第八十章番外18

科学[kēxué]

认识宇宙的实践方法

本词条是多义词，共3个义项

科学（Science）是一个建立在可检验的解释和对客观事物的形式、组织等进行预测的有序知识系统，是已系统化和公式化了的知识。

根据科学反映对象的领域，主要分为自然科学、社会科学、思维科学、形式科学和交叉学科。

中文名

科学

外文名

Science

分支

自然科学、社会科学、思维科学、形式科学和交叉学科

基础

公理化

快速

导航

发展沿革科学分支科学研究数学与形式科学科学哲学科学文献基础科学挑战科学界科学政策科学资助科学参与科学分类图表

定义

科学是一个建立在可检验的解释和对客观事物的形式、组织等进行预测的有序的知识系统，是已系统化和公式化了的知识。其对象是客观现象，内容是形式化的科学理论，形式是语言，包括自然语言与数学语言。

现代科学通常分为三个主要分支，自然科学（例如：生物学，化学和物理学等），研究个人和社会的社会科学（例如经济学，心理学和社会学），以及研究抽象概念的形式科学（例如逻辑，数学，计算机科学）。但形式科学是否真正构成一门科学是有分歧的，因为它们不依赖经验证据。另外，将现有科学知识用于工程和医学等实际目的的学科被称为应用科学。

科学基于研究，通常在学术或研究机构以及政府机构和公司中进行。科学研究的通过开发商业产品，军备，医疗保健产品和进行环境保护来影响企业和国家的科学政策。[1]

好莱坞，你是不是对科学有什么误会？

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发展沿革

起源

科学的最早的起源可以追溯到古埃及和两河流域（3500左右到公元前3000）。他们贡献了数学，天文学和医学，使希腊进入了古典时代的自然哲学，从而正式尝试在物质世界的基础上解释事件的自然原因。因为罗马帝国的灭亡，所以在中世纪的早期（400至1000CE）希腊知识在西欧荡然无存，但这些文化在被保存在穆斯林世界中。从10世纪到13世纪，希腊作品的复兴和西欧和对伊斯兰的自然哲学的研究恢复了“自然哲学”，16世纪开始的科学革命所转变了科学研究的方式，这样的科学方法很快就起到更大的作用。直到19世纪，许多的机构和专业的科学功能初见端倪，在这个时代而“自然哲学”也向“自然科学”转变。

10个问题测试出科学水平，你能回答几个？

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早期发展

主条目：早期文化中的科学史

在古代近东地区，“科学”和“自然”这两个词都不是概念理论的一部分。古代的美索不达米亚人利用有关各种天然化学物质的特性的知识来制造陶器，彩陶，玻璃，肥皂，金属，石灰石膏和防水材料；他们还研究动物生理，解剖学和行为以达到占卜的目的并为他们的占星术研究记录了天文物体的运动。美索不达米亚对医学浓厚的兴趣和最早的医疗处方，出现在苏美尔人的过程中第三王朝乌尔。尽管如此，美索不达米亚人似乎对仅出于收集信息的目的而收集有关自然界的信息几乎没有兴趣并且主要只研究具有明显实际应用或与他们的宗教系统有直接关联的科学学科。[2]

前轴心时代之美索不达米亚文明

古典科学

主要文章：古典科学史

另请参阅：自然（哲学）

在古典时期，没有真正的古代类似现代科学家。取而代之的是，受过良好教育的，通常是上流社会的，几乎都是男性的个体，只要有时间，就对自然进行各种调查。在前苏格拉底哲学家发明或发现“自然”（古希腊的修辞学）概念之前，倾向于用相同的词语来描述植物的自然“生长方式”，以及例如某个部落崇拜特定神灵的“方式”。由于这个原因，据称这些人是严格意义上的第一批哲学家，也是第一批清楚区分“自然”和“习俗”的人。自然哲学的前体自然科学，从而对其进行区分自然与东西是真正为每个社区的知识，和专业追求这种知识的名字是理念-第一个哲学家的境界-物理学家。他们主要是投机者或理论家，对天文学特别感兴趣。相反，试图用自然模仿性质（手腕或知识技术，希腊技艺）是由古典科学家更适合自己的兴趣看到工匠较低的社会阶层。

早期希腊哲学家中的米利都学派，这是由创立米利都的泰勒斯，后来由他的继任者继续阿那克西曼德和阿那克西米尼，是第一个试图解释自然现象，而不依靠超自然的。在毕达哥拉斯学派制定了复数哲学和显著数学科学的发展做出了贡献。的原子的理论是由希腊哲学家开发留基伯和他的学生德cri克利特。希腊医生希波克拉底建立了系统医学科学的传统，被称为“医学之父”。

苏格拉底在早期哲学科学史上的一个转折点是苏格拉底将哲学应用于人类事务研究的例子，包括人类本性，政治共同体的本质以及人类知识本身。柏拉图对话记录的苏格拉底式方法是消除假设的一种辩证方法：通过不断地识别和消除那些导致矛盾的假设，可以找到更好的假设。这是对苏菲派强调修辞学的一种反应。苏格拉底式方法搜索可塑造信念的一般，普遍持有的真理，并对其进行审查，以确定它们与其他信念的一致性。苏格拉底批评老式的物理学研究过于投机，缺乏自我批评。用他的道歉之词来说，苏格拉底后来被指控腐败雅典的青年，因为他“不相信国家所信仰的神灵，而相信其他新的精神生命”。苏格拉底驳回了这些主张，但被判处死刑。

亚里士多德后来创建了系统的目的论哲学程序：运动和变化被描述为根据事物的类型来实现事物中已经存在的潜力。在他的物理学中，太阳围绕地球旋转，许多事物都将它作为人类的本性之一。每个事物都有一个正式的原因，一个最终的原因，并在一个不动的推动者的宇宙秩序中发挥作用。苏格拉底主义者还坚持认为，应使用哲学来考虑人类最佳生活方式的实际问题（亚里斯多德的研究分为伦理学和政治哲学）。）。亚里士多德坚持认为，人“以某种方式得出定罪，并且确定性地依据的第一项原则是确定的”时，科学地知道一件事。

