Naturalna nauka - Natural science

Nauki przyrodnicze starają się zrozumieć, jak działa świat i wszechświat wokół nas. Istnieje pięć głównych gałęzi (od lewej u góry do prawej na dole): chemia , astronomia , nauka o Ziemi , fizyka i biologia .

Przyrodoznawstwo jest oddział z nauką danego z opisu, zrozumienia i przewidywania zjawisk przyrodniczych , oparte na dowodach empirycznych z obserwacji i eksperymentów . Aby zapewnić wiarygodność postępów naukowych, stosuje się takie mechanizmy, jak recenzowanie i powtarzalność wyników.

Nauki przyrodnicze można podzielić na dwie główne gałęzie: nauki przyrodnicze i nauki fizyczne . Nauki przyrodnicze są alternatywnie znane jako biologia , a nauki fizyczne dzielą się na gałęzie: fizyka , chemia , nauka o Ziemi i astronomia . Te działy nauk przyrodniczych można dalej podzielić na bardziej wyspecjalizowane działy (znane również jako dziedziny). Jako nauki empiryczne, nauki przyrodnicze posługują się narzędziami nauk formalnych , takimi jak matematyka i logika, przetwarzając informacje o przyrodzie na pomiary, które można wyjaśnić jako jasne stwierdzenia „ praw natury ”.

Współczesne nauki przyrodnicze zastąpiły bardziej klasyczne podejścia do filozofii przyrody , zwykle wywodzące się z tradycji taoistycznych w Azji, a na Zachodzie do starożytnej Grecji . Galileo , Kartezjusz , Bacon i Newton dyskutowali o korzyściach płynących z zastosowania podejść, które były bardziej matematyczne i bardziej eksperymentalne w sposób metodyczny. Mimo to perspektywy filozoficzne, domysły i założenia , często przeoczane, pozostają niezbędne w naukach przyrodniczych. Systematyczne gromadzenie danych, w tym nauka o odkryciach , zastąpiła historię naturalną , która pojawiła się w XVI wieku dzięki opisaniu i klasyfikowaniu roślin, zwierząt, minerałów i tak dalej. Dzisiaj „historia naturalna” sugeruje opisy obserwacyjne skierowane do popularnych odbiorców.

Kryteria

Filozofowie nauki zaproponowali kilka kryteriów, w tym kontrowersyjne kryterium falsyfikowalności Karla Poppera , aby pomóc im odróżnić przedsięwzięcia naukowe od nienaukowych. Trafność , dokładność i kontrola jakości , takie jak recenzowanie i powtarzalność wyników, to jedne z najbardziej szanowanych kryteriów w dzisiejszej globalnej społeczności naukowej.

W naukach przyrodniczych twierdzenia o niemożliwości są powszechnie akceptowane jako w przeważającej mierze prawdopodobne, a nie uznawane za udowodnione do tego stopnia, że ​​są nie do zakwestionowania. Podstawą tej silnej akceptacji jest połączenie obszernych dowodów na to, że coś się nie dzieje, w połączeniu z leżącą u ich podstaw teorią, bardzo skuteczną w przewidywaniu, której założenia prowadzą logicznie do wniosku, że coś jest niemożliwe. Chociaż twierdzenie o niemożliwości w naukach przyrodniczych nigdy nie może być absolutnie udowodnione, można je obalić przez obserwację jednego kontrprzykładu. Taki kontrprzykład wymagałby ponownego zbadania założeń leżących u podstaw teorii, która implikowała niemożliwość.

Dziedziny nauk przyrodniczych

Biologia

Komórki cebuli ( Allium ) w różnych fazach cyklu komórkowego. Wzrost w „ organizmie ” jest dokładnie kontrolowany przez regulację cyklu komórkowego.

Dziedzina ta obejmuje różnorodny zestaw dyscyplin, który bada zjawiska związane z organizmami żywymi. Skala badań może wahać się od podkomponentu biofizyki do złożonych ekologii . Biologia dotyczy charakterystyki, klasyfikacji i zachowania w organizmach , jak również jak gatunki były formowane i ich wzajemnego oddziaływania ze sobą, a w środowisku .

Dziedziny biologiczne botaniki , zoologii i medycyny sięgają wczesnych okresów cywilizacji, a mikrobiologia została wprowadzona w XVII wieku wraz z wynalezieniem mikroskopu. Jednak dopiero w XIX wieku biologia stała się zunifikowaną nauką. Kiedy naukowcy odkryli podobieństwa między wszystkimi żywymi istotami, zdecydowano, że najlepiej je zbadać jako całość.

Niektóre kluczowe osiągnięcia w biologii to odkrycie genetyki ; ewolucja poprzez dobór naturalny ; teorii chorobotwórczych i stosowanie technik chemicznych i fizycznych na poziomie komórki lub cząsteczki organicznej .

Współczesna biologia dzieli się na poddyscypliny według typu organizmu i badanej skali. Biologia molekularna to nauka o fundamentalnej chemii życia, podczas gdy biologia komórkowa to badanie komórki; podstawowy budulec całego życia. Na wyższym poziomie anatomia i fizjologia przyglądają się wewnętrznym strukturom i ich funkcjom organizmu, podczas gdy ekologia przygląda się wzajemnemu powiązaniu różnych organizmów.

