Наука - Science

Вселенная представлена в виде нескольких дискообразных срезов через время, который проходит слева направо

Наука (от латинского scientia  «знание») - это систематическое предприятие, которое создает и систематизирует знания в форме проверяемых объяснений и предсказаний о мире.

Самые ранние корни науки можно проследить до Древнего Египта и Месопотамии примерно с 3000 по 1200 год до нашей эры . Их вклад в математику , астрономию и медицины вошли и в форме греческой натурфилософии в классической древности , в результате чего было сделаны формальные попытки дать объяснение событий в физическом мире на основе естественных причин. После падения Западной Римской империи знания о греческих представлениях о мире ухудшились в Западной Европе в первые века (400–1000 гг. Н.э.) Средневековья , но сохранились в мусульманском мире во время Золотого века ислама . Восстановление и ассимиляция греческих работ и исламских исследований в Западной Европе с 10 по 13 век возродили « натуральную философию », которая позже была преобразована научной революцией , начавшейся в 16 веке, когда новые идеи и открытия отклонились от предыдущих греческих концепций и традиции. Научный метод вскоре сыграл большую роль в создании знаний и он не был до 19 - го века , что многие из институциональных и профессиональных особенностей науки начала складываться; вместе с заменой «натурфилософии» на «естествознание».

Современная наука обычно делится на три основные отрасли, которые состоят из естественных наук (например, биологии , химии и физики ), изучающих природу в самом широком смысле; в социальных науках (например, экономика , психология и социология ), что изучение отдельных лиц и общества; и формальные науки (например, логика , математика и теоретическая информатика ), которые имеют дело с символами, управляемыми правилами. Однако существуют разногласия относительно того, действительно ли формальные науки представляют собой науку, поскольку они не полагаются на эмпирические данные . Дисциплины, использующие существующие научные знания для практических целей, такие как инженерия и медицина, называются прикладными науками .

Новые знания в науке выдвинутая исследования с учеными , которые мотивированы любопытство о мире и желание решать проблемы. Современные научные исследования тесно связаны друг с другом и обычно выполняются группами в академических и исследовательских учреждениях , государственных учреждениях и компаниях . Практическое влияние их работы привело к появлению научной политики, которая стремится повлиять на научное предприятие, уделяя приоритетное внимание разработке коммерческих продуктов , вооружений , здравоохранения , общественной инфраструктуры и защиты окружающей среды .

История

Наука в широком смысле существовала до нашей эры и существовала во многих исторических цивилизациях . Современная наука отличается своим подходом и успешной в своих результатах , поэтому теперь она определяет, что такое наука в самом строгом смысле этого слова. Наука в ее первоначальном смысле была словом, обозначающим тип знания , а не специализированным словом, обозначающим стремление к такому знанию. В частности, это был тип знаний, которыми люди могут поделиться друг с другом. Например, знания о работе природных объектов были собраны задолго до записанной истории и привели к развитию сложной абстрактной мысли . Об этом свидетельствует строительство сложных календарей , техники для изготовления ядовитых растений съедобны, общественные работы в национальном масштабе, такие как те , которые запрягали поймы в Yangtse с водоемами , плотинами и дамбами, а также зданиями , такие как пирамиды. Однако не было проведено последовательного сознательного различия между знанием таких вещей, которое истинно в каждом сообществе, и другими типами коллективного знания, такими как мифология и правовые системы. Металлургия была известна с доисторических времен, и культура Винча была самым ранним известным производителем сплавов, похожих на бронзу. Считается, что первые эксперименты с нагреванием и смешиванием веществ со временем превратились в алхимию .

Самые ранние корни

Глиняные модели печени животных, датируемые девятнадцатым и восемнадцатым веками до нашей эры, найдены в королевском дворце в Мари, Сирия.

Самые ранние корни науки можно проследить до Древнего Египта и Месопотамии примерно с 3000 по 1200 год до нашей эры. Хотя слова и понятия «наука» и «природа» не были частью концептуального ландшафта в то время, древние египтяне и месопотамцы внесли вклад, который позже нашел свое место в греческой и средневековой науке: математике, астрономии и медицине. Начиная примерно с 3000 г. до н.э., древние египтяне разработали десятичную систему счисления, направленную на решение практических задач геодезистов и строителей. Они даже разработали официальный календарь, который содержал двенадцать месяцев, тридцать дней в каждом и пять дней в конце года. На основании медицинских папирусов, написанных в 2500–1200 годах до нашей эры, древние египтяне считали, что болезнь в основном вызывается вторжением в тела злых сил или духов. Таким образом, в дополнение к медикаментозному лечению, лечебная терапия будет включать молитву , заклинание и ритуал.

Древние месопотамцы использовали знания о свойствах различных природных химикатов для изготовления керамики , фаянса , стекла, мыла, металлов, известковой штукатурки и гидроизоляции; они также изучали физиологию , анатомию и поведение животных в гадательных целях и делали обширные записи движения астрономических объектов для своего изучения астрологии . Месопотамцы проявляли большой интерес к медицине, и самые ранние медицинские рецепты появились на шумерском языке во время Третьей династии Ура ( ок. 2112 г. до н . Э. - ок. 2004 г. до н. Э.). Тем не менее, месопотамцы, похоже, мало интересовались сбором информации о мире природы просто ради сбора информации и в основном изучали только научные предметы, которые имели очевидное практическое применение или непосредственное отношение к их религиозной системе.

Классическая древность

В классической античности нет настоящего античного аналога современного ученого . Вместо этого хорошо образованные, обычно представители высшего сословия и почти всегда мужчины, проводили различные исследования природы всякий раз, когда у них было время. До изобретения или открытия концепции « природа » ( древнегреческий phusis ) философами-досократами одни и те же слова обычно использовались для описания естественного «пути», которым растет растение, и «способа» роста растений. который, например, одно племя поклоняется определенному богу. По этой причине утверждается, что эти люди были первыми философами в строгом смысле слова, а также первыми людьми, которые четко разграничили «природу» и «условность». Натурфилософия , предшественник естествознания , таким образом выделялась как знание о природе и вещах, которые являются истинными для каждого сообщества, и название специализированного стремления к такому знанию было философией  - царством первых философов-физиков. В основном они были спекулянтами или теоретиками , особенно интересовавшимися астрономией . Напротив, попытки использовать знание природы для подражания природе (искусство или технология , греческое technē ) рассматривались классическими учеными как более подходящий интерес для ремесленников из низшего социального класса .

Вселенная в понимании Аристотеля и Птолемея из работы Питера Апиана « Космография » 1524 года. Земля состоит из четырех элементов: Земля, Вода, Огонь и Воздух. Земля не движется и не вращается. Он окружен концентрическими сферами, содержащими планеты, солнце, звезды и небеса.

Ранние греческие философы о милетской школы , которая была основана Фалеса , а затем продолжил его преемниками Анаксимандр и Анаксимен , были первые попытки объяснить явления природы , не полагаясь на сверхъестественное . В пифагорейцах разработали сложную философию номера и внесли значительный вклад в развитие математической науки. Теория атомов была развита греческого философа Левкиппа и его ученик Демокрит . Греческий врач Гиппократ установил традицию систематической медицинской науки и известен как « отец медицины ».

Поворотным моментом в истории ранней философской науки стал пример Сократа , который применял философию к изучению человеческих вопросов, включая человеческую природу, природу политических сообществ и само человеческое знание. Метод Сократа, задокументированный диалогами Платона , представляет собой диалектический метод устранения гипотез: лучшие гипотезы находятся путем постоянного выявления и устранения тех, которые приводят к противоречиям. Это была реакция на софистский упор на риторику . Метод Сократа ищет общие, общепринятые истины, которые формируют убеждения, и тщательно исследует их, чтобы определить их соответствие другим убеждениям. Сократ критиковал старый тип изучения физики как слишком чисто умозрительный и лишенный самокритики. Позднее Сократа, как говорится в его « Апологии» , обвинили в развращении афинской молодежи, потому что он «верил не в богов, в которых верит государство, а в других новых духовных существ». Сократ опроверг эти утверждения, но был приговорен к смертной казни.