亚里士多德

希腊天文学家萨摩斯岛的阿里斯塔克斯（Aristarchus，公元前310-230年）率先提出了以太阳为中心的宇宙模型，其中以太阳为中心，所有行星都围绕它运行。Aristarchus的模型被广泛拒绝，因为它被认为违反了物理定律。本发明人及数学家锡拉丘兹的阿基米德作出了重大贡献的开始演算和有时被记为它的发明者，虽然他的原演算缺少几个限定的特征。普林尼是一位罗马作家和博物学家，他撰写了一部开创性的百科全书《自然史》，涉及历史，地理，医学，天文学，地球科学，植物学和动物学。古代的其他科学家或原型科学家有Theophrastus，Euclid，Herophilos，Hipparchus，Ptolemy和Galen。[3]

中世纪科学

更多信息：拜占庭科学，中世纪伊斯兰世界的科学和中世纪的欧洲科学

由于崩溃的西方罗马帝国由于移植期间的智力下降发生在欧洲的400S西部。相比之下，拜占庭帝国抵抗入侵者的攻击，并在学习后得以保存和改进。500年代的拜占庭学者JohnPhiloponus对亚里士多德的物理学教学提出了质疑，并指出了其缺陷。约翰·JohnPhiloponus）对亚里士多德物理学原理的批评为中世纪学者以及十世纪后的科学革命期间的伽利略加利利（GalileoGalilei）带来了灵感，在论证为什么亚里士多德物理学存在缺陷的情况下，他广泛引用了Philoponus的著作。

在上古晚期和中世纪早期，使用亚里士多德式的方法来查询自然现象。亚里斯多德的四个原因规定必须回答四个“为什么”问题，以便科学地解释事物。在西罗马帝国陷落和周期性的政治斗争期间，一些古老的知识丢失了，或者在某些情况下被掩盖了。但是，科学的一般领域（或所谓的“自然哲学”）和来自古代世界的许多常识仍通过塞维利亚的伊斯多尔（Isidore）等早期拉丁文百科全书作家的著作得以保留。但是，亚里士多德的原始文本最终在西欧丢失了，只有柏拉图的一部文本广为人知，即蒂迈乌斯（Timaeus），这是唯一的柏拉图式对话，也是少数几本古典自然哲学的原始作品之一，可供拉丁读者在中世纪早期。在此期间获得影响的另一项原创作品是托勒密的Almagest，其中包含对太阳系的地心描述。

在上古晚期，拜占庭帝国保存了许多希腊古典文字。许多叙利亚语翻译是由诸如Nestorians和Monophysites之类的组织完成的。当他们在哈里发时代将希腊古典文本翻译成阿拉伯语时，他们发挥了作用，在此期间，许多类型的古典学习得以保留，并在某些情况下得到了改善。此外，邻近的萨桑帝国（SassanidEmpire）建立了贡德沙普医学学院，希腊，叙利亚和波斯的医生在6世纪和7世纪建立了古代世界最重要的医学中心。

在智慧之家成立于阿巴斯-era巴格达，伊拉克，哪里伊斯兰研究亚里士多德蓬勃发展。肯迪（801-873）是第一个穆斯林的逍遥哲学家，并知道他的努力，引进希腊和希腊哲学的阿拉伯世界。在伊斯兰黄金时代，从这个时间，直到兴盛蒙古人入侵的13世纪。伊本·海瑟姆（Alhazen）以及他的前任伊本·萨尔（IbnSahl）熟悉托勒密（Ptolemy）的光学，并使用实验来获取知识。Alhazen反对托勒密的视觉理论，但未对亚里士多德的形而上学作出任何相应的改变。此外，波斯人阿维森纳（Alvica）和阿尔拉齐（Al-Razi）等医生和炼金术士还极大地发展了医学科学，前者撰写了《医学佳能》，该医学百科全书一直使用到18世纪，后者发现了多种化合物，例如酒精。阿维森纳的佳能被认为是医学上最重要的出版物之一，它们都使用临床试验和实验来支持其主张，对实验医学的实践做出了重大贡献。

伊本·海瑟姆

在古典时期，希腊人和罗马人的禁忌意味在古代通常禁止解剖，但在中世纪却发生了变化：博洛尼亚的医学老师和学生开始打开人体，而蒙迪诺·德·洛齐（MondinodeLuzzi，约1275–1326年）基于人类解剖的第一本已知的解剖学教科书。

到十一世纪，欧洲大部分地区已成为基督教徒。君主制更加强大；边界恢复；进行了技术发展和农业创新，从而增加了粮食供应和人口。另外，古典希腊文本开始从阿拉伯文和希腊文翻译成拉丁文，从而在西欧引起了更高水平的科学讨论。

到1088年，欧洲第一所大学（博洛尼亚大学）从其书记处诞生。对拉丁语翻译的需求增加了（例如，托莱多翻译学校）；西欧人开始收集不仅以拉丁文书写的文本，而且还收集来自希腊语，阿拉伯语和希伯来语的拉丁语翻译。Alhazen的《光学手册》的手抄本也在1240年之前在欧洲传播，通过合并到Vitello'sPerspectiva中得到证明。阿维森纳的佳能被翻译成拉丁文。特别是亚里斯多德，托勒密，和欧几里得，在智慧的房屋，并在保存的拜占庭帝国，被寻找之中天主教学者。古代典籍的涌入造成了12世纪的文艺复兴和合成的蓬勃天主教和亚里士多德称为士林在西欧，成为一个新的科学地理中心。在此期间进行的实验应理解为仔细观察，描述和分类的过程。这个时代的一位杰出科学家是罗杰·培根。当炼金术对包括直接观察和精心记录的实验的关注逐渐增加时，学问论者非常重视启示和辩证推理，并在接下来的几个世纪中逐渐失宠。[4]

文艺复兴和早期现代科学

主条目：科学革命

光学的新发展在文艺复兴初期就发挥了作用，既挑战了长期以来关于感知的形而上学观念，也促进了诸如暗箱照相机和望远镜等技术的改进和发展。在我们现在所知的文艺复兴开始之前，罗杰·培根，维泰罗和约翰·佩克汉姆各自建立了一个因果链上的学术本体，该因果链始于对亚里士多德的个体和普遍形式的感觉，感知和最终认识。开发并研究了后来称为透视主义的视觉模型。由文艺复兴时期的艺术家创作。该理论仅使用亚里士多德的四个原因中的三个：形式，物质和最终原因。