Nauka o Ziemi

Nauka o Ziemi (znana również jako nauka o Ziemi) to termin obejmujący nauki związane z planetą Ziemia , w tym geologię , geografię , geofizykę , geochemię , klimatologię , glacjologię , hydrologię , meteorologię i oceanografię .

Chociaż górnictwo i kamienie szlachetne były przedmiotem zainteresowań człowieka przez całą historię cywilizacji, rozwój nauk pokrewnych, geologii ekonomicznej i mineralogii, nastąpił dopiero w XVIII wieku. W XIX wieku rozkwitła nauka o ziemi, a zwłaszcza paleontologia . Rozwój innych dyscyplin, takich jak geofizyka , w XX wieku, doprowadził w latach 60. do rozwoju teorii tektoniki płyt , która miała podobny wpływ na nauki o Ziemi, jak teoria ewolucji na biologię. Nauki o Ziemi są dziś ściśle powiązane z ropą naftową i zasobami mineralnymi , badaniami klimatycznymi oraz oceną i remediacją środowiska .

Nauki o atmosferze

Chociaż czasami rozważana w połączeniu z naukami o Ziemi, ze względu na niezależny rozwój jej koncepcji, technik i praktyk, a także fakt posiadania pod swoimi skrzydłami szerokiej gamy subdyscyplin, nauka o atmosferze jest również uważana za odrębną gałąź naturalna nauka. To pole bada charakterystykę różnych warstw atmosfery od poziomu gruntu do krawędzi przestrzeni. Skala czasowa badania również zmienia się z dnia na wiek. Czasami dziedzina obejmuje również badanie wzorców klimatycznych na planetach innych niż Ziemia.

Oceanografia

Poważne badania oceanów rozpoczęły się od początku do połowy XX wieku. Jako dziedzina nauk przyrodniczych jest stosunkowo młoda, ale samodzielne programy oferują specjalizacje z tego przedmiotu. Chociaż istnieją pewne kontrowersje co do kategoryzacji dziedziny w ramach nauk o Ziemi, nauk interdyscyplinarnych lub jako odrębnej dziedziny, większość współczesnych pracowników w tej dziedzinie zgadza się, że dojrzała do stanu, w którym ma własne paradygmaty i praktyki .

Chemia

Ten wzór strukturalny cząsteczki kofeiny pokazuje graficzną reprezentację ułożenia atomów.

Stanowiąc naukowe badanie materii w skali atomowej i molekularnej , chemia zajmuje się przede wszystkim zbiorami atomów, takich jak gazy , cząsteczki, kryształy i metale . Badany jest skład, właściwości statystyczne, przemiany i reakcje tych materiałów. Chemia obejmuje również poznanie właściwości i interakcji poszczególnych atomów i cząsteczek do wykorzystania w zastosowaniach na większą skalę.

Większość procesów chemicznych można badać bezpośrednio w laboratorium, przy użyciu szeregu (często dobrze przetestowanych) technik manipulowania materiałami, a także zrozumienia podstawowych procesów. Chemia jest często nazywana „ nauką centralną ” ze względu na jej rolę w łączeniu innych nauk przyrodniczych.

Wczesne eksperymenty chemiczne miały swoje korzenie w systemie alchemii , zbiorze wierzeń łączących mistycyzm z eksperymentami fizycznymi. Nauka chemii zaczęła się rozwijać dzięki pracom Roberta Boyle'a , odkrywcy gazu, oraz Antoine'a Lavoisiera , który opracował teorię zachowania masy .

Odkrycie pierwiastków chemicznych i teorii atomowej zaczął usystematyzować tę naukę, a naukowcy opracowali podstawowe zrozumienie stanów materii , jonów , wiązań chemicznych i reakcji chemicznych . Sukces tej nauki doprowadził do powstania uzupełniającego się przemysłu chemicznego, który obecnie odgrywa znaczącą rolę w światowej gospodarce.

Fizyka

W orbitale z atomu wodoru, to opisy rozkładów prawdopodobieństwa od An elektronu związanego z protonem . Ich opisy matematyczne to standardowe problemy mechaniki kwantowej , ważnej gałęzi fizyki.

Fizyka obejmuje badanie podstawowych składników wszechświata , sił i oddziaływań, jakie wywierają na siebie nawzajem, oraz wyników wytwarzanych przez te interakcje. Ogólnie rzecz biorąc, fizyka jest uważana za naukę podstawową, ponieważ wszystkie inne nauki przyrodnicze stosują i przestrzegają zasad i praw tej dziedziny. Fizyka w dużej mierze opiera się na matematyce jako logicznej strukturze formułowania i kwantyfikacji zasad

Badanie zasad wszechświata ma długą historię iw dużej mierze wywodzi się z bezpośredniej obserwacji i eksperymentów. Formułowanie teorii na temat rządzących prawami wszechświata od bardzo wczesnej fazy odgrywało kluczową rolę w badaniach fizyki, a filozofia stopniowo poddawała się systematycznym, ilościowym testom doświadczalnym i obserwacjom jako źródłom weryfikacji. Najważniejsze wydarzenia historyczne w fizyce to Isaac Newton „s teorii powszechnego ciążenia i mechaniki klasycznej , zrozumienie energii elektrycznej i jej stosunek do magnetyzmu , Einsteina ” teorie s specjalnej i ogólnej teorii względności , rozwój termodynamiki , a kwantowy mechaniczny model atomowy i fizyki subatomowej.