Позже Аристотель создал систематическую программу телеологической философии: движение и изменение описываются как актуализация потенциалов, уже существующих в вещах, в зависимости от того, к какому типу они относятся. В его физике Солнце вращается вокруг Земли , и многие вещи имеют в своей природе то, что они являются для человека. У каждой вещи есть формальная причина , конечная причина и роль в космическом порядке с неподвижным двигателем . Сократики также настаивали на том, что философия должна использоваться для рассмотрения практического вопроса о том, как лучше всего жить для человека (исследование Аристотеля разделено на этику и политическую философию ). Аристотель утверждал, что человек знает что-то с научной точки зрения, «когда он обладает убеждением, достигнутым определенным образом, и когда первые принципы, на которых основывается это убеждение, известны ему с уверенностью».

Греческий астроном Аристарх Самосский (310–230 гг. До н.э.) был первым, кто предложил гелиоцентрическую модель Вселенной с Солнцем в центре и всеми планетами, вращающимися вокруг него. Модель Аристарха была отвергнута, поскольку считалось, что она нарушает законы физики. Изобретатель и математик Архимед из Сиракуз внес большой вклад в зарождение математического анализа и иногда считается его изобретателем, хотя его прото-исчислению не хватало некоторых определяющих черт. Плиний Старший был римским писателем и эрудитом, написавшим основополагающую энциклопедию Natural History , посвященную истории, географии, медицине, астрономии, наукам о Земле, ботанике и зоологии. Другими учеными или протоучеными в древности были Теофраст , Евклид , Герофил , Гиппарх , Птолемей и Гален .

Средневековая наука

De Potentiis чувствительный к аниме, Грегор Райш (1504) Философская маргарита . Средневековая наука постулировала желудочек мозга как место для нашего здравого смысла , где смешиваются формы наших сенсорных систем .

Из-за распада Западной Римской империи в период миграции в западной части Европы в 400-х годах произошел интеллектуальный упадок. Напротив, Византийская империя сопротивлялась атакам захватчиков, сохраняла и совершенствовала знания. Иоанн Филопон , византийский ученый 500-х годов, подверг сомнению учение Аристотеля физике, отметив его недостатки. Критика Иоанном Филопоном аристотелевских принципов физики послужила источником вдохновения для средневековых ученых, а также для Галилео Галилея, который десять веков спустя, во время научной революции , широко цитировал Филопона в своих работах, обосновывая, почему аристотелевская физика была несовершенной.

В период поздней античности и раннего средневековья использовался аристотелевский подход к исследованиям природных явлений. Четыре причины Аристотеля предписывали, чтобы на вопрос «почему» нужно было ответить четырьмя способами, чтобы объяснить вещи с научной точки зрения. Некоторые древние знания были утеряны или в некоторых случаях оставлены в безвестности во время падения Западной Римской империи и периодических политических столкновений. Однако общие области науки (или, как ее называли, « натурфилософия ») и большая часть общих знаний древнего мира сохранились благодаря трудам ранних латинских энциклопедистов, таких как Исидор Севильский . Однако оригинальные тексты Аристотеля были в конечном итоге утеряны в Западной Европе, и только один текст Платона был широко известен, Тимей , который был единственным платоническим диалогом и одним из немногих оригинальных произведений классической натурфилософии, доступных латинским читателям в раннее средневековье. Еще одна оригинальной работой , которая получила влияние в этот период была Птолемей «s Альмагест , который содержит геоцентрическое описание Солнечной системы.

В период поздней античности в Византийской империи сохранилось много греческих классических текстов. Многие переводы на сирийский язык были выполнены такими группами, как несторианцы и монофизиты. Они сыграли свою роль при переводе греческих классических текстов на арабский во времена Халифата , в ходе которого многие типы классического обучения были сохранены и в некоторых случаях усовершенствованы. Кроме того, соседняя империя Сасанидов основала медицинскую академию Гондешапур, где греческие, сирийские и персидские врачи основали важнейший медицинский центр древнего мира в VI и VII веках.

Дом Мудрости был создан в Аббасидах -era Багдадский , Ираке , где исламское изучение аристотелизма процветало. Аль-Кинди (801–873) был первым из мусульманских философов- перипатетиков и известен своими усилиями по внедрению греческой и эллинистической философии в арабский мир . Исламский Золотой век процветал с этого времени и до монгольского нашествия 13 - го века. Ибн аль-Хайты (Альхазно), а также его предшественник Ибн Сахль , были знакомы с Птолемеем оптикой и использовали эксперименты как средство для познания усиления. Альхазен опроверг теорию видения Птолемея, но не внес соответствующих изменений в метафизику Аристотеля . Кроме того, врачи и алхимики, такие как персы Авиценна и Ар-Рази, также значительно развили науку о медицине: первые написали Канон медицины , медицинскую энциклопедию, использовавшуюся до 18 века, а вторые открыли множество соединений, таких как алкоголь . Канон Авиценны считается одной из самых важных публикаций в медицине, и обе они внесли значительный вклад в практику экспериментальной медицины, используя клинические испытания и эксперименты для подтверждения своих утверждений.

В классической античности греческие и римские табу означали, что вскрытие обычно было запрещено в древние времена, но в средние века это изменилось: преподаватели медицины и студенты в Болонье начали вскрывать человеческие тела, а Мондино де Луцци (ок. 1275–1326) производил первый известный учебник анатомии, основанный на вскрытии человека.

К XI веку большая часть Европы стала христианской; возникли более сильные монархии; были восстановлены границы; были произведены технологические разработки и сельскохозяйственные инновации, которые увеличили запасы продовольствия и увеличили население. Кроме того, классические греческие тексты начали переводиться с арабского и греческого на латынь, что повысило уровень научной дискуссии в Западной Европе.

К 1088 году первый университет в Европе ( Болонский университет ) возник из церковного происхождения. Спрос на латинские переводы вырос (например, со стороны Толедской школы переводчиков ); Западные европейцы начали собирать тексты, написанные не только на латыни, но и в латинских переводах с греческого, арабского и иврита. Рукописные копии Книги оптики Альхазена также распространились по Европе до 1240 года, о чем свидетельствует ее включение в Perspectiva Вителло . Канон Авиценны был переведен на латынь. В частности, католические ученые искали тексты Аристотеля, Птолемея и Евклида , хранящиеся в Домах мудрости, а также в Византийской империи . Приток древних текстов вызвал Возрождение XII века и расцвет синтеза католицизма и аристотелизма, известного как схоластика в Западной Европе , который стал новым географическим центром науки. Эксперимент в этот период будет понят как процесс тщательного наблюдения, описания и классификации. Одним из выдающихся ученых той эпохи был Роджер Бэкон . Схоластика была сосредоточена на откровении и диалектическом рассуждении и постепенно теряла популярность в течение следующих столетий, поскольку акцент алхимии на экспериментах, включающих прямое наблюдение и тщательную документацию , постепенно становился все более важным.

Возрождение и ранняя современная наука

Астрономия стала более точной после того, как Тихо Браге изобрел свои научные инструменты для измерения углов между двумя небесными телами , до изобретения телескопа. Наблюдения Браге легли в основу законов Кеплера .

Новые разработки в оптике сыграли роль в зарождении Возрождения , бросив вызов давним метафизическим идеям о восприятии, а также внося свой вклад в улучшение и развитие таких технологий, как камера-обскура и телескоп . До того, как началось то, что мы теперь называем Ренессансом, Роджер Бэкон , Вителло и Джон Пекхэм каждый построили схоластическую онтологию на причинной цепи, начинающейся с ощущения, восприятия и, наконец, апперцепции индивидуальных и универсальных форм Аристотеля. Модель видения, позже известная как перспективизм, использовалась и изучалась художниками эпохи Возрождения. Эта теория использует только три из четырех причин Аристотеля : формальную, материальную и конечную.

