. Detta tillvägagångssätt sågs dock av vissa belackare som kätteri . På 1100-talet kom västeuropeiska forskare och filosofer i kontakt med en kunskapsmassa som de tidigare varit okunniga om: en stor korpus av verk på grekiska och arabiska som bevarades av islamiska forskare. Genom översättning till latin introducerades Västeuropa för Aristoteles och hans naturfilosofi. Dessa arbeten undervisades vid nya universitet i Paris och Oxford i början av 1200-talet, även om den katolska kyrkan ifrågasatte bruket. Ett dekret från 1210 från synoden i Paris beordrade att "inga föreläsningar får hållas i Paris vare sig offentligt eller privat med hjälp av Aristoteles böcker om naturfilosofi eller kommentarerna, och vi förbjuder allt detta under smärta av ex-kommunikation."

Under senmedeltiden översatte den spanske filosofen Dominicus Gundissalinus en avhandling av den tidigare persiske forskaren Al-Farabi kallad On the Sciences till latin, som kallade studiet av naturens mekanik Scientia naturalis , eller naturvetenskap. Gundissalinus föreslog också sin egen klassificering av naturvetenskaperna i sitt arbete från 1150 On the Division of Philosophy . Detta var den första detaljerade klassificeringen av vetenskaperna baserade på grekisk och arabisk filosofi som nådde Västeuropa. Gundissalinus definierade naturvetenskap som "vetenskapen som bara beaktar saker oabstraherat och med rörelse", i motsats till matematik och vetenskaper som förlitar sig på matematik. Efter Al-Farabi delade han sedan upp vetenskaperna i åtta delar, inklusive fysik, kosmologi, meteorologi, mineralvetenskap och växt- och djurvetenskap.

Senare filosofer gjorde sina egna klassificeringar av naturvetenskaperna. Robert Kilwardby skrev On the Order of the Sciences på 1200-talet som klassade medicin som en mekanisk vetenskap, tillsammans med jordbruk, jakt och teater samtidigt som han definierade naturvetenskap som vetenskapen som handlar om kroppar i rörelse. Roger Bacon , en engelsk munke och filosof, skrev att naturvetenskapen handlade om "en princip om rörelse och vila, som i delarna av elementen eld, luft, jord och vatten, och i alla livlösa ting som är gjorda av dem." Dessa vetenskaper omfattade också växter, djur och himlakroppar. Senare på 1200-talet definierade en katolsk präst och teolog Thomas Aquinas naturvetenskap som att han handlade om "rörliga varelser" och "saker som beror på en fråga inte bara för deras existens utan också för deras definition." Det rådde bred enighet bland forskare under medeltiden om att naturvetenskap handlade om kroppar i rörelse, även om det fanns splittring om inkluderandet av områden inklusive medicin, musik och perspektiv. Filosofer funderade på frågor inklusive förekomsten av ett vakuum, om rörelse kunde producera värme, regnbågarnas färger, jordens rörelse, om elementära kemikalier existerar och om det bildas regn i atmosfären.

Under århundradena fram till slutet av medeltiden blandades naturvetenskapen ofta med filosofier om magi och det ockulta. Naturfilosofi dök upp i ett brett spektrum av former, från avhandlingar till uppslagsverk till kommentarer om Aristoteles. Samspelet mellan naturfilosofi och kristendom var komplext under denna period; några tidiga teologer, däribland Tatianus och Eusebius , ansåg att naturfilosofi var ett utslag av hednisk grekisk vetenskap och var misstänksamma mot den. Även om några senare kristna filosofer, inklusive Aquino, kom att se naturvetenskap som ett sätt att tolka skrifterna, kvarstod denna misstanke fram till 1100- och 1200-talen. Fördömandet från 1277 , som förbjöd att sätta filosofin på en nivå jämställd med teologin och debatten om religiösa konstruktioner i ett vetenskapligt sammanhang, visade på den uthållighet med vilken katolska ledare gjorde motstånd mot utvecklingen av naturfilosofi även ur ett teologiskt perspektiv. Aquinas och Albertus Magnus , en annan katolsk teolog av eran, försökte distansera teologi från vetenskap i sina verk. "Jag ser inte vad ens tolkning av Aristoteles har att göra med läran om tron", skrev han 1271.