Fizyce jest bardzo szeroki i może zawierać takie różnorodne badania, co mechaniki kwantowej i fizyce teoretycznej , Fizyka i optycznych . Współczesna fizyka staje się coraz bardziej wyspecjalizowana, a naukowcy skupiają się na określonym obszarze, zamiast być „uniwersalistami”, jak Isaac Newton , Albert Einstein i Lev Landau , którzy pracowali w wielu dziedzinach.

Astronomia

Astronomia to nauka przyrodnicza zajmująca się badaniem obiektów i zjawisk niebieskich. Interesujące obiekty to planety, księżyce, gwiazdy, mgławice, galaktyki i komety. Astronomia to badanie wszystkiego we wszechświecie poza ziemską atmosferą. Obejmuje to obiekty, które widzimy gołym okiem. Astronomia jest jedną z najstarszych nauk.

Astronomowie wczesnych cywilizacji prowadzili metodyczne obserwacje nocnego nieba, a astronomiczne artefakty zostały znalezione ze znacznie wcześniejszych okresów. Istnieją dwa rodzaje astronomii: astronomia obserwacyjna i astronomia teoretyczna. Astronomia obserwacyjna koncentruje się na pozyskiwaniu i analizowaniu danych, głównie z wykorzystaniem podstawowych zasad fizyki, podczas gdy astronomia teoretyczna jest zorientowana na opracowywanie modeli komputerowych lub analitycznych do opisu obiektów i zjawisk astronomicznych.

Misje bezzałogowych i załogowych statków kosmicznych były wykorzystywane do obrazowania odległych miejsc w Układzie Słonecznym , takich jak ten widok krateru Dedal z Apollo 11 po przeciwnej stronie Księżyca .

Ta dyscyplina to nauka o ciałach niebieskich i zjawiskach, które mają swój początek poza atmosferą Ziemi . Zajmuje się ewolucją, fizyką , chemią , meteorologią i ruchem ciał niebieskich, a także powstawaniem i rozwojem wszechświata .

Astronomia obejmuje badanie, badanie i modelowanie gwiazd, planet, komet. Większość informacji wykorzystywanych przez astronomów jest gromadzona na drodze zdalnej obserwacji, chociaż przeprowadzono pewne laboratoryjne odtworzenie zjawisk niebieskich (takich jak chemia molekularna ośrodka międzygwiazdowego ).

Choć początki badań nad cechami i zjawiskami niebieskimi sięgają starożytności, naukowa metodologia tej dziedziny zaczęła się rozwijać w połowie XVII wieku. Kluczowym czynnikiem było wprowadzenie przez Galileusza teleskopu do bardziej szczegółowych badań nocnego nieba.

Matematyczna leczenie astronomią rozpoczęła się Newton rozwoju „z dnia niebieskich mechaniki i prawa grawitacji , mimo że został wywołany przez wcześniejsze prace astronomów, takich jak Kepler . W XIX wieku astronomia przekształciła się w naukę formalną, wraz z wprowadzeniem instrumentów, takich jak spektroskop i fotografia , wraz z znacznie ulepszonymi teleskopami i stworzeniem profesjonalnych obserwatoriów.

Studia interdyscyplinarne

Różnice między dyscyplinami nauk przyrodniczych nie zawsze są ostre i dzielą one wiele dziedzin międzydyscyplinarnych. Fizyka odgrywa znaczącą rolę w innych naukach przyrodniczych, reprezentowanych przez astrofizykę , geofizykę , fizykę chemiczną i biofizykę . Podobnie chemia jest reprezentowana przez takie dziedziny jak biochemia , biologia chemiczna , geochemia i astrochemia .

Szczególnym przykładem dyscypliny naukowej, która czerpie z wielu nauk przyrodniczych, jest nauka o środowisku . Badania tej dziedzinie oddziaływań fizycznych, chemicznych, geologicznych i biologicznych składników w środowisku , ze szczególnym uwzględnieniem wpływu działalności człowieka oraz wpływu na różnorodność biologiczną i trwałość . Nauka ta czerpie również z wiedzy eksperckiej z innych dziedzin, takich jak ekonomia, prawo i nauki społeczne.

Porównywalną dyscypliną jest oceanografia , ponieważ czerpie z podobnego zakresu dyscyplin naukowych. Oceanografia jest podzielona na podkategorie na bardziej wyspecjalizowane dziedziny, takie jak oceanografia fizyczna i biologia morska . Ponieważ ekosystem morski jest bardzo duży i zróżnicowany, biologia morska dzieli się dalej na wiele poddziedzin, w tym specjalizacje w poszczególnych gatunkach .