在十六世纪，哥白尼制定了日心说不像太阳系模型地心说的托勒密的天文学大成。这是基于一个定理，即随着行星的球距运动中心越来越远，行星的轨道周期会更长，他发现这与托勒密的模型不符。

开普勒（Kepler）等人对“眼睛的唯一功能就是感知”这一概念提出了挑战，并将光学的主要焦点从眼睛转移到了光的传播上。开普勒将眼睛建模为一个充满水的玻璃球，在它的前面开有一个小孔以对入瞳进行建模。他发现从场景的单个点发出的所有光线都在玻璃球体背面的单个点处成像。光学链终止于眼睛后部的视网膜。开普勒因发现开普勒行星运动定律而改进哥白尼的日心模型而闻名。开普勒并没有拒绝亚里斯多德的形而上学，并将他的作品描述为对亚里士多德的追求。领域的和谐。

伽利略（Galileo）创新地利用了实验和数学。然而，在教皇乌尔班八世祝福伽利略写哥白尼体系后，他遭到迫害。伽利略曾使用教皇的论点，并将其放在“关于两个主要世界体系的对话”的作品中，以简朴的口吻表达出来，这极大地冒犯了城市八世。

伽利略

在北欧，印刷机的新技术被广泛用于发表许多论点，其中包括一些与当代自然观念大相径庭的论点。勒内·笛卡尔（RenéDescartes）和弗朗西斯·培根（FrancisBacon）发表了支持非亚里士多德科学的新型哲学观点。笛卡尔强调个人思想，并主张应使用数学而非几何来研究自然。培根强调实验比沉思更为重要。培根进一步质疑亚里士多德关于形式因果和最终因果的概念，并提出了这样一种观念，即科学应该研究“简单”性质（例如热）的定律，而不是假设存在任何特定性质或“形式原因”。对于每种复杂类型的事物，这种新科学开始将自己视为描述了“自然法则”。这种对自然研究的更新方法被认为是机械的。培根还指出，科学应该首次针对实用的发明为了改善整个人类的生活。[5][6]

启蒙时代科学

主条目：启蒙时代

作为启蒙时代的先驱，艾萨克·牛顿（IsaacNewton）和戈特弗里德·威廉·莱布尼兹（GottfriedWilhelmLeibniz）成功地开发了一种新的物理学，现在称为古典力学，可以通过实验加以证实并使用数学进行解释（牛顿（Newton，1687年），《自然哲学》，《数学原理》）。莱布尼茨也纳入条款从亚里士多德物理学，但是现在新的非目的论的方式使用，例如，“能源”和“潜力”（亚里士多德“现代版本energeia和potentia“）。这暗示着对象的观点发生了变化：亚里士多德曾指出对象具有可以实现的某些先天目标，现在这些对象被认为没有先天目标。按照弗朗西斯·培根的风格，莱布尼兹假定不同类型事物都按照相同的自然规律进行工作，每种事物都没有特殊的形式或最终原因在此期间，“科学”一词逐渐变得更常用于指代一种类型对某种知识，尤其是自然知识的追求，其含义与旧术语“自然哲学”非常接近。

牛顿

在这段时间里，科学的既定目的和价值开始产生财富和发明，从物质主义的意义上讲，人类拥有更多的食物，衣服和其他东西，从而可以改善人类的生活。用培根的话说，“科学的真正合法目标是赋予人类生活以新的发明和财富”，他劝阻科学家们追求无形的哲学或精神观念，他认为，除了“烟熏味”之外，人类对幸福的贡献不大。微妙，崇高或令人愉悦的猜测”。

启蒙运动时期的科学主要由科学团体和学术机构主导，它们已取代大学成为科学研究和发展的中心。社会和学术机构也是科学专业成熟的支柱。另一个重要的发展是科学在越来越多的文盲人群中普及。哲学家引入了公众对许多科学理论，特别是通过百科全书和普及Newtonianism通过伏尔泰以及由沙特莱侯爵夫人，牛顿的法国翻译原理。

一些历史学家将18世纪标记为科学史上的枯燥时期;然而，本世纪在医学，数学和物理学的实践中取得了重大进步。生物分类学的发展;对磁和电的新认识;化学作为一门学科的成熟，奠定了现代化学的基础。

启蒙哲学家选择了科学先驱者的短暂历史（主要是伽利略，博伊尔和牛顿）作为将自然和自然法则的奇异概念应用到当今每个物理和社会领域的指导和保证者。在这方面，历史的教训和基于它的社会结构可以被抛弃。[7]

19世纪科学

十九世纪是科学史上一个特别重要的时期，因为在这个时代，当代现代科学的许多显着特征开始成形，例如：生命科学和物理科学的转变，精密仪器的频繁使用，诸如“生物学家”，“物理学家”，“科学家”；逐渐摆脱过时的标签，例如“自然哲学”和“自然历史”，研究自然科学的人的专业化程度提高，导致业余自然主义者的减少，科学家在社会的许多方面，许多国家的经济扩张和工业化中获得了文化权威，大众科学著作和科学期刊的出现。

在19世纪初期，约翰·道尔顿（JohnDalton）提出了现代原子理论，该理论基于德cri克利特（Democritus）最初的被称为原子的不可分割粒子的思想。

无论约翰·赫歇尔和威廉·惠威尔系统化方法：后者创造了这个词的科学家。当查尔斯·达尔文发表《物种起源》时，他将进化论确立为对生物复杂性的普遍解释。他的自然选择理论为物种的起源提供了自然的解释，但是一个世纪之后才被广泛接受。

达尔文

定律能量守恒，动量守恒和质量守恒提出了一个非常稳定的宇宙，有可能是资源的损失小。然而，随着蒸汽机的出现和工业革命的发展，人们越来越认识到，物理学中定义的所有形式的能量都不是同等有用的：它们不具有相同的能量质量。这种认识导致了热力学定律的发展，在该定律中，宇宙的自由能一直在下降：封闭的宇宙的熵随时间增加。

