自然科学/科学和自然科学

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科学[编辑]

可以将科学分成三类:自然科学、社会科学、形式科学。社会科学,是研究社会群体的科学。而形式科学,则研究抽象的形式系统。形式科学,诸如数学、统计学、逻辑学,是研究抽象事物的科学,像是事先制定了一套简单的游戏规则,然后在这套规则上进行游戏——简单的规则也可以構建复杂的游戏。就如欧式几何的基本规则就是五大公理,然后在这五大公理的约定下,“游戏者”们推证出了复杂的定理。

自然科学[编辑]

自然科学是基于经验证明来觀察、研究、预测、理解自然现象的一个科学分支。自然科学研究的范畴是自然现象,通过科学的阐述,可以了解到,自然科学研究的范畴非常寬廣,因此,诞生了很多子学科,如物理学、化学、生物学、天文学等等。然而,这些子学科之间並没有明确的界限,它们彼此之间具有密切的交集,一个学科经常需要用到另一个学科的知识,作为研究的工具和理解的參考。

自然科学的研究途径[编辑]

自然科学是一门经验科学,即任何研究都是根据现象进行的。自然科学的研究成果,可以是实验数据的统计分析这样的观测结果,也可以是,根据已实现现象的建立來描述已有现象的理论。同时,也可以是,根据已建立起来的理论,对某些未发现但是可能的现象进行的预测,或根據現象而建立相對的理論。有些科学家,本身很少从事现象的观测、统计、分析,而将精力主要集中在建立理论、预测现象上,这样的科学家,称之为理论科学家。研究天体的史蒂芬·霍金,和相对论的提出者阿尔伯特·爱因斯坦都是优秀的理论物理学家。

自然科学和形式科学的关系[编辑]

自然科学在研究的过程中,經常面对看似杂乱无章的经验数据。这些数据需要被良好的分析排列。在建立模型的时候,也需要对不同的现象进行总结。这时候,需要形式科学作为工具进行研究。形式科学虽然是是研究抽象的事物,但是这些事物都是在具体事物上抽象出来的,如算数中的数。因此使用形式科学作为工具,可以高效地对经验进行分析、排列、总结。

而在自然科学的发展过程中,某些现象,现有的形式科学水平并不能良好地进行总结,并建立可以和现象吻合度高的模型。每逢这个时候,往往是因為形式科学没有达到相应的水平,自然科学研究没有尚可利用的良好工具。在这样的情形下,自然科学往往对形式科学的研究具有促进作用,如艾萨克·牛顿的微积分就是在他研究力学的过程中创立的。

自然科学和社会生活的关系[编辑]

前卫的自然科学研究,往往被一些人认为是毫无用途的。事实上是,前卫的自然科学和形式科学的研究,雖然往往并不能像大多数社会科学研究一样立即服务於社会生产和生活,但并不代表它们没有任何用途。实际上,我们日常生活所用到的很多科技均来源于数十、数百年前的自然科学研究。最经典的例子就是,波恩哈德·黎曼于西元1854年创立了黎曼几何,而其主要内容即使是在今天也不能被大多数人所理解。而阿尔伯特·爱因斯坦于西元1916年所创立的新引力模型——广义相对论,是基于黎曼几何创立的。更数十年之后,我们使用到的所有卫星定位系统,诸如GPS、GLONASS、北斗,都需要用到广义相对论。在西元1854年时,所有當時的人都不会想到,将来會有一套在全球任何區域都能精确知道自己位置的定位系统,居然是建立在黎曼几何的基础上。

我们当下的科学研究,可能立即转化为实用的技术,也可能在很多年后才可以。但是,无论如何,这样的研究是有意義的,因为科技改变生活,既造福当代人,亦造福子孙后代。

自然科学与科学技术的关系[编辑]

所有的自然科学研究,最终都会转化为某些技术的一部分,才能繼續转换为生产力。有一类人,他们不进行大规模的自然科学基础理论研究,但是他们对这些知识烂熟于心,他们更多的是,考虑如何运用这些知识。他们会将这些知识转化为技术,最终服务於生产生活,我们称这部分人为工程师。而那些潜心从事科学研究的人,我们称之为科学家。严格来讲,科学家和工程师没有明确的界限,如医学研究者研制某种新型药品,需要从大量的培养实验中发现该药品,也當然需要研究该药品所需要的工业制备方式。

思考题[编辑]

  1. 为什么要花费大量的成本研究黑洞?
  2. 国际空间站的建立和维护对社会生产生活有什么影响?
  3. 什麼樣的科學可以減少戰爭?