Istnieje również podzbiór dziedzin interdyscyplinarnych, w których występują silne prądy, które są sprzeczne ze specjalizacją ze względu na charakter problemów, którymi się zajmują. Innymi słowy: w niektórych obszarach zastosowań integracyjnych specjaliści z więcej niż jednej dziedziny są kluczowym elementem większości dialogów. Takie integracyjne dziedziny obejmują na przykład nanonaukę , astrobiologię i złożoną informatykę systemową .

Inżynieria materiałowa

Paradygmat materiałów przedstawiony jako czworościan

Materiałoznawstwo to stosunkowo nowa, interdyscyplinarna dziedzina zajmująca się badaniem materii i jej właściwości; a także odkrywanie i projektowanie nowych materiałów. Pierwotnie opracowane w dziedzinie metalurgii , badanie właściwości materiałów i ciał stałych rozszerzyło się obecnie na wszystkie materiały. Dziedzina obejmuje zastosowania chemii, fizyki i inżynierii materiałów, w tym metali, ceramiki, sztucznych polimerów i wielu innych. Sedno tej dziedziny dotyczy powiązania struktury materiałów z ich właściwościami.

Znajduje się w czołówce badań naukowych i inżynieryjnych. Jest to ważna część inżynierii kryminalistycznej (badanie materiałów, produktów, konstrukcji lub komponentów, które zawodzą lub nie działają lub działają zgodnie z przeznaczeniem, powodując obrażenia ciała lub uszkodzenie mienia) oraz analizę awarii , która jest kluczem do zrozumienia, na przykład przyczyna różnych wypadków lotniczych. Wiele z najbardziej palących problemów naukowych, z którymi obecnie się borykamy, wynika z ograniczeń dostępnych materiałów, w wyniku czego przełomy w tej dziedzinie prawdopodobnie będą miały znaczący wpływ na przyszłość technologii.

Podstawą materiałoznawstwa jest badanie struktury materiałów i powiązanie ich z ich właściwościami . Gdy materiałoznawca wie o tej korelacji struktura-właściwość, może przejść do badania względnej wydajności materiału w określonym zastosowaniu. Głównymi wyznacznikami struktury materiału, a tym samym jego właściwości, są składowe pierwiastki chemiczne oraz sposób przetworzenia go do ostatecznej postaci. Te cechy, zebrane razem i powiązane prawami termodynamiki i kinetyki , decydują o mikrostrukturze materiału , a tym samym o jego właściwościach.

Historia

Niektórzy uczeni śledzą początki nauk przyrodniczych już w przedpiśmiennych społeczeństwach ludzkich, w których zrozumienie świata przyrody było niezbędne do przetrwania. Ludzie obserwowali i budowali przekazywaną z pokolenia na pokolenie wiedzę na temat zachowania zwierząt oraz przydatności roślin jako pokarmu i lekarstwa. Te prymitywne rozumienie ustąpiło miejsca bardziej sformalizowanym badaniom w kulturach Mezopotamii i starożytnego Egiptu około 3500 do 3000 lat p.n.e. , które dostarczyły pierwszych znanych pisemnych dowodów filozofii przyrody , prekursora nauk przyrodniczych. Podczas gdy pisma wykazują zainteresowanie astronomią, matematyką i innymi aspektami świata fizycznego, ostatecznym celem badania działania przyrody było we wszystkich przypadkach religijne lub mitologiczne, a nie naukowe.

Tradycja badań naukowych pojawiła się również w starożytnych Chinach , gdzie taoistyczni alchemicy i filozofowie eksperymentowali z eliksirami w celu przedłużenia życia i leczenia dolegliwości. Skupili się na yin i yang , czyli przeciwstawnych elementach natury; yin kojarzyło się z kobiecością i chłodem, podczas gdy yang kojarzyło się z męskością i ciepłem. Pięć faz – ogień, ziemia, metal, drewno i woda – opisało cykl przemian w przyrodzie. Woda zamieniła się w drewno, które po spaleniu zamieniło się w ogień. Prochy pozostawione przez ogień były ziemią. Stosując te zasady, chińscy filozofowie i lekarze badali anatomię człowieka, charakteryzując narządy głównie jako yin lub yang, i rozumieli związek między tętnem, sercem i przepływem krwi w ciele na wieki przed zaakceptowaniem tego na Zachodzie.

Przetrwało niewiele dowodów na to, jak starożytne kultury indyjskie wokół rzeki Indus rozumiały przyrodę, ale niektóre z ich perspektyw mogą być odzwierciedlone w Wedach , zbiorze świętych tekstów hinduistycznych . Ujawniają koncepcję wszechświata jako stale rozszerzającego się i nieustannie poddawanego recyklingowi i reformowaniu. Chirurdzy w tradycji ajurwedyjskiej postrzegali zdrowie i chorobę jako połączenie trzech nastrojów: wiatru , żółci i flegmy . Zdrowe życie było wynikiem równowagi między tymi humorami. W myśli ajurwedyjskiej ciało składało się z pięciu elementów: ziemi, wody, ognia, wiatru i przestrzeni. Chirurdzy ajurwedyjscy przeprowadzali złożone operacje i opracowali szczegółową wiedzę na temat ludzkiej anatomii.