该电磁理论还成立于19世纪，并提出其不能轻易使用牛顿框架来回答新问题。允许原子解构的现象是在19世纪的最后十年发现的：X射线的发现激发了放射性的发现。第二年发现了第一个亚原子粒子，即电子。[8]

20世纪科学

爱因斯坦的相对论和发展量子力学导致替代经典力学与包含两个部分描述不同类型的自然事件的新物理。

爱因斯坦

在本世纪上半叶，抗生素和人造肥料的发展使全球人口增长成为可能。同时，发现了原子及其核的结构，从而释放了“原子能”（核能）。此外，本世纪战争激发了对技术创新的广泛使用，从而引发了运输（汽车和飞机）革命，洲际弹道导弹的发展，太空竞赛和核军备竞赛。

DNA的分子结构是在1953年发现的。1964年发现了宇宙微波背景辐射，导致了对宇宙稳态理论的反对，而反对了乔治·勒梅特（GeorgesLemaître）的大爆炸理论。

在本世纪下半叶，航天技术的发展使得对天体的其他物体（包括登月载人降落）进行了首次天文学测量。太空望远镜导致了天文学和宇宙学的众多发现。

在20世纪后半叶，集成电路的广泛使用与通信卫星的结合引发了信息技术的革命，以及包括智能手机在内的全球互联网和移动计算的兴起。对长的，因果关系交织在一起的大量系统化和大量数据的需求导致了系统理论和计算机辅助科学建模领域的兴起，这些领域部分基于亚里士多德范式。

臭氧消耗，酸化，富营养化和气候变化等有害环境问题在同一时期引起了公众的关注，并引起了环境科学和环境技术的兴起。[9]

21世纪科学

在人类基因组计划于2003年完成，确定核苷酸碱基对组成的人DNA序列，以及识别和映射所有的人类基因组的基因。诱导多能干细胞于2006年开发，这项技术可使成体细胞转化为能够产生体内发现的任何细胞类型的干细胞，这在再生医学领域可能具有极其重要的意义。

随着2012年希格斯玻色子的发现，发现了由粒子物理学标准模型预测的最后一个粒子。2015年，首次观测到了一个世纪前通过广义相对论预测的引力波。[10]

科学分支

现代科学通常分为三个主要分支，包括自然科学，社会科学和形式科学。这些分支中的每一个都包含各种专业的但相互重叠的科学学科，这些学科通常拥有自己的术语和专业知识。自然科学和社会科学都是经验科学因为它们的知识基于经验观察，并且能够由在相同条件下工作的其他研究人员检验其有效性。

还有一些使用科学的紧密相关学科，例如工程学和医学，有时被称为应用科学。

自然科学

基于对观测和实验的经验证据，对自然现象的描述，预测和理解。它可以分为两个主要分支：生命科学（或生物科学）和物理科学。物理学分为物理，化学，天文学和地球科学等分支。这两个分支可以进一步划分为更专业的学科。现代自然科学的继任者的自然哲学开始于古希腊。伽利略（Galileo），笛卡尔（Descartes），培根（Bacon）和牛顿（Newton）讨论了使用更具数学性和更具实验性的方法所带来的好处。

现代天文学已经发展成为观测全电磁波段的科学.

尽管如此，在自然科学中，经常被忽视的哲学观点，猜想和预设仍然是必需的。包括发现科学在内的系统数据收集是自然历史的成功，它是在16世纪通过对植物，动物，矿物质等进行描述和分类而出现的。今天，“自然史”提出了针对大众的观察描述。[11]

社会科学

包括但不限于人类学，考古学，传播学，经济学，历史，人文地理学，法理学，语言学，政治学，心理学，公共卫生和社会学。

敦煌莫高窟考古

社会科学家可能会采用各种哲学理论研究个人和社会。例如，实证主义社会科学家使用类似于自然科学的方法作为理解社会的工具，因此以更严格的现代意义来定义科学。相比之下，诠释主义的社会科学家可能会使用社会批判或象征性解释，而不是构建经验可证伪的理论，从而从广义上看待科学。在现代学术实践中，研究人员经常采用多种方法折衷（例如，通过将定量研究和定性研究相结合）。期限”社会研究”也获得了一定程度的自主权，因为来自各个学科的实践者分享了其目标和方法。[12]

形式科学

涉及形式系统的研究

它包括数学，系统理论和理论计算机科学。依靠对知识领域的客观，认真和系统的研究，形式科学与其他两个分支具有相似之处。但是，它们与经验科学不同，因为它们完全依靠演绎推理，而无需经验证据来验证其抽象概念。

大数据,云计算,人工智能

因此，形式科学是先验的学科，因此，对于它们是否真正构成一门科学存在分歧。然而，形式科学在经验科学中起着重要作用。例如，微积分最初是为了理解物理学中的运动而发明的。严重依赖数学应用的自然科学和社会科学包括数学物理学，数学化学，数学生物学，数学金融和数学经济学。[13][14]

下表总结了科学分支之间的关系[15]

基础

逻辑;数学;统计；信息科学

物理;化学;生物学;地球科学;太空科学

经济学;政治学;社会学

应用

计算机科学

工程学;农业科学;医学

管理学;法理学;教育学

科学研究

科学研究可以被标记为基础研究或应用研究。基础研究是对知识的搜索，而应用研究是对使用此知识的实际问题的解决方案的搜索。

尽管一些科学研究是针对特定问题的应用研究，但我们的很多理解来自于好奇心驱动的基础研究。这导致了技术进步的选择是计划外的，甚至有时是无法想象的。这是迈克尔·法拉第（MichaelFaraday）提出的，据称是在回答“基础研究的用途是什么？”这一问题时。他回答说：“先生，新生婴儿有什么用？”。例如，研究红光对人眼的影响杆状细胞似乎没有任何实际用途；最终，发现我们的夜视不受红灯困扰，将导致搜索和救援团队（除其他外）在喷气式飞机和直升机的驾驶舱中采用红灯。最后，即使基础研究也可能发生意想不到的变化，并且在某种意义上建立了利用运气的科学方法。[16]