В шестнадцатом веке, Коперник сформулировал гелиоцентрическую модель солнечной системы , в отличии от геоцентрической модели от Птолемея «s Альмагеста . Это было основано на теореме о том, что орбитальные периоды планет длиннее, поскольку их орбиты удалены от центра движения, что, как он обнаружил, не согласуется с моделью Птолемея.

Кеплер и другие поставили под сомнение представление о том, что единственная функция глаза - восприятие, и сместили основной акцент в оптике с глаза на распространение света. Кеплер моделировал глаз в виде стеклянной сферы, наполненной водой, с отверстием перед ним для моделирования входного зрачка. Он обнаружил, что весь свет из одной точки сцены был отображен в одной точке на задней стороне стеклянной сферы. Оптическая цепочка заканчивается на сетчатке в задней части глаза. Кеплер, однако, наиболее известен тем, что улучшил гелиоцентрическую модель Коперника, открыв законы движения планет Кеплера . Кеплер не отвергал метафизику Аристотеля и описывал свою работу как поиск Гармонии Сфер .

Галилей новаторски применил эксперимент и математику. Однако он стал преследоваться после того, как Папа Урбан VIII благословил Галилея написать о системе Коперника. Галилей использовал аргументы Папы и выразил их голосом простака в работе «Диалог о двух главных мировых системах», которая сильно оскорбила Урбана VIII.

В Северной Европе новая технология печатного станка широко использовалась для публикации многих аргументов, в том числе тех, которые сильно расходились с современными представлениями о природе. Рене Декарт и Фрэнсис Бэкон опубликовали философские аргументы в пользу нового типа неаристотелевской науки. Декарт подчеркивал индивидуальное мышление и утверждал, что для изучения природы следует использовать математику, а не геометрию. Бэкон подчеркивал важность эксперимента перед созерцанием. Далее Бэкон подверг сомнению аристотелевские концепции формальной причины и конечной причины и продвигал идею о том, что наука должна изучать законы «простой» природы, такой как тепло, а не предполагать, что существует какая-то конкретная природа или « формальная причина » каждый сложный вид вещей. Эта новая наука начала рассматривать себя как описывающую « законы природы ». Этот обновленный подход к изучению природы рассматривался как механистический . Бэкон также утверждал, что наука впервые должна стремиться к практическим изобретениям для улучшения всей человеческой жизни.

Эпоха Просвещения

Копия Исаака Ньютона « Начала» 1687 года. Ньютон внес значительный вклад в классическую механику , гравитацию и оптику . Ньютон также разделяет заслуги с Готфридом Лейбницем за развитие математического анализа.

Как предшественник Эпохи Просвещения , Исаак Ньютон и Готфрид Вильгельм Лейбниц сумели разработать новую физику, теперь называемую классической механикой , которая могла быть подтверждена экспериментом и объяснена с помощью математики (Ньютон (1687), Philosophi Naturalis Principia Mathematica ) . Лейбниц также включены термины из аристотелевской физики , но в настоящее время используется в новом , не телеологическим способом, например, « энергия » и « потенциал » (современные версии аристотелевского « Energeia и потенции »). Это подразумевало сдвиг во взглядах на объекты: там, где Аристотель отмечал, что объекты имеют определенные врожденные цели, которые могут быть актуализированы, теперь объекты рассматривались как лишенные врожденных целей. В стиле Фрэнсиса Бэкона Лейбниц предполагал, что все разные типы вещей работают в соответствии с одними и теми же общими законами природы, без каких-либо особых формальных или конечных причин для каждого типа вещей. Именно в этот период слово «наука» постепенно стало более широко использоваться для обозначения типа стремления к определенному типу знания, особенно к познанию природы, приближаясь по смыслу к старому термину « натурфилософия ».

В это время заявленной целью и ценностью науки стало создание богатства и изобретений , которые улучшили бы жизнь людей в материалистическом смысле, имея больше еды, одежды и прочего. По словам Бэкона , «настоящая и законная цель науки - наделить человеческую жизнь новыми открытиями и богатствами», и он отговаривал ученых от реализации нематериальных философских или духовных идей, которые, по его мнению, мало что способствовали человеческому счастью, кроме «дыма». тонкие, возвышенные или приятные размышления ".

В науке эпохи Просвещения доминировали научные общества и академии , которые в значительной степени заменили университеты в качестве центров научных исследований и разработок. Общества и академии также были основой становления научной профессии. Еще одним важным событием стала популяризация науки среди все более грамотного населения. Философов представил общественности многих научных теорий, в первую очередь через Encyclopédie и популяризации Newtonianism по Вольтера , а также Эмилии дю Шатле, французский переводчик Ньютона Principia .

Некоторые историки отметили XVIII век как унылый период в истории науки ; однако столетие ознаменовалось значительным прогрессом в практике медицины , математики и физики ; развитие биологической систематики ; новое понимание магнетизма и электричества ; и становление химии как дисциплины, заложившей основы современной химии.

Философы Просвещения выбрали краткую историю научных предшественников - главным образом Галилея , Бойля и Ньютона - в качестве проводников и гарантов их применения единой концепции природы и естественного закона к каждой физической и социальной сфере дня. В этом отношении можно отбросить уроки истории и построенные на ней социальные структуры.

Идеи о человеческой природе, обществе и экономике также развивались в эпоху Просвещения. Юм и другие шотландские мыслители эпохи Просвещения разработали « науку о человеке », которая была исторически выражена в работах таких авторов, как Джеймс Бернетт , Адам Фергюсон , Джон Миллар и Уильям Робертсон , все из которых объединили научное исследование того, как люди вели себя в древности и в примитивном мире. культуры с сильным осознанием определяющих сил современности . Современная социология в значительной степени возникла из этого движения. В 1776 году Адам Смит опубликовал «Богатство народов» , которое часто считается первым трудом по современной экономике.

19 век

Первая диаграмма эволюционного древа, сделанная Чарльзом Дарвином в 1837 году, в конечном итоге привела к его самой известной работе «Происхождение видов» в 1859 году.

Девятнадцатый век является особенно важным периодом в истории науки, поскольку в эту эпоху начали формироваться многие отличительные черты современной современной науки, такие как трансформация естественных наук и естественных наук, частое использование точных инструментов, появление таких терминов, как " биолог »,« физик »,« ученый »; постепенно отходя от устаревших ярлыков, таких как «натурфилософия» и « естественная история », повышение профессионализма тех, кто изучает природу, привело к сокращению числа естествоиспытателей-любителей, ученые приобрели культурный авторитет во многих измерениях общества, экономическую экспансию и индустриализацию многих стран, процветание научно-популярные статьи и появление научных журналов.

В начале XIX века Джон Дальтон предложил современную атомную теорию , основанную на первоначальной идее Демокрита о неделимых частицах, называемых атомами .

И Джон Гершель, и Уильям Уэвелл систематизировали методологию: последний ввел термин « ученый» .

В середине 19 века Чарльз Дарвин и Альфред Рассел Уоллес независимо друг от друга предложили теорию эволюции путем естественного отбора в 1858 году, которая объяснила, как возникли и эволюционировали различные растения и животные. Их теория подробно изложена в книге Дарвина « Происхождение видов» , которая была опубликована в 1859 году. Отдельно Грегор Мендель представил свою статью « Versuche über Pflanzenhybriden » (« Эксперименты по гибридизации растений ») в 1865 году, в которой излагались основные принципы принципы биологической наследственности, лежащие в основе современной генетики.

Законы сохранения энергии , сохранения количества движения и сохранения массы предполагали высокостабильную Вселенную, в которой потери ресурсов могут быть незначительными. С появлением парового двигателя и промышленной революции , однако, возросло понимание того, что все формы энергии, как они определены в физике, не были одинаково полезны: они не имели одинакового качества энергии . Это осознание привело к развитию законов термодинамики , согласно которым свободная энергия Вселенной постоянно уменьшается: энтропия замкнутой Вселенной со временем увеличивается.