Filozofowie przedsokratejscy w kulturze starożytnej Grecji zbliżyli filozofię przyrody o krok do bezpośredniego dociekania przyczyn i skutków w przyrodzie między 600 a 400 rpne, chociaż element magii i mitologii pozostał. Zjawiska naturalne, takie jak trzęsienia ziemi i zaćmienia, coraz częściej wyjaśniano w kontekście samej natury, zamiast przypisywać je rozgniewanym bogom. Tales z Miletu , wczesny filozof, który żył od 625 do 546 pne, wyjaśnił trzęsienia ziemi teoretyzując, że świat unosi się na wodzie i że woda jest podstawowym elementem przyrody. W V wieku pne Leucippus był wczesnym przedstawicielem atomizmu , idei, że świat składa się z fundamentalnych niepodzielnych cząstek. Pitagoras zastosował greckie innowacje w matematyce do astronomii i zasugerował, że Ziemia jest kulista .

Arystotelesowska filozofia przyrody (400 pne-1100 ne)

Arystotelesowski pogląd na dziedziczenie jako model przekazywania wzorców ruchu płynów ustrojowych z rodziców na dziecko oraz arystotelesowskiej formy od ojca.

Późniejsza myśl sokratejska i platońska skupiała się na etyce, moralności i sztuce i nie próbowała badać świata fizycznego; Platon krytykował myślicieli przedsokratejskich jako materialistów i antyreligijnych. Jednak Arystoteles , uczeń Platona żyjący od 384 do 322 pne, w swojej filozofii przywiązywał większą wagę do świata przyrody. W swojej Historii zwierząt opisał wewnętrzne funkcjonowanie 110 gatunków, w tym płaszczki , suma i pszczoły . Badał embriony kurcząt, rozbijając otwarte jaja i obserwując je na różnych etapach rozwoju. Prace Arystotelesa były wpływowe w XVI wieku, a on jest uważany za ojca biologii ze względu na swoją pionierską pracę w tej nauce . W swoich pracach Fizyka i Meteorologia prezentował także filozofie dotyczące fizyki, przyrody i astronomii, wykorzystując rozumowanie indukcyjne .

Platon (z lewej) i Arystoteles w w 1509 malarstwa przez Rafała . Platon odrzucił dociekania nad filozofią przyrody w przeciwieństwie do religii, podczas gdy jego uczeń, Arystoteles, stworzył dzieło o świecie przyrody, które wpłynęło na pokolenia uczonych.

Chociaż Arystoteles traktował filozofię przyrody poważniej niż jego poprzednicy, traktował ją jako teoretyczną gałąź nauki. Mimo to, zainspirowani jego twórczością, starożytni filozofowie rzymscy z początku I wieku n.e., w tym Lukrecjusz , Seneka i Pliniusz Starszy , pisali traktaty, które w różnym stopniu zajmowały się regułami świata przyrody. Wielu starożytnych rzymskich neoplatoników od III do VI wieku również dostosowało nauki Arystotelesa o świecie fizycznym do filozofii, która kładła nacisk na spirytyzm. Wczesne średniowieczni filozofowie tym Makrobiusza , Calcidius i Marcjanus Kapella zbadała również świat fizyczny, w dużej mierze z kosmologicznej i cosmographical perspektywy, stawiając teorie Forth na rozmieszczenie ciał niebieskich i nieba, które zakładał jako składające się z eter .

Prace Arystotelesa na temat filozofii przyrody były nadal tłumaczone i studiowane w okresie rozwoju Cesarstwa Bizantyjskiego i kalifatu Abbasydów .

W Cesarstwie Bizantyjskim Jan Filopon , komentator arystotelesowski z Aleksandrii i teolog chrześcijański, był pierwszym, który zakwestionował nauczanie fizyki Arystotelesa. W przeciwieństwie do Arystotelesa, który oparł swoją fizykę na argumentacji werbalnej, Filopon zamiast tego oparł się na obserwacji i argumentował za obserwacją, zamiast uciekać się do argumentacji werbalnej. Wprowadził teorię impetu . Krytyka arystotelesowskich zasad fizyki dokonana przez Johna Philopona stała się inspiracją dla Galileo Galilei podczas rewolucji naukowej .

Odrodzenie w matematyce i nauce miało miejsce w czasach kalifatu Abbasydów, począwszy od IX wieku, kiedy muzułmańscy uczeni rozszerzyli grecką i indyjską filozofię przyrody. Słowa alkohol , algebra i zenit mają korzenie arabskie .