科学研究涉及使用科学方法，该方法旨在以可再现的方式客观地解释自然事件。

提出了一种解释性的思想实验或假设作为解释，使用诸如简约（也称为“奥卡姆剃刀”）之类的原理进行解释，并且通常被期望寻求一致性-与与该现象相关的其他公认事实非常吻合。这个新的解释被用来作伪造通过实验或观察可以测试的预测。预测应在进行确认实验或观察之前发布，以证明没有发生篡改。违反预测是进步的证据。这部分是通过对自然现象的观察来完成的，但也可以通过尝试在受控条件下模拟自然事件的实验来完成，该条件适用于该学科（在观测科学中，如天文学或地质学方面，预测的观测结果可能会代替受控实验）。实验在科学中尤其重要，它有助于建立因果关系（避免相关谬误）。[17]

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如果假设不令人满意，则将其修改或丢弃。如果假设在测试中幸存下来，则可能会被科学理论的框架，描述某些自然现象行为的逻辑推理，自洽模型或框架所采用。理论通常描述比假设更广泛的现象集的行为。通常，大量假设可以通过一个理论在逻辑上绑定在一起。因此，理论是一种解释各种其他假设的假设。在这种情况下，理论是根据与假设相同的大多数科学原理制定的。除了检验假设外，科学家还可能生成模型一种尝试以逻辑，物理或数学表示来描述或描述现象，并基于可观察到的现象生成可以检验的新假设的尝试。[18]

在进行实验以检验假设时，科学家可能会偏爱一个结果而不是另一个结果，因此确保整个科学能够消除这种偏见非常重要。这可以通过仔细的实验设计，透明性以及对实验结果以及任何结论的全面同行评审过程来实现。在宣布或发表实验结果之后，对于独立研究人员来说，通常的做法是仔细检查研究的进行方式，并通过进行类似的实验来确定结果的可信度。。从整体上讲，科学方法可以解决问题，同时最大限度地减少主观偏见对用户的影响（尤其是确认偏见）。[19]

可验证性：约翰·兹曼（JohnZiman）指出，主体间的可验证性是所有科学知识创造的基础。Ziman展示了科学家如何跨世纪识别彼此的模式；他称这种能力为“知觉感知”。然后，他做出明智的决定，达成共识，成为可靠知识的试金石。[20][21]

数学与形式科学

在自然科学和社会科学中，数学对于假说，理论和定律的形成至关重要。例如，它用于定量科学建模中，可以生成新的假设和要测试的预测。它也广泛用于观察和收集测量值。统计学是数学的一个分支，用于汇总和分析数据，从而使科学家能够评估其实验结果的可靠性和可变性。

数学建模

计算科学运用计算能力来模拟现实世界的情况，从而使人们对科学问题的理解比单纯的形式数学能够更好地理解。根据工业和应用数学协会的说法，计算在提升科学知识方面与理论和实验同等重要。[22][13][23][24]

科学哲学

科学家通常理所当然地认为需要一套基本假设来证明科学方法的合理性：（1）所有理性观察者都有一个客观的现实；（2）这一客观现实受自然法则支配；（3）这些规律可以通过系统的观察和实验来发现。科学哲学寻求对这些基本假设的含义以及它们是否有效的深刻理解。[25]

科学理论应该并且确实代表形而上学的现实的信念被称为现实主义。它可以与反现实主义形成鲜明对比，后者认为科学的成功并不取决于它对诸如电子之类的不可观察实体的准确性。反现实主义的一种形式是理想主义，即认为思想或意识是最基本的本质，并且每个思想都产生自己的现实的信念。在理想主义的世界观中，对一个人的思想是正确的，而对其他人的思想则不一定是正确的。[26]

亚里士多德的哲学思想

科学哲学有不同的思想流派。最流行的位置是经验主义，其中认为知识是由涉及观察一个过程，科学理论从这样的观察归纳的结果而创建。经验主义通常包含归纳主义，这是一种试图解释人类可以通过有限数量的观察来证明通用理论得以证明的立场，因此可以使用有限数量的经验证据来证实科学理论。这是必要的，因为这些理论所做的预测数目是无限的，这意味着无法使用演绎逻辑从有限的证据中得知它们只要。存在经验主义的许多版本，主要是贝叶斯主义和假设推论方法。[27]

经验主义与理性主义形成了鲜明的对比，理性主义最初与笛卡尔有关，后者认为知识是人类的智慧而不是观察所创造的。批判理性主义是一种形成鲜明对比的20世纪科学方法，最初是由奥地利-英国哲学家卡尔·波普尔（KarlPopper）定义的。波普尔拒绝经验主义描述理论与观察之间联系的方式。他声称理论不是由观察产生的，而是根据理论进行观察的，而理论受观察影响的唯一途径是与观察发生冲突。Popper建议用可证伪性代替可证性作为科学理论的里程碑，并用证伪代替归纳法作为经验方法。波普尔进一步声称，实际上只有一种普遍的方法，不是专门针对科学的：批评，反复试验的消极方法。它涵盖了人类思想的所有产品，包括科学，数学，哲学和艺术。[28][29]

英国哲学家和医师约翰·洛克

工具主义的另一种方法俗称“闭嘴与乘法”强调了理论作为解释和预测现象的工具的效用。它把科学理论视为黑盒子，只有它们的输入（初始条件）和输出（预测）是相关的。结果，理论实体和逻辑结构被认为是应该被简单忽略的东西，科学家们不应对此大惊小怪（请参阅量子力学的解释）。接近工具主义的是建构主义经验主义，根据这种经验主义，科学理论成功的主要标准是它关于可观察实体的说法是否真实。[30][31]

托马斯·库恩（ThomasKuhn）认为，观察和评估过程是在范式中进行的，范式是世界上逻辑上一致的“肖像”，与从框架中进行的观察一致。他将范式科学描述为在范式内进行观察和“解谜”的过程，而革命科学是在范式转换中一个范式超越另一个范式时发生的。每个范例都有其自己独特的问题，目标和解释。范式之间的选择涉及对世界设置两个或多个“肖像”，并确定哪种相似性最有前途。当旧的范例中出现大量的观测异常，而新的范例使它们有意义时，便会发生范例转换。也就是说，即使这些观察是在旧范例的背景下进行的，新范例的选择还是基于观察。对于库恩来说，接受或拒绝范式既是社会过程，也是逻辑过程。但是，库恩的立场不是相对主义之一。[32]