Newton och den vetenskapliga revolutionen (1600–1800)

På 1500- och 1600-talen genomgick naturfilosofin en evolution bortom kommentarer om Aristoteles när mer tidig grekisk filosofi avslöjades och översattes. Uppfinningen av tryckpressen på 1400-talet, uppfinningen av mikroskopet och teleskopet och den protestantiska reformationen förändrade i grunden det sociala sammanhang där vetenskaplig forskning utvecklades i väst. Christopher Columbus upptäckt av en ny värld förändrade uppfattningarna om världens fysiska sammansättning, medan observationer av Copernicus , Tyco Brahe och Galileo gav en mer korrekt bild av solsystemet som heliocentriskt och visade att många av Aristoteles teorier om himmelkropparna var falska. . Flera filosofer från 1600-talet, däribland Thomas Hobbes , John Locke och Francis Bacon , gjorde ett avbrott från det förflutna genom att direkt avvisa Aristoteles och hans medeltida anhängare och kallade deras syn på naturfilosofi ytlig.

Titlarna på Galileos verk Two New Sciences och Johannes Keplers New Astronomy underströk den atmosfär av förändring som tog fäste på 1600-talet när Aristoteles avfärdades till förmån för nya metoder för undersökning av den naturliga världen. Bacon var avgörande för att popularisera denna förändring; han argumenterade för att människor borde använda konst och vetenskap för att få herravälde över naturen. För att uppnå detta skrev han att "mänskligt liv [måste] förses med upptäckter och krafter." Han definierade naturfilosofi som "kännedomen om sakers orsaker och hemliga rörelser, och utvidgning av det mänskliga imperiets gränser, till verkställandet av allt möjligt." Bacon föreslog att den vetenskapliga utredningen skulle stödjas av staten och matas av forskningssamarbete mellan forskare, en vision som var oöverträffad i sin omfattning, ambition och former vid den tiden. Naturfilosofer kom att se naturen alltmer som en mekanism som kunde tas isär och förstås, ungefär som en komplex klocka. Naturfilosofer inklusive Isaac Newton , Evangelista Torricelli och Francesco Redi genomförde experiment med fokus på vattenflödet, mätte atmosfärstryck med hjälp av en barometer och motbevisade spontan generering . Vetenskapliga sällskap och vetenskapliga tidskrifter växte fram och spreds brett genom tryckpressen, vilket berörde den vetenskapliga revolutionen . Newton publicerade 1687 sin The Mathematical Principles of Natural Philosophy, eller Principia Mathematica , som satte grunden för fysiska lagar som förblev aktuella fram till 1800-talet.

Vissa moderna forskare, inklusive Andrew Cunningham, Perry Williams och Floris Cohen , hävdar att naturfilosofi inte riktigt kallas en vetenskap, och att genuina vetenskapliga undersökningar började först med den vetenskapliga revolutionen. Enligt Cohen är "vetenskapens frigörelse från en övergripande enhet som kallas 'naturfilosofi' en avgörande egenskap hos den vetenskapliga revolutionen." Andra vetenskapshistoriker, inklusive Edward Grant , hävdar att den vetenskapliga revolutionen som blomstrade på 1600-, 1700- och 1800-talen inträffade när principer som lärts in i de exakta vetenskaperna om optik, mekanik och astronomi började tillämpas på frågor som väckts av naturfilosofi . Grant hävdar att Newton försökte avslöja naturens matematiska grund – de oföränderliga regler som den lydde – och därigenom gick med i naturfilosofi och matematik för första gången och producerade ett tidigt verk av modern fysik.

Isaac Newton anses allmänt vara en av de mest inflytelserika vetenskapsmännen genom tiderna.

Den vetenskapliga revolutionen, som började få fäste på 1600-talet, representerade ett skarpt avbrott från aristoteliska undersökningssätt. Ett av dess främsta framsteg var användningen av den vetenskapliga metoden för att undersöka naturen. Data samlades in och repeterbara mätningar gjordes i experiment . Forskare bildade sedan hypoteser för att förklara resultaten av dessa experiment. Hypotesen testades sedan med hjälp av principen om falsifierbarhet för att bevisa eller motbevisa dess riktighet. Naturvetenskapen fortsatte att kallas naturfilosofi, men antagandet av den vetenskapliga metoden tog vetenskapen bortom de filosofiska gissningarnas område och introducerade ett mer strukturerat sätt att undersöka naturen.