Średniowieczna filozofia przyrody (1100-1600)

Dzieła Arystotelesa i inna grecka filozofia przyrody dotarły na Zachód dopiero w połowie XII wieku, kiedy to dzieła zostały przetłumaczone z języka greckiego i arabskiego na łacinę . Rozwój cywilizacji europejskiej w późniejszym okresie średniowiecza przyniósł dalszy postęp w filozofii przyrody. Europejskie wynalazki, takie jak podkowa , obroża i płodozmian umożliwiły szybki wzrost populacji, ostatecznie ustępując miejsca urbanizacji i założeniu szkół połączonych z klasztorami i katedrami we współczesnej Francji i Anglii . Z pomocą szkół rozwinęło się podejście do teologii chrześcijańskiej, które starało się odpowiadać na pytania dotyczące przyrody i innych przedmiotów za pomocą logiki. Jednak takie podejście było postrzegane przez niektórych krytyków jako herezja . W XII wieku zachodnioeuropejscy uczeni i filozofowie zetknęli się z wiedzą, której wcześniej nie znali: ogromnym zbiorem dzieł w języku greckim i arabskim, które zachowali uczeni islamscy. Poprzez tłumaczenie na łacinę Europa Zachodnia została zapoznana z Arystotelesem i jego naturalną filozofią. Dzieła te były wykładane na nowych uniwersytetach w Paryżu i Oksfordzie na początku XIII wieku, chociaż praktyka ta spotkała się z dezaprobatą Kościoła katolickiego. Dekret Synodu Paryskiego z 1210 r. nakazał, by „żadne wykłady nie były prowadzone w Paryżu ani publicznie, ani prywatnie z wykorzystaniem książek Arystotelesa na temat filozofii przyrody lub komentarzy, a zabraniamy tego wszystkiego pod groźbą ekskomuniki”.

W późnym średniowieczu, hiszpański filozof Dominicus Gundissalinus przetłumaczony traktat wcześniejszym perski uczony Al-Farabiego zwanym Na Nauk język łaciński, nazywając badanie mechaniki przyrody Scientia Naturalis lub przyrodniczych. Gundissalinus zaproponował również własną klasyfikację nauk przyrodniczych w swojej pracy z 1150 r. O podziale filozofii . Była to pierwsza szczegółowa klasyfikacja nauk oparta na filozofii greckiej i arabskiej, jaka dotarła do Europy Zachodniej. Gundissalinus zdefiniował nauki przyrodnicze jako „naukę, która bierze pod uwagę tylko rzeczy nie abstrakcyjne i poruszające się”, w przeciwieństwie do matematyki i nauk, które opierają się na matematyce. Podążając za Al-Farabi, podzielił nauki na osiem części, w tym fizykę, kosmologię, meteorologię, naukę o minerałach oraz naukę o roślinach i zwierzętach.

Późniejsi filozofowie dokonali własnych klasyfikacji nauk przyrodniczych. Robert Kilwardby napisał O porządku nauk w XIII wieku, który sklasyfikował medycynę jako naukę mechaniczną, wraz z rolnictwem, łowiectwem i teatrem, jednocześnie definiując nauki przyrodnicze jako naukę zajmującą się ciałami w ruchu. Roger Bacon , angielski zakonnik i filozof, napisał, że nauki przyrodnicze zajmują się „zasadą ruchu i spoczynku, jak w elementach żywiołów ognia, powietrza, ziemi i wody oraz we wszystkich rzeczach nieożywionych z nich zrobionych”. Nauki te obejmowały również rośliny, zwierzęta i ciała niebieskie. Później, w XIII wieku, katolicki ksiądz i teolog Tomasz z Akwinu zdefiniował nauki przyrodnicze jako zajmujące się „istotami ruchomymi” i „rzeczami, które zależą od materii nie tylko ze względu na ich istnienie, ale także ich zdefiniowanie”. W średniowieczu wśród uczonych panowała powszechna zgoda, że ​​nauki przyrodnicze dotyczą ciał w ruchu, chociaż istniał podział co do włączenia dziedzin takich jak medycyna, muzyka i perspektywa. Filozofowie zastanawiali się nad takimi pytaniami, jak istnienie próżni, czy ruch może wytwarzać ciepło, kolory tęczy, ruch ziemi, czy istnieją pierwiastki chemiczne i czy w atmosferze powstaje deszcz.

W ciągu wieków aż do końca średniowiecza nauki przyrodnicze często mieszały się z filozofiami dotyczącymi magii i okultyzmu. Filozofia przyrody występowała w wielu formach, od traktatów, przez encyklopedie, po komentarze do Arystotelesa. W tym okresie interakcja między filozofią naturalną a chrześcijaństwem była złożona; niektórzy wcześni teologowie, w tym Tacjan i Euzebiusz , uważali filozofię naturalną za odkrycie pogańskiej nauki greckiej i byli wobec niej podejrzliwi. Chociaż niektórzy późniejsi filozofowie chrześcijańscy, w tym Akwinata, zaczęli postrzegać nauki przyrodnicze jako sposób interpretacji Pisma Świętego, podejrzenie to utrzymywało się do XII i XIII wieku. Potępienie 1277 , który zabronił ustalania filozofii na poziomie równym z teologii i debaty konstruktów religijnych w kontekście naukowym, wykazała utrzymywanie z których przywódcy katoliccy oprzeć rozwój filozofii naturalnej, nawet z perspektywy teologicznej. Akwinata i Albertus Magnus , inny katolicki teolog tamtej epoki, starali się w swoich pracach zdystansować teologię od nauki. „Nie rozumiem, co czyjaś interpretacja Arystotelesa ma wspólnego z nauką wiary” – napisał w 1271 roku.