最后，在科学怀疑论的辩论中经常被用来反对诸如“创造科学”之类的有争议运动的另一种方法是方法论自然主义。它的主要观点是，应该在自然解释和超自然解释之间做出区别，并且科学应在方法上限制于自然解释。限制仅仅是方法论上的（而不是本体论上的），这意味着科学不应该考虑超自然的解释本身，也不应声称它们是错误的。取而代之的是，超自然的解释应该留在个人信仰范围之外，超出科学范围。方法论自然主义认为，适当的科学需要严格遵守经验研究和独立验证，以此作为适当发展和评估可观察现象的解释的过程。方法论自然主义的支持者经常将缺乏这些标准，权威人士的论据，偏向的观察性研究和其他普遍的谬论作为他们批评的非科学的特征。[33]

确定性与科学

科学理论是经验性的，如果提出了新的证据，则总是容易受到伪造。也就是说，由于科学接受谬误性概念，因此从来没有严格认为任何理论可以肯定。科学哲学家卡尔·波普（KarlPopper）将真理与确定性区分开来。他写道，科学知识“是在寻求真理的过程中构成的，但并不是在寻求确定性……所有人类知识都是易犯错误的，因此是不确定的。[34]

卡尔·波普

新的科学知识很少会导致我们的理解发生巨大变化。根据心理学家基思·斯塔诺维奇（KeithStanovich）的说法，可能是媒体对诸如“突破”之类的词的过度使用导致公众想象科学正在不断证明其认为是虚假的一切。尽管有相对论这样的著名案例需要彻底的重新概念化，但这些都是极端的例外。科学知识是通过不同科学领域的不同研究人员从不同实验中逐步收集信息而获得的；它更像是攀登，而不是飞跃。理论在测试和验证的程度以及在科学界的接受程度各不相同。例如，日心说，进化论，相对论和胚芽理论尽管在实践中仍被认为是事实性的，但它们仍以“理论”为名。哲学家巴里·斯特劳德（BarryStroud）补充说，尽管对“知识”的最佳定义存在争议，但人们对此持怀疑态度，并考虑了娱乐的可能性。一个不正确就是正确。因此，坚持正确的科学方法的科学家即使拥有了真理也将怀疑自己。的可谬论C.S.皮尔士认为，询问是要解决实际的怀疑与挣扎，仅仅争吵，口头或双曲线无疑是徒劳的-而且还询问者应尽量达到真正的怀疑，而不是常见的不加批判地休息感。他认为，成功的科学不信任任何推理链（不强于最弱的联系），而是信任紧密相连的多种论点。[35]

斯塔诺维奇还断言，科学避免寻找“魔术子弹”。它避免了单一原因的谬误。这意味着科学家将不只是问“什么是对的......原因”，而是“什么是最显著的原因的......”。在更宏观的科学领域（例如心理学，物理宇宙学）中尤其如此。研究通常一次分析很少的因素，但是这些因素总是被添加到一长串最重要的因素中。例如，仅了解一个人的遗传学细节，其历史和成长经历，或当前状况可能无法解释某种行为，但是对所有这些变量的综合了解可能是非常可预测的。[36]

科学文献

科学研究发表在各种各样的科学文献中。科学期刊传达并记录在大学和其他各种研究机构中进行的研究结果，作为科学的档案记录。第一个科学期刊，杂志德Sçavans其次是哲学交易，在1665年开始出版自那时以来，积极期刊总数稳步增长。1981年，出版的科学技术期刊数量估计为11,500。在美国国立医学图书馆目前，对5516种期刊进行索引，这些期刊包含与生命科学相关的主题的文章。尽管期刊使用39种语言，但被索引的文章中有91%用英语发表。[37][38]

覆盖科学杂志第一卷的科学于1880年。

大多数科学期刊只涉及一个科学领域，并在该领域内发表研究成果。研究通常以科学论文的形式表达。在现代社会中，科学变得如此普遍，以至于普遍认为有必要将科学家的成就，新闻和抱负传达给更广泛的民众。[39]

《新科学家》，《科学与竞争》和《科学美国人》等科学杂志可满足更广泛读者的需求，并提供了有关热门研究领域的非技术性摘要，包括某些研究领域的重要发现和进步。科学书籍引起了更多人的兴趣。相形之下，科幻小说的类型，本质上主要是奇幻的，引起了公众的想象，并传播了科学的思想（如果不是方法论的话）。[40][41][42]

最近加强或发展科学与非科学学科（例如文学，或更具体地讲，诗歌）之间联系的努力包括通过皇家文学基金会开发的“创意写作科学”资源。[43][44]

基础科学

基础科学的发现可能会改变世界。[45][46][47]

例如：

研究影响力

静电和磁场（角1600）

电电流（18世纪）

所有电器，发电机，发电站，现代电子设备，包括电照明，电视，电加热，经颅磁刺激，深部脑刺激，磁带，扬声器以及指南针和避雷针。

衍射（1665）

光学，因此是光缆（1840年代），现代洲际通信以及有线电视和互联网。

生殖理论（1700）

卫生，导致传染病传播减少；抗体，导致疾病诊断和靶向抗癌治疗技术的发展。

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挑战

复制危机和元科学

自然辩证法，科学与伪科学

复制危机是一种持续的方法论危机，主要影响部分社会和生命科学，学者们发现，许多科学研究的结果很难或不可能在独立研究人员或原始研究人员的后续研究中进行复制或复制。他们自己。这场危机源远流长。这个词是在2010年代初提出的作为对这一问题的日益认识的一部分。复制危机是超科学的重要研究机构，旨在提高所有科学研究的质量，同时减少浪费。[48][49][50]

边缘科学、伪科学和垃圾科学

伪装成科学的研究或推测领域，试图声称其原本无法实现的合法性，有时被称为伪科学，边缘科学或垃圾科学。物理学家理查德·费曼（RichardFeynman）创造了“货运邪教科学”一词，用于研究人员认为自己从事科学的案例，因为他们的活动具有科学的外表，但实际上却缺乏使他们的研究结果严格的“完全诚实”评估。从炒作到欺诈，各种类型的商业广告都可能属于这些类别。科学被描述为将有效主张与无效主张分开的“最重要工具”。