Электромагнитная теория также была создана в 19 - м веке работами Эрстед , Андре-Мари Ампера , Майкл Фарадей , Джеймс Клерк Максвелл , Оливер Хевисайда , и Генрих Герц . Новая теория подняла вопросы, на которые нелегко ответить, используя структуру Ньютона. Явления, которые позволили бы деконструировать атом, были открыты в последнее десятилетие XIX века: открытие рентгеновских лучей вдохновило на открытие радиоактивности . В следующем году была открыта первая субатомная частица - электрон .

В конце 19 века психология стала отдельной дисциплиной от философии, когда Вильгельм Вундт основал первую лабораторию психологических исследований в 1879 году.

20 век

ДНК двойная спираль представляет собой молекулу , которая кодирует генетические инструкции , используемые в развитии и функционировании всех известных живых организмов и многих вирусов .

Альберт Эйнштейн «s теория относительности и развитие квантовой механики привела к замене классической механики с новой физикой , которая состоит из двух частей , которые описывают различные типы событий в природе.

В первой половине века разработка антибиотиков и искусственных удобрений сделала возможным рост населения планеты . В то же время была открыта структура атома и его ядра, что привело к высвобождению « атомной энергии » ( ядерной энергии ). Кроме того, широкое использование технологических инноваций, стимулированное войнами этого века, привело к революциям в транспорте ( автомобили и самолеты ), разработке межконтинентальных баллистических ракет , космической гонке и гонке ядерных вооружений .

Эволюция стала единой теорией в начале 20-го века, когда современный синтез примирил дарвиновскую эволюцию с классической генетикой . Молекулярная структура ДНК была открыта Джеймсом Уотсоном и Фрэнсисом Криком в 1953 году.

Открытие космического микроволнового фонового излучения в 1964 году привело к отказу от теории стационарного состояния Вселенной в пользу Большого взрыва теории Леметр .

Развитие космических полетов во второй половине столетия позволило провести первые астрономические измерения на других объектах в космосе или вблизи них, включая шесть посадок человека на Луну . Космические телескопы привели к многочисленным открытиям в астрономии и космологии.

Широкое использование интегральных схем в последней четверти 20-го века в сочетании со спутниками связи привело к революции в информационных технологиях и развитию глобального Интернета и мобильных вычислений , включая смартфоны . Потребность в массовой систематизации длинных, переплетенных причинно-следственных цепочек и больших объемов данных привела к возникновению областей теории систем и компьютерного научного моделирования , которые частично основаны на аристотелевской парадигме.

Вредные экологические проблемы, такие как истощение озонового слоя , подкисление , эвтрофикация и изменение климата, привлекли внимание общественности в тот же период и стали причиной появления науки об окружающей среде и экологических технологий .

21-го века

Моделируемое событие в детекторе CMS Большого адронного коллайдера , показывающее возможное появление бозона Хиггса.

В 2003 году был завершен проект «Геном человека», в ходе которого была определена последовательность пар нуклеотидных оснований, составляющих ДНК человека, а также определены и картированы все гены генома человека. В 2006 году были разработаны индуцированные плюрипотентные стволовые клетки - технология, позволяющая трансформировать взрослые клетки в стволовые клетки, способные давать начало клеткам любого типа, обнаруженным в организме, потенциально имеющим огромное значение для области регенеративной медицины .

С открытием бозона Хиггса в 2012 году была найдена последняя частица, предсказанная Стандартной моделью физики элементарных частиц. В 2015 году впервые были обнаружены гравитационные волны , предсказанные общей теорией относительности за столетие до этого .

В 2019 году обсерватория Event Horizon Telescope объявила о своих первых результатах на одновременных пресс-конференциях по всему миру 10 апреля 2019 года. На пресс-конференциях было представлено первое прямое изображение черной дыры , на котором сверхмассивная черная дыра появилась в центре галактики Мессье. 87, что на расстоянии 55 миллионов световых лет от Земли. Научные результаты представлены в серии из шести статей, опубликованных в The Astrophysical Journal.

Отрасли науки

Масштаб Вселенной, сопоставленный с отраслями науки и показывающий, как одна система строится поверх другой через иерархию наук.

Современная наука обычно делится на три основных направления : естественные науки , социальные науки и формальные науки . Каждая из этих ветвей включает в себя различные специализированные, но частично совпадающие научные дисциплины, которые часто обладают собственной номенклатурой и опытом. И естественные, и социальные науки являются эмпирическими науками , поскольку их знания основаны на эмпирических наблюдениях и могут быть проверены на достоверность другими исследователями, работающими в тех же условиях.

Есть также тесно связанные дисциплины, использующие науку, такие как инженерия и медицина , которые иногда называют прикладными науками . Взаимоотношения между отраслями науки резюмируются в следующей таблице.

Наука
Эмпирические науки Формальная наука
Естественные науки Социальная наука
Базовый Физика , химия , биология , науки о Земле и космические науки Антропология , экономика , политология , география человека , психология и социология Логика , математика и статистика
Применяемый Инженерия , сельское хозяйство , медицина и материаловедение Деловое администрирование , государственная политика , маркетинг , право , педагогика и международное развитие Информатика

Естественные науки

Естествознание - это изучение физического мира. Его можно разделить на две основные области: науки о жизни (или биологическая наука) и физика . Эти две ветви можно разделить на более специализированные дисциплины. Например, физика может быть разделена на физику , химию , астрономию и науку о Земле . Современное естествознание является преемником натурфилософии , зародившейся в 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. Систематический сбор данных, включая научные открытия , пришел на смену естественной истории , которая возникла в 16 веке благодаря описанию и классификации растений, животных, минералов и так далее. Сегодня «естественная история» предлагает описания, основанные на наблюдениях, нацеленные на широкую публику.

Социальная наука

В экономике модель спроса и предложения описывает, как цены меняются в рыночной экономике в результате баланса между доступностью продукта и потребительским спросом.

Социальные науки - это изучение человеческого поведения и функционирования обществ. В нем много дисциплин, которые включают, помимо прочего, антропологию , экономику , историю , географию человека , политологию , психологию и социологию . В социальных науках существует множество конкурирующих теоретических точек зрения, многие из которых расширяются за счет конкурирующих исследовательских программ, таких как функционалисты , теоретики конфликтов и интеракционисты в социологии. Из-за ограничений проведения контролируемых экспериментов с участием больших групп людей или сложных ситуаций, социологи могут использовать другие методы исследования, такие как исторический метод , тематические исследования и кросс-культурные исследования . Более того, если доступна количественная информация, социологи могут полагаться на статистические подходы, чтобы лучше понять социальные отношения и процессы.

Формальная наука

Формальная наука - это область исследования, которая генерирует знания с использованием формальных систем . Он включает математику , теорию систем и теоретическую информатику . Формальные науки имеют общие черты с двумя другими отраслями, поскольку они полагаются на объективное, тщательное и систематическое изучение области знаний. Однако они отличаются от эмпирических наук, поскольку полагаются исключительно на дедуктивные рассуждения, без необходимости эмпирических данных для проверки своих абстрактных концепций. Таким образом, формальные науки являются априорными дисциплинами, и из-за этого существуют разногласия относительно того, действительно ли они составляют науку. Тем не менее формальные науки играют важную роль в эмпирических науках. Исчисление , например, изначально было изобретено для понимания движения в физике. Естественные и социальные науки, которые в значительной степени полагаются на математические приложения, включают математическую физику , математическую химию , математическую биологию , математические финансы и математическую экономику .

Прикладная наука

Луи Пастера «ы пастеризации эксперимент показывает , что порча жидкости вызвана частиц в воздухе , а не сама жидкость. Пастер также открыл принципы вакцинации и ферментации .