Newton i rewolucja naukowa (1600-1800)

W XVI i XVII wieku filozofia przyrody przeszła ewolucję wykraczającą poza komentowanie Arystotelesa, gdy odkryto i przetłumaczono wczesną filozofię grecką. Wynalezienie prasy drukarskiej w XV wieku, wynalezienie mikroskopu i teleskopu oraz reformacja protestancka zasadniczo zmieniły kontekst społeczny, w którym rozwijały się badania naukowe na Zachodzie. Odkrycie nowego świata przez Krzysztofa Kolumba zmieniło postrzeganie fizycznej budowy świata, podczas gdy obserwacje Kopernika , Tyco Brahe i Galileusza przyniosły dokładniejszy obraz Układu Słonecznego jako heliocentrycznego i udowodniły, że wiele teorii Arystotelesa na temat ciał niebieskich jest nieprawdziwych. . Kilku XVII-wiecznych filozofów, w tym Thomas Hobbes , John Locke i Francis Bacon, oderwało się od przeszłości, odrzucając wprost Arystotelesa i jego średniowiecznych naśladowców, nazywając swoje podejście do filozofii przyrody powierzchownym.

Tytuły prac Galileusza Dwa nowe nauki i Johannes Kepler „s New Astronomy podkreślił atmosferę zmian, które ujął w 17 wieku, jak Arystoteles został odwołany na rzecz nowych metod dochodzenia do naturalnego świata. Bacon odegrał kluczową rolę w popularyzacji tej zmiany; twierdził, że ludzie powinni wykorzystywać sztukę i naukę, aby zdobyć panowanie nad naturą. Aby to osiągnąć, napisał, że „życie ludzkie musi być obdarzone odkryciami i mocami”. Zdefiniował filozofię przyrody jako „wiedza o przyczynach i tajemnych ruchach rzeczy oraz rozszerzanie granic Imperium Ludzkiego, aby osiągnąć wszystkie możliwe rzeczy”. Bacon zaproponował, aby badania naukowe były wspierane przez państwo i zasilane przez wspólne badania naukowców, wizję, która była bezprecedensowa pod względem zakresu, ambicji i form w tamtych czasach. Filozofowie przyrody zaczęli coraz bardziej postrzegać naturę jako mechanizm, który można rozebrać na części i zrozumieć, podobnie jak skomplikowany zegar. Filozofowie przyrody, m.in. Isaac Newton , Evangelista Torricelli i Francesco Redi, przeprowadzili eksperymenty skupiające się na przepływie wody, pomiarze ciśnienia atmosferycznego za pomocą barometru i obalaniu spontanicznej generacji . Pojawiły się towarzystwa naukowe i czasopisma naukowe, które szeroko rozpowszechniły się w prasie drukarskiej, zapoczątkowując rewolucję naukową . Newton w 1687 opublikował swoje The Mathematical Principles of Natural Philosophy lub Principia Mathematica , które położyło podwaliny pod prawa fizyczne, które pozostały aktualne aż do XIX wieku.

Niektórzy współcześni uczeni, w tym Andrew Cunningham, Perry Williams i Floris Cohen , twierdzą, że filozofia przyrody nie jest właściwie nazywana nauką i że prawdziwe badania naukowe rozpoczęły się dopiero wraz z rewolucją naukową. Według Cohena „emancypacja nauki od nadrzędnego bytu zwanego „filozofią naturalną jest jedną z cech definiujących Rewolucję Naukową”. Inni historycy nauki, w tym Edward Grant , twierdzą, że rewolucja naukowa, która rozkwitła w XVII, XVIII i XIX wieku, nastąpiła, gdy zasady poznane w naukach ścisłych, takich jak optyka, mechanika i astronomia, zaczęły być stosowane w kwestiach podnoszonych przez filozofię przyrody. . Grant twierdzi, że Newton próbował ujawnić matematyczne podstawy natury – niezmienne zasady, których przestrzegał – iw ten sposób po raz pierwszy dołączył do filozofii naturalnej i matematyki, tworząc wczesne dzieło współczesnej fizyki.

Isaac Newton jest powszechnie uważany za jednego z najbardziej wpływowych naukowców wszechczasów.

Rewolucja naukowa, która rozpoczęła się w XVII wieku, stanowiła ostre zerwanie z arystotelesowskimi metodami dociekań. Jednym z jej głównych osiągnięć było zastosowanie metody naukowej do badania przyrody. Zebrano dane i wykonano powtarzalne pomiary w eksperymentach . Naukowcy sformułowali następnie hipotezy wyjaśniające wyniki tych eksperymentów. Hipoteza została następnie przetestowana przy użyciu zasady falsyfikowalności, aby udowodnić lub obalić jej prawdziwość. Nauki przyrodnicze nadal nazywano filozofią naturalną, ale przyjęcie metody naukowej wyniosło naukę poza sferę filozoficznych domysłów i wprowadziło bardziej ustrukturyzowany sposób badania przyrody.