科学辩论的各个方面也可能存在政治或意识形态偏见。有时，研究可能被描述为“不良科学”，这些研究本来是好事，但实际上是对科学思想的错误，过时，不完整或过于简化的阐述。术语“科学不端行为”是指这样的情况，例如研究人员故意歪曲其发表的数据或故意将错误发现归功于错误的人。[51][52]

科学界

科学共同体

在科学界是一个组的所有交互的科学家，与他们各自的社会和机构一起。[53]

科学家是从事科学研究以促进感兴趣领域知识的个人。术语科学家被创造威廉·惠威尔于1833年在现代社会，很多专业的科学家们在训练的学术环境中，完成之后，获得的学位，最高学历是一个博士学位，如医生哲学博士（PhD），医学博士（MD）或工程博士学位（DEng）。许多科学家从事各种经济领域的职业，例如学术界，工业界，政府和非营利组织。[54]

中国科学家钱学森

科学家对现实表现出强烈的好奇心，一些科学家渴望运用科学知识来造福于健康，国家，环境或工业。其他动机包括受到同龄人认可和声望。在诺贝尔文学奖，被广泛视为声望的奖项，每年颁发给那些谁在该领域取得的科学进步医学，物理学，化学和经济学。[55][56]

科学界的女性

历史上，科学一直是男性主导的领域，但有一些例外。妇女在科学领域面临相当大的歧视，就像在男性主导社会的其他领域一样，例如经常因工作机会而流失，并因工作而受到拒绝。例如，克里斯汀·拉德（ChristineLadd，1847-1930年）能够以“C.Ladd”的身份进入博士学位课程；克里斯汀·凯蒂·拉蒂（Christine“Kitty”Ladd）于1882年完成了这一要求，但直到1926年她才获得学位，此前她的职业涉及逻辑（见真值表），色彩视觉和心理学。她的研究先于路德维希·维特根斯坦（LudwigWittgenstein）和查尔斯·桑德斯·皮尔斯（CharlesSandersPeirce）等著名研究人员。妇女在科学领域的成就归因于她们在家庭领域中对作为劳动者的传统角色的蔑视。[57][58][59]

屠呦呦领取诺贝尔奖

20世纪末，积极招募妇女并消除基于性别的机构歧视大大增加了女科学家的人数，但在某些领域仍然存在巨大的性别差距；在21世纪初期，一半以上的新生物学家是女性，而物理博士学位中的80%是男性。在21世纪初期，美国的女性获得了科学和工程领域的学士学位的50.3%，硕士学位的45.6%和博士学位的40.7%。他们获得了心理学（约70%），社会科学（约50%）和生物学（约50-60%）学位的一半以上，但获得了自然科学，地球科学，数学，工程和计算机科学。生活方式的选择在女性从事科学活动中也起着重要作用；由于工作与生活的平衡问题，有年幼子女的妇女担任终身职位的可能性降低了28%，在研究生院期间，女研究生对研究职业的兴趣急剧下降，而男研究生同事保持不变。[60][61][62][63]

博学的社会

自文艺复兴以来，已有学会交流和促进科学思想和实验的社会。许多科学家都属于博学的社会，他们促进各自的科学学科，专业或相关学科组。成员资格可能对所有人开放，可能需要拥有某些科学证书，或者可能是选举产生的荣誉。大多数科学学会是非营利组织，许多是专业协会。他们的活动通常包括举行定期会议用于介绍和讨论新的研究成果，以及出版或赞助其学科领域的学术期刊。一些组织还充当专业机构，以公共利益或成员的集体利益来规范其成员的活动。科学社会学学者认为，学习型社会具有至关重要的意义，其形成有助于新学科或专业的出现和发展。[64][65]

中国科学院地质与地球物理研究所

科学的专业化，在19世纪开始，部分地被创造杰出的启用科学院在一些如意大利国家学院代学院于1603年，英国皇家学会在1660年，法国的Académie1666年的《科学》杂志，1863年的美国国家科学院，1911年的德国凯撒威廉研究所和1928年的中国科学院。国际科学组织，例如国际科学理事会此后成立，以促进不同国家的科学界之间的合作。[66][67][68]

科学政策

科技政策的历史和科学的经济学

科学政策是公共政策领域，与影响科学企业行为（包括研究经费）的政策有关，通常是为了实现其他国家政策目标，例如技术创新以促进商业产品开发，武器开发，医疗保健和环境监控。科学政策还指将科学知识和共识应用于公共政策发展的行为。因此，科学政策处理涉及自然科学的整个问题领域。按照公共政策所关心福祉的公民，科学政策的目标是要考虑科学和技术如何能够最好地服务于大众。[69][70]

神舟五号看地球

几千年来，国家政策影响了公共工程和科学的资金投入，特别是在文明程度很高的文明国家内部，例如古中国和罗马帝国。突出历史上的例子包括中国的长城，完成了两个千年的通过国家支持的过程中几个朝代，与大运河的的长江，一个巨大的壮举水利工程的开始孙叔敖（孙叔敖7℃。BCE），包西门（西门豹，公元前5世纪）和石池（公元前4世纪）。该建筑的历史可追溯到隋朝以前的公元前6世纪，至今仍在使用。在中国，这种国家支持的基础设施和科学研究项目至少可以追溯到墨家时代。墨家启发了一百个思想流派时期的逻辑学研究，以及二战期间中国长城等防御工事的研究。在战国时期。[71][72]

公共政策可以通过向资助研究的组织提供税收优惠，从而直接影响用于工业研究的资本设备和知识基础设施的资金投入。美国政府科学研究与发展办公室主任，国家科学基金会的前身范内瓦尔·布什（VannevarBush）在1945年7月写道：“科学是政府的一项适当关注。”[73][74]