Прикладная наука - это использование научных методов и знаний для достижения практических целей и включает широкий спектр дисциплин, таких как инженерия и медицина . Инженерное дело - это использование научных принципов для проектирования и строительства машин, сооружений и других предметов, включая мосты, туннели, дороги, транспортные средства и здания. Сама инженерия включает в себя ряд более специализированных областей инженерии , каждая из которых имеет более конкретный акцент на определенных областях прикладной математики , естественных наук и типов приложений. Медицина является практикой ухода за пациент путем поддержания и восстановления здоровья через профилактику , диагностику и лечение от травмы или болезни . Современная медицина применяет биомедицинские науки , медицинские исследования , генетику и медицинские технологии для предотвращения, диагностики и лечения травм и заболеваний, как правило, с помощью лекарств , медицинских устройств , хирургии и немедикаментозных вмешательств . Прикладные науки часто противопоставляются фундаментальным наукам , которые сосредоточены на продвижении научных теорий и законов, объясняющих и предсказывающих события в мире природы.

Научное исследование

Научные исследования можно разделить на фундаментальные или прикладные. Фундаментальные исследования - это поиск знаний, а прикладные исследования - это поиск решений практических проблем с использованием этих знаний. Хотя некоторые научные исследования представляют собой прикладные исследования конкретных проблем, большая часть нашего понимания приходит из основанного на любопытстве проведения фундаментальных исследований . Это приводит к вариантам технологических достижений, которые не были запланированы или даже вообразимы. Об этом говорил Майкл Фарадей, якобы отвечая на вопрос «в чем польза фундаментальных исследований?». он ответил: «Сэр, какая польза от новорожденного ребенка?». Например, исследования воздействия красного света на палочковидные клетки человеческого глаза, казалось, не имели какой-либо практической цели; в конечном итоге открытие того, что красный свет не мешает нашему ночному зрению , приведет к тому, что поисково-спасательные группы (среди прочих) перейдут на красный свет в кабинах самолетов и вертолетов. Наконец, даже фундаментальные исследования могут принимать неожиданные повороты, и в некотором смысле научный метод построен на том, чтобы использовать удачу .

Научный метод

Научный метод возник с Аристотелем «идеей s , что знание пришло из тщательного наблюдения, и был принесен в современную форму Галилео » s коллекциями эмпирических данных.

Научное исследование предполагает использование научного метода , который стремится объективно объяснить событие природы в воспроизводимом образе. Объясняющий мысленный эксперимент или гипотеза выдвигаются в качестве объяснения с использованием таких принципов, как экономия (также известная как « бритва Оккама »), и, как правило, ожидается, что они будут стремиться к согласованию  - хорошо согласуясь с другими общепринятыми фактами, связанными с этим явлением. Это новое объяснение используется для создания фальсифицированных прогнозов, которые можно проверить экспериментально или наблюдением. Прогнозы должны быть опубликованы до того, как будет проведен подтверждающий эксперимент или наблюдение, как доказательство того, что фальсификации не произошло. Опровержение прогноза свидетельствует о прогрессе. Это осуществляется частично посредством наблюдения за природными явлениями, но также посредством экспериментов, которые пытаются смоделировать природные явления в контролируемых условиях в соответствии с дисциплиной (в науках о наблюдениях, таких как астрономия или геология, прогнозируемое наблюдение может заменить контролируемое наблюдение. эксперимент). Эксперименты особенно важны в науке, чтобы помочь установить причинно-следственные связи (чтобы избежать ошибки корреляции ).

Когда гипотеза оказывается неудовлетворительной, ее либо модифицируют, либо отвергают. Если гипотеза выдержала проверку, она может стать частью научной теории , логически обоснованной, самосогласованной модели или структуры для описания поведения определенных природных явлений. Теория обычно описывает поведение гораздо более широкого набора явлений, чем гипотеза; обычно большое количество гипотез может быть логически связано одной теорией. Таким образом, теория - это гипотеза, объясняющая различные другие гипотезы. В этом ключе теории формулируются в соответствии с большинством тех же научных принципов, что и гипотезы. Помимо проверки гипотез, ученые могут также создать модель , попытку описать или изобразить явление в терминах логического, физического или математического представления и создать новые гипотезы, которые могут быть проверены на основе наблюдаемых явлений.

При проведении экспериментов для проверки гипотез ученые могут отдавать предпочтение одному результату перед другим, поэтому важно убедиться, что наука в целом может устранить эту предвзятость. Это может быть достигнуто путем тщательного планирования экспериментов , прозрачности и тщательной экспертной оценки результатов экспериментов, а также любых выводов. После объявления или публикации результатов эксперимента независимые исследователи обычно дважды проверяют, как проводилось исследование, и проводят аналогичные эксперименты, чтобы определить, насколько надежными могут быть результаты. Взятый в целом, научный метод позволяет очень творчески решать проблемы, сводя к минимуму любые эффекты субъективной предвзятости со стороны пользователей (особенно предвзятость подтверждения ).

Проверяемость

Джон Зиман указывает, что интерсубъективная проверяемость имеет фундаментальное значение для создания всех научных знаний. Зиман показывает, как ученые могут определять закономерности друг друга на протяжении веков; он называет эту способность «консенсусом восприятия». Затем он делает согласованность, ведущую к консенсусу, критерию надежного знания.

Роль математики

Исчисление, математика непрерывных изменений, лежит в основе многих наук.

Математика играет важную роль в формировании гипотез , теорий и законов в естественных и социальных науках. Например, он используется в количественном научном моделировании , которое может генерировать новые гипотезы и прогнозы для проверки. Он также широко используется при наблюдении и сборе измерений . Статистика , раздел математики, используется для обобщения и анализа данных, что позволяет ученым оценивать надежность и изменчивость своих экспериментальных результатов.

Вычислительная наука применяет вычислительные мощности для моделирования реальных ситуаций, что позволяет лучше понять научные проблемы, чем может достичь только формальная математика. Использование машинного обучения (также искусственного интеллекта ) становится центральной чертой вычислительного вклада в науку, например, в вычислительной экономике , основанной на агентах , случайных лесах , тематическом моделировании и различных формах прогнозирования. По данным Общества промышленной и прикладной математики , вычисления сейчас так же важны, как теория и эксперимент в продвижении научных знаний. Однако сами по себе машины редко продвигают знания, поскольку они требуют человеческого руководства и способности рассуждать; и они могут вносить предвзятое отношение к определенным социальным группам или иногда уступать по показателям по сравнению с людьми. Таким образом, машинное обучение часто используется в науке как прогнозирование на службе оценки.

Философия науки

Ученые обычно принимают как должное набор основных предположений, необходимых для обоснования научного метода: (1) что существует объективная реальность, которую разделяют все рациональные наблюдатели; (2) что эта объективная реальность регулируется естественными законами ; (3) что эти законы могут быть открыты посредством систематических наблюдений и экспериментов . Философия науки стремится глубокое понимание того , что означают эти предположения , лежащие в основе , и они действительны ли.

Вера в то, что научные теории должны и представляют метафизическую реальность, известна как реализм . Его можно противопоставить антиреализму , мнению о том, что успех науки не зависит от ее точности в отношении ненаблюдаемых сущностей, таких как электроны . Одной из форм антиреализма является идеализм , вера в то, что разум или сознание являются самой основной сущностью и что каждый разум порождает свою собственную реальность. В идеалистическом мировоззрении то , что верно для одного ума, не обязательно должно быть правдой для другого.

В философии науки есть разные школы. Самая популярная позиция - эмпиризм , согласно которому знание создается в процессе наблюдения и что научные теории являются результатом обобщений таких наблюдений. Эмпиризм обычно включает в себя индуктивизм , позицию, которая пытается объяснить, как общие теории могут быть оправданы конечным числом наблюдений, которые могут сделать люди, и, следовательно, конечным количеством эмпирических данных, доступных для подтверждения научных теорий. Это необходимо, потому что количество предсказаний, которые делают эти теории, бесконечно, а это означает, что они не могут быть известны из конечного количества свидетельств, используя только дедуктивную логику . Существует множество версий эмпиризма, преобладающими из которых являются байесовство и гипотетико-дедуктивный метод .