Newton, angielski matematyk i fizyk, był przełomową postacią rewolucji naukowej. Opierając się na postępach dokonanych w astronomii przez Kopernika, Brahe i Keplera, Newton wyprowadził uniwersalne prawo grawitacji i prawa ruchu . Prawa te obowiązywały zarówno na ziemi, jak iw przestrzeni kosmicznej, łącząc dwie sfery świata fizycznego, wcześniej uważano, że działają niezależnie od siebie, zgodnie z odrębnymi regułami fizycznymi. Na przykład Newton wykazał, że pływy były spowodowane przyciąganiem grawitacyjnym Księżyca . Kolejnym osiągnięciem Newtona było uczynienie matematyki potężnym narzędziem wyjaśniającym zjawiska naturalne. Podczas gdy filozofowie przyrody od dawna używali matematyki jako środka pomiaru i analizy, jej zasady nie były używane jako środek zrozumienia przyczyny i skutku w przyrodzie aż do Newtona.

W XVIII i XIX wieku naukowcy, w tym Charles-Augustin de Coulomb , Alessandro Volta i Michael Faraday , opierali się na mechanice newtonowskiej, badając elektromagnetyzm , czyli wzajemne oddziaływanie sił z ładunkami dodatnimi i ujemnymi na elektrycznie naładowanych cząstkach. Faraday zaproponował, że siły natury działają na " polach " wypełniających przestrzeń. Idea pól kontrastowała z newtonowską konstrukcją grawitacji jako po prostu „działania na odległość” lub przyciągania obiektów, które w przestrzeni między nimi nie mogą interweniować. James Clerk Maxwell w XIX wieku połączył te odkrycia w spójnej teorii elektrodynamiki . Korzystając z równań matematycznych i eksperymentów, Maxwell odkrył, że przestrzeń jest wypełniona naładowanymi cząstkami, które mogą oddziaływać na siebie i na siebie nawzajem oraz że są one medium do transmisji naładowanych fal.

Podczas rewolucji naukowej dokonał się również znaczący postęp w chemii. Antoine Lavoisier , francuski chemik, obalił teorię flogistonu , która zakładała, że ​​rzeczy spalają się, uwalniając „flogiston” w powietrze. Joseph Priestley odkrył tlen w XVIII wieku, ale Lavoisier odkrył, że spalanie było wynikiem utleniania . Skonstruował również tablicę 33 pierwiastków i wynalazł nowoczesną nomenklaturę chemiczną. Formalna nauka biologiczna pozostawała w powijakach w XVIII wieku, kiedy skoncentrowano się na klasyfikacji i kategoryzacji życia naturalnego. Ten rozwój historii naturalnej był prowadzony przez Carla Linneusza , którego taksonomia świata przyrody z 1735 r. jest nadal w użyciu. Linneusz w latach pięćdziesiątych XVIII wieku wprowadził naukowe nazwy dla wszystkich swoich gatunków.

wydarzenia XIX-wieczne (1800-1900)

Eksperyment Michelsona Morley użyto się wykazać, że światło propagowane przez eter . Ten 19-wieczna koncepcja została następnie zastąpiona przez Albert Einstein „s szczególnej teorii względności .

W XIX wieku badania naukowe weszły w zakres kompetencji profesjonalistów i instytucji. W ten sposób stopniowo zyskała bardziej nowoczesną nazwę nauk przyrodniczych. Termin naukowiec został ukuty przez William Whewell w przeglądzie 1834 z Mary Somerville S” Na Connexion Nauk . Ale słowo to weszło do powszechnego użytku dopiero pod koniec tego samego stulecia.

Współczesne nauki przyrodnicze (1900-obecnie)

Według słynnego podręcznika z 1923 roku, Thermodynamics and the Free Energy of Chemical Substances , autorstwa amerykańskiego chemika Gilberta N. Lewisa i amerykańskiej fizykochemii Merle Randall , nauki przyrodnicze zawierają trzy wielkie gałęzie:

Poza naukami logicznymi i matematycznymi istnieją trzy wielkie gałęzie nauk przyrodniczych, które wyróżniają się różnorodnością dalekosiężnych wniosków wyprowadzonych z niewielkiej liczby postulatów podstawowych — są to mechanika , elektrodynamika i termodynamika .

Obecnie nauki przyrodnicze częściej dzieli się na nauki przyrodnicze, takie jak botanika i zoologia; oraz nauki fizyczne, które obejmują fizykę, chemię, astronomię i nauki o Ziemi.

Zobacz też

Bibliografia

Bibliografia

Dalsza lektura

  • Historia najnowszej nauki i techniki
  • Nauki przyrodnicze Zawiera aktualne informacje na temat badań w zakresie nauk przyrodniczych, w tym biologii, geografii oraz stosowanych nauk o życiu i Ziemi.
  • Recenzje książek o naukach przyrodniczych Ta strona zawiera ponad 50 opublikowanych wcześniej recenzji książek o naukach przyrodniczych oraz wybrane eseje na aktualne tematy przyrodnicze.
  • Baza danych naukowych o nagrodach zawiera szczegóły dotyczące ponad 2 000 000 projektów naukowo-badawczych przeprowadzonych w ciągu ostatnich 25 lat.
  • E!Science Agregator aktualnych wiadomości naukowych z głównych źródeł, w tym z uniwersytetów.