科学资助

科学研究通常是通过竞争过程来资助的，在竞争过程中，对潜在的研究项目进行评估，只有最有前途的人才能获得资助。由政府，公司或基金会执行的此类流程分配了稀缺的资金。大多数发达国家的研究经费总额占GDP的1.5%至3%。在经合组织中，科学和技术领域中大约三分之二的研发是由工业进行的，大学和政府分别进行了20%和10%。政府在某些行业中所占的比例更高，它主导着社会科学和人文科学。同样，除某些例外情况（例如生物技术）外，政府为基础科学研究提供了大部分资金。许多政府都有专门机构来支持科学研究。著名的科研机构包括美国国家科学基金会在美国合众国的国家科学和技术研究委员会在阿根廷，联邦科学与工业研究组织（CSIRO）在澳大利亚，中心法国国家科学研究在法国，德国马普学会和德国德国的Forschungsgemeinschaft，以及CSIC在西班牙。在商业研究和开发中，除了研究型企业以外，所有公司都将更多精力放在短期商业化可能性上，而不是“蓝天”的想法或技术（例如核聚变）上。[75][76]

中国国家自然科学基金标志

科学参与

科学推广和科学传播

在公众对科学的认识涉及态度，行为，意见和活动组成的科学和公众之间的关系。它整合了各种主题和活动，例如科学交流、科学博物馆、科学节、科学博览会、公民科学和大众文化科学。社会科学家设计了各种指标来衡量公众对科学的理解，例如事实知识，自我报告的知识和结构知识。[77][78]

2018全球人工智能产品应用博览会

在大众媒体面临许多压力，可以防止他们在科学界作为一个整体内准确地描绘他们的可信度方面竞争的科学主张。确定在科学辩论中给予不同方面多少权重可能需要有关此事的大量专业知识。很少有记者具有真正的科学知识，甚至击败那些对某些科学问题了解很多的记者，也可能对突然被要求报道的其他科学问题一无所知。[79][80]

科学的政治化

当政府、企业或倡导团体利用法律或经济压力影响科学研究的结果或传播，报道或解释科学研究的方式时，就会发生科学的政治化。

全球变暖导致地球生态系统发生巨大变化

许多因素可以作为科学政治化的方面，例如民粹主义的反智主义，对宗教信仰的感知威胁，后现代主义的主观主义以及对商业利益的恐惧。如果以强调与科学证据相关的不确定性的方式提供科学信息，通常就可以实现科学的政治化。转移对话，不承认事实，利用对科学共识的怀疑等策略已被更多的关注用于受到科学证据破坏的观点。

已参与科学的政治问题的例子：包括在全球气候变暖的争议，农药对健康的影响，以及烟草对健康的影响。

科学研究通常是通过竞争过程来资助的，在竞争过程中，对潜在的研究项目进行评估，只有最有前途的人才能获得资助。由政府，公司或基金会执行的此类流程分配了稀缺的资金。大多数发达国家的研究经费总额占GDP的1.5%至3%。在经合组织中，科学和技术领域中大约三分之二的研发是由工业进行的，大学和政府分别进行了20%和10%。政府在某些行业中所占的比例更高，它主导着社会科学和人文科学。同样，除某些例外情况（例如生物技术）外，政府为基础科学研究提供了大部分资金。许多政府都有专门机构来支持科学研究。著名的科研机构包括美国国家科学基金会在美国合众国的国家科学和技术研究委员会在阿根廷，联邦科学与工业研究组织（CSIRO）在澳大利亚，中心法国国家科学研究在法国，德国马普学会和德国德国的Forschungsgemeinschaft，以及CSIC在西班牙。在商业研究和开发中，除了研究型企业以外，所有公司都将更多精力放在短期商业化可能性上，而不是“蓝天”的想法或技术（例如核聚变）上。[75][76]

新的科学知识很少会导致我们的理解发生巨大变化。根据心理学家基思·斯塔诺维奇（KeithStanovich）的说法，可能是媒体对诸如“突破”之类的词的过度使用导致公众想象科学正在不断证明其认为是虚假的一切。尽管有相对论这样的著名案例需要彻底的重新概念化，但这些都是极端的例外。科学知识是通过不同科学领域的不同研究人员从不同实验中逐步收集信息而获得的；它更像是攀登，而不是飞跃。理论在测试和验证的程度以及在科学界的接受程度各不相同。例如，日心说，进化论，相对论和胚芽理论尽管在实践中仍被认为是事实性的，但它们仍以“理论”为名。哲学家巴里·斯特劳德（BarryStroud）补充说，尽管对“知识”的最佳定义存在争议，但人们对此持怀疑态度，并考虑了娱乐的可能性。一个不正确就是正确。因此，坚持正确的科学方法的科学家即使拥有了真理也将怀疑自己。的可谬论C.S.皮尔士认为，询问是要解决实际的怀疑与挣扎，仅仅争吵，口头或双曲线无疑是徒劳的-而且还询问者应尽量达到真正的怀疑，而不是常见的不加批判地休息感。他认为，成功的科学不信任任何推理链（不强于最弱的联系），而是信任紧密相连的多种论点。[35]

新的科学知识很少会导致我们的理解发生巨大变化。根据心理学家基思·斯塔诺维奇（KeithStanovich）的说法，可能是媒体对诸如“突破”之类的词的过度使用导致公众想象科学正在不断证明其认为是虚假的一切。尽管有相对论这样的著名案例需要彻底的重新概念化，但这些都是极端的例外。科学知识是通过不同科学领域的不同研究人员从不同实验中逐步收集信息而获得的；它更像是攀登，而不是飞跃。理论在测试和验证的程度以及在科学界的接受程度各不相同。例如，日心说，进化论，相对论和胚芽理论尽管在实践中仍被认为是事实性的，但它们仍以“理论”为名。哲学家巴里·斯特劳德（BarryStroud）补充说，尽管对“知识”的最佳定义存在争议，但人们对此持怀疑态度，并考虑了娱乐的可能性。一个不正确就是正确。因此，坚持正确的科学方法的科学家即使拥有了真理也将怀疑自己。的可谬论C.S.皮尔士认为，询问是要解决实际的怀疑与挣扎，仅仅争吵，口头或双曲线无疑是徒劳的-而且还询问者应尽量达到真正的怀疑，而不是常见的不加批判地休息感。他认为，成功的科学不信任任何推理链（不强于最弱的联系），而是信任紧密相连的多种论点。[35]

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