«Лошадь в движении» (1878) фальсифицирует летящий галоп . Карл Поппер , наиболее известный своей работой по эмпирической фальсификации , предложил заменить проверяемость гипотезами и опровержением в качестве ориентира научных теорий.

Эмпиризм противостоит рационализму , позиции, первоначально связанной с Декартом , который утверждает, что знание создается человеческим интеллектом, а не наблюдением.Критический рационализм - это противоположный подход к науке XX века, впервые сформулированный австрийско-британским философом Карлом Поппером . Поппер отверг способ, которым эмпиризм описывает связь между теорией и наблюдением. Он утверждал, что теории не порождаются наблюдением, но что наблюдение осуществляется в свете теорий и что единственный способ воздействия на теорию наблюдений - это когда она вступает с ней в противоречие. Поппер предложил заменить проверяемость опровержимостью как ориентир научных теорий и заменить индукцию фальсификацией как эмпирическим методом. Поппер далее утверждал, что на самом деле существует только один универсальный метод, не относящийся к науке: отрицательный метод критики, проб и ошибок . Он охватывает все продукты человеческого разума, включая науку, математику, философию и искусство.

Другой подход, инструментализм , подчеркивает полезность теорий как инструментов для объяснения и предсказания явлений. Он рассматривает научные теории как черные ящики, в которых важны только их ввод (начальные условия) и вывод (прогнозы). Утверждается, что последствия, теоретические сущности и логическая структура - это то, что следует просто игнорировать и что учёным не следует суетиться (см. Интерпретации квантовой механики ). К инструментализму близок конструктивный эмпиризм , согласно которому главным критерием успеха научной теории является то, верно ли то, что она говорит о наблюдаемых объектах.

Для Куна добавление эпициклов в астрономию Птолемея было «нормальной наукой» в рамках парадигмы, тогда как революция Коперника была сдвигом парадигмы.

Томас Кун утверждал, что процесс наблюдения и оценки происходит в рамках парадигмы, логически последовательного «портрета» мира, который согласуется с наблюдениями, сделанными на его основе. Он охарактеризовал нормальную науку как процесс наблюдения и «решения головоломок», который происходит в рамках одной парадигмы, тогда как революционная наука происходит, когда одна парадигма обгоняет другую при смене парадигмы . У каждой парадигмы есть свои отдельные вопросы, цели и интерпретации. Выбор между парадигмами включает противопоставление двух или более «портретов» миру и решение, какое сходство является наиболее многообещающим. Сдвиг парадигмы происходит, когда в старой парадигме возникает значительное количество аномалий наблюдений, а новая парадигма дает им смысл. То есть выбор новой парадигмы основан на наблюдениях, даже если эти наблюдения сделаны на фоне старой парадигмы. Для Куна принятие или отклонение парадигмы - это не только логический, но и социальный процесс. Позиция Куна, однако, не относится к релятивизму .

Наконец, еще один подход, который часто упоминается в дебатах научного скептицизма против спорных движений, таких как « наука о сотворении », - это методологический натурализм . Его суть состоит в том, что следует проводить различие между естественными и сверхъестественными объяснениями и что наука должна методологически ограничиваться естественными объяснениями. То, что ограничение является чисто методологическим (а не онтологическим), означает, что наука не должна рассматривать сверхъестественные объяснения как таковую, но также не должна утверждать, что они ошибочны. Вместо этого следует оставить сверхъестественные объяснения вопросом личной веры за пределами науки . Методологический натурализм утверждает, что настоящая наука требует строгого соблюдения эмпирических исследований и независимой проверки как процесса надлежащей разработки и оценки объяснений наблюдаемых явлений. Отсутствие этих стандартов, аргументы авторитетных источников , предвзятые наблюдения и другие распространенные заблуждения часто упоминаются сторонниками методологического натурализма как характерные черты ненаучности, которую они критикуют.

Уверенность и наука

Научная теория эмпирическа и всегда открыта для фальсификации, если будут представлены новые доказательства. То есть ни одна теория никогда не считается строго определенной, поскольку наука принимает концепцию фаллибилизма . Философ науки Карл Поппер резко отличал истину от достоверности. Он писал, что научное знание «состоит в поиске истины», но это «не поиск достоверности ... Все человеческие знания подвержены ошибкам и, следовательно, ненадежны».

Новое научное знание редко приводит к значительным изменениям в нашем понимании. По словам психолога Кита Становича , возможно, чрезмерное использование в СМИ таких слов, как «прорыв», заставляет общественность вообразить, что наука постоянно доказывает ложность всего, что, по ее мнению, было правдой. Хотя есть такие известные случаи, как теория относительности, которые требовали полной переосмысления, это крайние исключения. Научные знания получают путем постепенного синтеза информации из различных экспериментов, проводимых разными исследователями в разных областях науки; это больше похоже на подъем, чем на прыжок. Теории различаются по степени их проверки и проверки, а также по степени их признания в научном сообществе. Например, гелиоцентрическая теория , теория эволюции , теории относительности и теории зародышевой до сих пор носит название «теорию» , хотя на практике они считаются фактическим . Философ Барри Страуд добавляет, что, хотя лучшее определение « знания » оспаривается, скептическое отношение к возможности того, что кто-то неверен, совместимо с тем, чтобы быть правильным. Следовательно, ученые, придерживающиеся правильных научных подходов, будут сомневаться в себе, даже если они узнают истину . Фаллибилизм С. С. Пирс утверждал , что запрос является борьбой , чтобы решить фактические сомнения , и что просто вздорные, словесные или гиперболическое сомнение бесполезно - но и то, что дознаватель должен попытаться достичь подлинного сомнения , а не почивать некритический здравый смысл. Он считал, что успешные науки доверяют не какой-либо одной цепочке умозаключений (не более сильной, чем ее самое слабое звено), а тросу из множества и различных аргументов, тесно связанных между собой.

Станович также утверждает, что наука избегает поиска «волшебной пули»; он избегает ошибки единственной причины . Это означает , что ученый не просил бы просто «Что за дело ...», а «Что это наиболее значимые причины из ...». Это особенно верно в более макроскопических областях науки (например, психология , физическая космология ). Исследования часто анализируют сразу несколько факторов, но они всегда добавляются к длинному списку факторов, которые наиболее важно учитывать. Например, знание деталей только генетики человека, его истории и воспитания или текущей ситуации может не объяснить поведение, но глубокое понимание всех этих переменных вместе взятых может быть очень предсказуемым.

Научная литература

Обложка первого тома научного журнала Science за 1880 г.

Научные исследования публикуются в огромном количестве научной литературы . Научные журналы сообщают и документируют результаты исследований, проведенных в университетах и ​​различных других исследовательских учреждениях, служа архивными записями науки. Первые научные журналы, Journal des Sçavans, а затем Philosophical Transactions , начали публиковаться в 1665 году. С тех пор общее количество активных периодических изданий неуклонно росло. По оценкам, в 1981 г. количество публикуемых научно-технических журналов составляло 11 500. Национальная библиотека США медицины в настоящее время индексов 5,516 журналов, содержащих статьи по темам , связанных с науками о жизни. Хотя журналы издаются на 39 языках, 91 процент проиндексированных статей публикуется на английском языке.

Большинство научных журналов охватывают одну научную область и публикуют исследования в этой области; исследование обычно оформляется в виде научной статьи . Наука стала настолько распространенной в современных обществах, что обычно считается необходимым сообщать о достижениях, новостях и амбициях ученых широким слоям населения.