Newton, en engelsk matematiker och fysiker, var den avgörande figuren i den vetenskapliga revolutionen. Med hjälp av framsteg som gjorts inom astronomi av Copernicus, Brahe och Kepler, härledde Newton den universella gravitationslagen och rörelselagarna . Dessa lagar gällde både på jorden och i yttre rymden, och förenade två sfärer av den fysiska världen som tidigare troddes fungera oberoende av varandra, enligt separata fysiska regler. Newton, till exempel, visade att tidvattnet orsakades av månens gravitationskraft . Ett annat av Newtons framsteg var att göra matematiken till ett kraftfullt förklaringsverktyg för naturfenomen. Medan naturfilosofer länge hade använt matematik som ett sätt att mäta och analysera, användes dess principer inte som ett sätt att förstå orsak och verkan i naturen förrän Newton.

På 1700-talet och 1800-talet byggde forskare inklusive Charles-Augustin de Coulomb , Alessandro Volta och Michael Faraday på newtonsk mekanik genom att utforska elektromagnetism , eller samspelet mellan krafter med positiva och negativa laddningar på elektriskt laddade partiklar. Faraday föreslog att krafter i naturen verkade i " fält " som fyllde utrymmet. Idén om fält stod i kontrast till den Newtonska gravitationskonstruktionen som helt enkelt "handling på avstånd", eller attraktionen av föremål utan något i utrymmet mellan dem för att ingripa. James Clerk Maxwell på 1800-talet förenade dessa upptäckter i en sammanhängande teori om elektrodynamik . Med hjälp av matematiska ekvationer och experiment upptäckte Maxwell att rymden var fylld med laddade partiklar som kunde verka på sig själva och varandra och att de var ett medium för överföring av laddade vågor.

Betydande framsteg inom kemin skedde också under den vetenskapliga revolutionen. Antoine Lavoisier , en fransk kemist, tillbakavisade flogistonteorin , som hävdade att saker brann genom att släppa "phlogiston" i luften. Joseph Priestley hade upptäckt syre på 1700-talet, men Lavoisier upptäckte att förbränning var resultatet av oxidation . Han konstruerade också en tabell med 33 element och uppfann modern kemisk nomenklatur. Formell biologisk vetenskap förblev i sin linda på 1700-talet, då fokus låg på klassificering och kategorisering av naturligt liv. Denna tillväxt i naturhistorien leddes av Carl Linnaeus , vars klassificering av naturvärlden från 1735 fortfarande är i bruk. Linné introducerade på 1750-talet vetenskapliga namn för alla sina arter.

1800-talets utveckling (1800–1900)

Michelson -Morley-experimentet användes för att motbevisa att ljus fortplantade sig genom en lysande eter . Detta 1800-talsbegrepp ersattes sedan av Albert Einsteins speciella relativitetsteori .

Vid 1800-talet hade vetenskapsstudiet kommit in i yrkesmännens och institutionernas område. Därigenom fick den gradvis det mer moderna namnet naturvetenskap. Termen vetenskapsman myntades av William Whewell i en recension 1834 av Mary Somervilles On the Connexion of the Sciences . Men ordet kom inte i allmän användning förrän i slutet av samma århundrade. [ citat behövs ]

Modern naturvetenskap (1900–nutid)

Enligt en berömd lärobok från 1923, Thermodynamics and the Free Energy of Chemical Substances , av den amerikanske kemisten Gilbert N. Lewis och den amerikanska fysikaliska kemisten Merle Randall , innehåller naturvetenskaperna tre stora grenar:

de logiska och matematiska vetenskaperna finns det tre stora grenar av naturvetenskapen som skiljer sig åt på grund av mångfalden av långtgående slutsatser från ett litet antal primära postulat - de är mekanik , elektrodynamik och termodynamik .

Idag delas naturvetenskaper mer vanligt in i livsvetenskaper, såsom botanik och zoologi; och fysik, som inkluderar fysik, kemi, astronomi och geovetenskap.

Se även

Bibliografi

Vidare läsning

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Natural_science&oldid=1135615909 "