自然科學/科學和自然科學

科學

可以將科學分成三類：自然科學、社會科學、形式科學。社會科學，是研究社會群體的科學。而形式科學，則研究抽象的形式系統。形式科學，諸如數學、統計學、邏輯學，是研究抽象事物的科學，像是事先制定了一套簡單的遊戲規則，然後在這套規則上進行遊戲——簡單的規則也可以構建複雜的遊戲。就如歐式幾何的基本規則就是五大公理，然後在這五大公理的約定下，「遊戲者」們推證出了複雜的定理。

自然科學

自然科學是基於經驗證明來觀察、研究、預測、理解自然現象的一個科學分支。自然科學研究的範疇是自然現象，通過科學的闡述，可以了解到，自然科學研究的範疇非常寬廣，因此，誕生了很多子學科，如物理學、化學、生物學、天文學等等。然而，這些子學科之間並沒有明確的界限，它們彼此之間具有密切的交集，一個學科經常需要用到另一個學科的知識，作為研究的工具和理解的參考。

自然科學的研究途徑

自然科學是一門經驗科學，即任何研究都是根據現象進行的。自然科學的研究成果，可以是實驗數據的統計分析這樣的觀測結果，也可以是，根據已實現現象的建立來描述已有現象的理論。同時，也可以是，根據已建立起來的理論，對某些未發現但是可能的現象進行的預測，或根據現象而建立相對的理論。有些科學家，本身很少從事現象的觀測、統計、分析，而將精力主要集中在建立理論、預測現象上，這樣的科學家，稱之為理論科學家。研究天體的史蒂芬·霍金，和相對論的提出者阿爾伯特·愛因斯坦都是優秀的理論物理學家。

自然科學和形式科學的關係

自然科學在研究的過程中，經常面對看似雜亂無章的經驗數據。這些數據需要被良好的分析排列。在建立模型的時候，也需要對不同的現象進行總結。這時候，需要形式科學作為工具進行研究。形式科學雖然是是研究抽象的事物，但是這些事物都是在具體事物上抽象出來的，如算數中的數。因此使用形式科學作為工具，可以高效地對經驗進行分析、排列、總結。

而在自然科學的發展過程中，某些現象，現有的形式科學水平並不能良好地進行總結，並建立可以和現象吻合度高的模型。每逢這個時候，往往是因為形式科學沒有達到相應的水平，自然科學研究沒有尚可利用的良好工具。在這樣的情形下，自然科學往往對形式科學的研究具有促進作用，如艾薩克·牛頓的微積分就是在他研究力學的過程中創立的。

自然科學和社會生活的關係

前衛的自然科學研究，往往被一些人認為是毫無用途的。事實上是，前衛的自然科學和形式科學的研究，雖然往往並不能像大多數社會科學研究一樣立即服務於社會生產和生活，但並不代表它們沒有任何用途。實際上，我們日常生活所用到的很多科技均來源於數十、數百年前的自然科學研究。最經典的例子就是，波恩哈德·黎曼於西元1854年創立了黎曼幾何，而其主要內容即使是在今天也不能被大多數人所理解。而阿爾伯特·愛因斯坦於西元1916年所創立的新引力模型——廣義相對論，是基於黎曼幾何創立的。更數十年之後，我們使用到的所有衛星定位系統，諸如GPS、GLONASS、北斗，都需要用到廣義相對論。在西元1854年時，所有當時的人都不會想到，將來會有一套在全球任何區域都能精確知道自己位置的定位系統，居然是建立在黎曼幾何的基礎上。

我們當下的科學研究，可能立即轉化為實用的技術，也可能在很多年後才可以。但是，無論如何，這樣的研究是有意義的，因為科技改變生活，既造福當代人，亦造福子孫後代。

自然科學與科學技術的關係

所有的自然科學研究，最終都會轉化為某些技術的一部分，才能繼續轉換為生產力。有一類人，他們不進行大規模的自然科學基礎理論研究，但是他們對這些知識爛熟於心，他們更多的是，考慮如何運用這些知識。他們會將這些知識轉化為技術，最終服務於生產生活，我們稱這部分人為工程師。而那些潛心從事科學研究的人，我們稱之為科學家。嚴格來講，科學家和工程師沒有明確的界限，如醫學研究者研製某種新型藥品，需要從大量的培養實驗中發現該藥品，也當然需要研究該藥品所需要的工業製備方式。

思考題

1. 為什麼要花費大量的成本研究黑洞？
2. 國際空間站的建立和維護對社會生產生活有什麼影響？
3. 什麼樣的科學可以減少戰爭？