Научные журналы, такие как New Scientist , Science & Vie и Scientific American, удовлетворяют потребности гораздо более широкой читательской аудитории и предоставляют нетехническое резюме популярных областей исследований, включая заметные открытия и достижения в определенных областях исследований. Научные книги вызывают интерес гораздо большего числа людей. По касательной, жанр научной фантастики , прежде всего фантастический по своей природе, привлекает воображение публики и передает идеи, если не методы, науки.

Недавние усилия по усилению или развитию связей между наукой и ненаучными дисциплинами, такими как литература или, более конкретно, поэзия , включают ресурс Creative Writing Science, разработанный Королевским литературным фондом .

Практические воздействия

Открытия в фундаментальной науке могут изменить мир. Например:

Исследовать Влияние
Статическое электричество и магнетизм (ок. 1600 г.)
Электрический ток (18 век)
Все электрические приборы, динамо-машины, электростанции, современная электроника , включая электрическое освещение , телевидение , электрическое отопление , транскраниальную магнитную стимуляцию , глубокую стимуляцию мозга , магнитную ленту , громкоговоритель , а также компас и громоотвод .
Дифракция (1665) Оптика , следовательно, оптоволоконный кабель (1840-е годы), современные межконтинентальные коммуникации , кабельное телевидение и Интернет.
Теория зародышей (1700) Гигиена , ведущая к снижению передачи инфекционных заболеваний; антитела , ведущие к методам диагностики заболеваний и таргетной противоопухолевой терапии.
Вакцинация (1798) Ведет к искоренению большинства инфекционных заболеваний в развитых странах и искоренению оспы во всем мире .
Фотоэлектрический эффект (1839 г.) Солнечные батареи (1883 г.), отсюда солнечная энергия , часы , калькуляторы и другие устройства на солнечных батареях .
Странная орбита Меркурия (1859 г.) и другие исследования,
приведшие к специальной (1905 г.) и общей теории относительности (1916 г.)
Спутниковые технологии, такие как GPS (1973), спутниковая навигация и спутниковая связь .
Радиоволны (1887) Радио стало использоваться в бесчисленных путях за пределами своих более известных областях телефонии и вещания телевидения (1927) и радио (1906) развлечений . Другие области применения - службы экстренной помощи , радар ( навигация и прогноз погоды ), медицина , астрономия , беспроводная связь , геофизика и создание сетей . Радиоволны также привели исследователей к соседним частотам, таким как микроволны , используемые во всем мире для нагрева и приготовления пищи.
Радиоактивность (1896 г.) и антивещество (1932 г.) Лечение рака (1896 г.), Радиометрическое датирование (1905 г.), ядерные реакторы (1942 г.) и оружие (1945 г.), разведка полезных ископаемых , ПЭТ-сканирование (1961 г.) и медицинские исследования (посредством изотопной маркировки ).
Рентгеновские лучи (1896) Медицинская визуализация , включая компьютерную томографию .
Кристаллография и квантовая механика (1900) Полупроводниковые устройства (1906 г.), отсюда современные вычисления и телекоммуникации, включая интеграцию с беспроводными устройствами: мобильным телефоном , светодиодными лампами и лазерами .
Пластмассы (1907) Начиная с бакелита , многих типов искусственных полимеров для многочисленных применений в промышленности и повседневной жизни.
Антибиотики (1880-е, 1928) Сальварсан , пенициллин , доксициклин и др.
Ядерный магнитный резонанс (1930-е годы) Спектроскопия ядерного магнитного резонанса (1946 г.), магнитно-резонансная томография (1971 г.), функциональная магнитно-резонансная томография (1990-е годы).

Вызовы

Кризис репликации

Кризис репликации - это продолжающийся методологический кризис, в первую очередь затрагивающий отдельные части социальных наук и наук о жизни, в котором ученые обнаружили, что результаты многих научных исследований трудно или невозможно воспроизвести или воспроизвести при последующих исследованиях, будь то независимые исследователи или первоначальные исследователи. самих себя. Кризис имеет давние корни; фраза была придумана в начале 2010-х годов как часть растущего осознания проблемы. Кризис репликации представляет собой важную часть исследований в метанауке , цель которых - улучшить качество всех научных исследований при одновременном сокращении потерь.

Границы науки, псевдонауки и мусорной науки

Область исследования или спекуляций, которая маскируется под науку в попытке заявить о легитимности, которой она не могла бы добиться иначе, иногда называют псевдонаукой , второстепенной наукой или мусорной наукой . Физик Ричард Фейнман ввел термин « наука о культе карго » для случаев, когда исследователи считают, что они занимаются наукой, потому что их деятельность внешне напоминает науку, но на самом деле ей не хватает «предельной честности», которая позволяет строго оценивать их результаты. К этим категориям могут относиться различные виды коммерческой рекламы, от шумихи до мошенничества. Наука описывается как «самый важный инструмент» для отделения обоснованных утверждений от недействительных.

Со всех сторон научных дебатов также может присутствовать элемент политической или идеологической предвзятости. Иногда исследование может быть охарактеризовано как «плохая наука», исследование, которое может иметь хорошие намерения, но на самом деле является неправильным, устаревшим, неполным или чрезмерно упрощенным изложением научных идей. Термин « нарушение научной этики » относится к ситуациям, например, когда исследователи намеренно исказили свои опубликованные данные или намеренно присвоили открытие не тому человеку.

Научное сообщество

Научное сообщество - это группа всех взаимодействующих ученых вместе с их соответствующими обществами и учреждениями.

Ученые

Ученый немецкого происхождения Альберт Эйнштейн (1879–1955) разработал теорию относительности . Он также получил Нобелевскую премию по физике в 1921 году за объяснение фотоэлектрического эффекта .

Ученые - это люди, которые проводят научные исследования для углубления знаний в интересующей области. Термин « ученый» был введен Уильямом Уэвеллом в 1833 году. В наше время многие профессиональные ученые проходят подготовку в академической среде и по окончании получают ученую степень , причем высшей степенью является докторская степень, например, доктор философии (PhD). Многие ученые делают карьеру в различных секторах экономики, таких как академические круги , промышленность , правительство и некоммерческие организации .

Ученые проявляют сильное любопытство к реальности , а некоторые ученые хотят применять научные знания на благо здоровья, нации, окружающей среды или промышленности. Другие мотивы включают признание со стороны сверстников и престиж. Нобелевской премии , широко считается престижной наградой, ежегодно присуждается тем , кто достиг научных достижений в области медицины , физики , химии и экономики .

Женщины в науке

Мария Кюри была первым человеком, удостоенным двух Нобелевских премий : по физике в 1903 году и по химии в 1911 году.

Исторически наука была областью, в которой преобладали мужчины, за некоторыми заметными исключениями. Женщины сталкивались со значительной дискриминацией в науке, так же как и в других областях общества, где доминируют мужчины, например, когда их часто отказывали в поисках работы и отказывали в признании за свою работу. Например, Кристин Лэдд (1847–1930) смогла получить степень доктора философии. программа как "К. Лэдд"; Кристин «Китти» Лэдд выполнила все требования в 1882 году, но получила ученую степень только в 1926 году после карьеры, которая охватывала алгебру логики (см. Таблицу истинности ), цветовое зрение и психологию. Ее работа предшествовала выдающимся исследователям, таким как Людвиг Витгенштейн и Чарльз Сандерс Пирс . Достижения женщин в науке объясняются игнорированием их традиционной роли чернорабочих в домашней сфере .

В конце 20-го века активный набор женщин и устранение институциональной дискриминации по признаку пола значительно увеличили число женщин-ученых, но в некоторых областях сохраняется значительное гендерное неравенство; в начале 21 века более половины новых биологов составляли женщины, а 80% докторских степеней по физике получают мужчины. В начале 21 века женщины в Соединенных Штатах получили 50,3% степеней бакалавра, 45,6% степеней магистра и 40,7% докторов наук в области науки и техники. Они получили более половины ученых степеней в области психологии (около 70%), социальных наук (около 50%) и биологии (около 50–60%), но менее половины ученых степеней в области физических наук, наук о Земле, математики, инженерия и информатика. Выбор образа жизни также играет важную роль в вовлечении женщин в науку; женщины с маленькими детьми на 28% реже занимают штатные должности из-за проблем с балансом работы и личной жизни, а интерес женщин-аспирантов к карьере в области исследований резко снижается в течение обучения в аспирантуре, в то время как интерес их коллег-мужчин остается неизменным .

Научные общества

Физики перед зданием Королевского общества в Лондоне (1952 г.)

Образованные общества для общения и продвижения научной мысли и экспериментов существуют с эпохи Возрождения . Многие ученые принадлежат к образованному обществу, которое продвигает их научную дисциплину , профессию или группу смежных дисциплин. Членство может быть открытым для всех, может потребовать обладания некоторыми научными достижениями или может быть честью, присужденной избранием. Большинство научных обществ являются некоммерческими организациями , а многие - профессиональными ассоциациями . Их деятельность обычно включает проведение регулярных конференций для презентации и обсуждения результатов новых исследований, а также публикацию или спонсирование академических журналов по своей дисциплине. Некоторые также действуют как профессиональные организации , регулируя деятельность своих членов в общественных интересах или коллективных интересах членов. Ученые- социологи науки утверждают, что научные общества имеют ключевое значение, и их формирование способствует появлению и развитию новых дисциплин или профессий.

Профессионализация науки, начавшаяся в 19 веке, отчасти стала возможной благодаря созданию выдающихся академий наук в ряде стран, таких как итальянская Академия Линчеи в 1603 году, Британское королевское общество в 1660 году, Французская Академия наук в г. 1666, американская Национальная академия наук в 1863 году, немецкий кайзер Вильгельм институт в 1911 году, и китайской академии наук в 1928 году международных научных организаций, таких как Международный совет по науке , с тех пор были созданы для содействия сотрудничеству между научным сообщества разных народов.

Наука и общественность

Научная политика

Глобальный научный, политический и деловой форум Организации Объединенных Наций по окружающей среде в Найроби, Кения (2017 г.)

Научная политика - это область государственной политики, связанная с политикой, которая влияет на поведение научного предприятия, включая финансирование исследований , часто во исполнение других целей национальной политики, таких как технологические инновации для содействия разработке коммерческих продуктов, разработки оружия, здравоохранения и мониторинг окружающей среды. Научная политика также относится к применению научных знаний и консенсуса для разработки государственной политики. Таким образом, научная политика касается всей области вопросов, связанных с естественными науками. В соответствии с государственной политикой, ориентированной на благополучие своих граждан, цель научной политики состоит в том, чтобы рассмотреть, как наука и технологии могут наилучшим образом служить обществу.

Государственная политика на протяжении тысячелетий влияла на финансирование общественных работ и науки, особенно в цивилизациях с высокоорганизованными правительствами, таких как имперский Китай и Римская империя . Выдающиеся исторические примеры включают Великую Китайскую стену , строительство которой было завершено в течение двух тысячелетий при государственной поддержке нескольких династий , и Гранд-канал реки Янцзы , грандиозный подвиг гидротехники, начатый Суньшу Ао (孫叔敖 7 век до н.э. ), Симэнь Бао (西門豹 V в. До н. Э.) И Ши Чи (IV в. До н. Э.). Это сооружение датируется 6 веком до нашей эры при династии Суй и используется до сих пор. В Китае такие поддерживаемые государством инфраструктурные и научно-исследовательские проекты относятся, по крайней мере, ко временам моистов , которые вдохновляли изучение логики в период Сотни школ мысли и изучение оборонительных укреплений, таких как Великая китайская стена во время период Воюющих царств .

Государственная политика может напрямую влиять на финансирование капитального оборудования и интеллектуальной инфраструктуры для промышленных исследований, предоставляя налоговые льготы тем организациям, которые финансируют исследования. Ванневар Буш , директор Управления научных исследований и разработок правительства Соединенных Штатов, предшественник Национального научного фонда , написал в июле 1945 года, что «наука - это должная забота правительства».

Финансирование науки

Научно-промышленная исследовательская организация (CSIRO) Главная Энтомология Строительство в Австралии

Научные исследования часто финансируются в рамках конкурентного процесса, в ходе которого оцениваются потенциальные исследовательские проекты, и только наиболее перспективные получают финансирование. Такие процессы, которыми управляет правительство, корпорации или фонды, выделяют скудные средства. Общее финансирование исследований в большинстве развитых стран составляет от 1,5% до 3% ВВП . В ОЭСР около двух третей исследований и разработок в научно-технических областях выполняются промышленностью, а 20% и 10% соответственно - университетами и правительством. Доля государственного финансирования в некоторых отраслях выше, и оно доминирует в исследованиях в области социальных и гуманитарных наук . Точно так же, за некоторыми исключениями (например, биотехнология ), правительство выделяет большую часть средств на фундаментальные научные исследования . Многие правительства создали специальные агентства для поддержки научных исследований. Выдающиеся научные организации включают Национальный научный фонд в США , Национальный совет по научным и техническим исследованиям в Аргентине, Организацию научных и промышленных исследований Содружества (CSIRO) в Австралии, Национальный центр научных исследований во Франции, Общество Макса Планка и Deutsche. Forschungsgemeinschaft в Германии и CSIC в Испании. В коммерческих исследованиях и разработках все корпорации, кроме наиболее ориентированных на исследования, уделяют больше внимания краткосрочным возможностям коммерциализации, а не идеям или технологиям « голубого неба » (например, ядерному синтезу ).

Осведомленность общества о науке

Выставка динозавров в Хьюстонском музее естествознания

Осведомленность общественности о науке относится к взглядам, поведению, мнениям и деятельности , которые составляют отношения между наукой и широкой общественностью. Он объединяет различные темы и мероприятия, такие как научное общение , научные музеи , научные фестивали , научные ярмарки , гражданская наука и наука в популярной культуре . Социологи разработали различные метрики для измерения общественного понимания науки, такие как фактическое знание, самооценочное знание и структурное знание.

Научная журналистика

Средства массовой информации сталкиваются с рядом факторов давления, которые могут помешать им точно описать конкурирующие научные утверждения с точки зрения их авторитета в научном сообществе в целом. Чтобы определить, какой вес придавать разным сторонам в научных дебатах, может потребоваться значительный опыт в этом вопросе. Немногие журналисты обладают настоящими научными знаниями, и даже побежденные репортеры, которые много знают об определенных научных проблемах, могут не знать о других научных проблемах, которые их внезапно просят осветить.

Политизация науки

Академические исследования научного согласия по вопросам глобального потепления, вызванного деятельностью человека, среди экспертов по климату (2010-2015 гг.) Отражают, что уровень консенсуса коррелирует с опытом в области климатологии. Исследование 2019 года показало, что научный консенсус составляет 100%. Результаты контрастируют с политическими спорами по этому вопросу , особенно в Соединенных Штатах .

Политизация науки происходит, когда правительство , бизнес или группы поддержки используют юридическое или экономическое давление, чтобы повлиять на результаты научных исследований или на то, как они распространяются, сообщаются или интерпретируются. Многие факторы могут действовать как грани политизации науки, такие как популистский антиинтеллектуализм , предполагаемые угрозы религиозным убеждениям, постмодернистский субъективизм и страх за интересы бизнеса. Политизация науки обычно достигается, когда научная информация представлена ​​таким образом, чтобы подчеркнуть неопределенность, связанную с научными данными. Для привлечения большего внимания к взглядам, опровергнутым научными данными, использовались такие тактики, как изменение разговора, непризнание фактов и использование сомнений в научном консенсусе . Примеры вопросов , которые вовлекали политизации науки включают глобальное потепление споры , последствия для здоровья пестицидов , а также воздействие на здоровье табака .

Смотрите также

Примечания

использованная литература

Процитированные работы

дальнейшее чтение

внешние ссылки

Публикации

Ресурсы