자연과학

Natural science
자연과학은 우리 주변의 세계와 우주가 어떻게 작동하는지를 이해하려고 합니다.천문학, 물리학, 화학, 지구과학, 생물학의 다섯 가지 주요 분야가 있습니다.

자연과학관찰실험경험적 증거에 근거하여 자연현상의 설명, 이해 그리고 예측과 관련된 과학의 한 분야입니다.[1]동료 검토 및 발견의 반복성과 같은 메커니즘은 과학 발전의 타당성을 보장하기 위해 사용됩니다.

자연과학은 생명과학과 물리과학의 두 가지 주요 분야로 나눌 수 있습니다.생명과학은 생물학이라고도 알려져 있으며, 물리학물리학, 화학, 지구과학, 천문학 등의 분야로 세분화되어 있습니다.자연과학의 이러한 분과는 더 전문화된 분과(분야라고도 함)로 나눌 수 있습니다.경험 과학으로서 자연 과학은 수학과 논리학과 같은 형식 과학의 도구를 사용하여 자연에 대한 정보를 측정으로 변환하여 "자연의 법칙"의 명확한 진술로 설명할 수 있습니다.[2]

현대 자연과학은 자연철학에 대한 보다 고전적인 접근법을 계승하였는데, 대개 아시아의 도교 전통과 유럽의 고대 그리스로 추적됩니다.갈릴레오, 케플러, 데카르트, 베이컨, 뉴턴은 더 수학적이고 더 실험적인 방법을 사용하는 것의 이점에 대해 토론했습니다.그럼에도 불구하고, 철학적 관점, 추측, 그리고 종종 간과되는 전제들은 자연과학에서 여전히 필요합니다.[3]16세기 식물, 동물, 광물 등을 기술하고 분류함으로써 등장한 자연사발견과학을 포함한 체계적인 데이터 수집이 계승되었습니다.[4]오늘날 "자연사"는 대중적인 청중을 겨냥한 관찰 묘사를 제안합니다.[5]

기준

과학 철학자들은 과학적 노력과 비과학적 노력을 구별하는 데 도움을 주기 위해 논란이 되고 있는 칼 포퍼의 위조 가능성 기준을 포함한 몇 가지 기준을 제시했습니다.타당성, 정확성, 품질관리, 예를 들어 동료평가, 결과의 반복가능성 등은 오늘날 국제 과학계에서 가장 존경받는 기준 중 하나입니다.

자연과학에서 불가능성 주장은 도전할 수 없을 정도로 증명된 것으로 간주되기 보다는 압도적으로 가능성이 높은 것으로 널리 받아들여지게 됩니다.이 강력한 수용의 근거는 어떤 일이 일어나지 않는다는 광범위한 증거와 기본 이론이 결합되어 있고, 예측을 하는데 매우 성공적이며, 그 가정은 논리적으로 어떤 일이 불가능하다는 결론으로 이어집니다.자연과학에서 불가능한 주장은 절대적으로 증명될 수 없지만, 단 하나의 반례의 관찰로 반박될 수 있습니다.그러한 반례는 불가능성을 암시하는 이론의 기초가 되는 가정을 다시 검토할 것을 요구합니다.

자연과학의 분과

생물학

세포 주기의 다양한 단계에 있는 양파(Allium) 세포.'생물'의 성장은 세포 주기를 조절함으로써 세심하게 조절됩니다.

이 분야는 생물과 관련된 현상을 연구하는 다양한 분야를 포함합니다.연구 규모는 하위 구성 요소 생물 물리학에서 복잡한 생태학에 이르기까지 다양합니다.생물학은 생물의 특성, 분류, 행동뿐만 아니라 종들이 어떻게 형성되었는지, 그리고 그들의 상호작용과 환경에 관한 것입니다.

식물학, 동물학, 의학의 생물학 분야는 문명의 초기로 거슬러 올라가는 반면, 미생물학은 현미경의 발명과 함께 17세기에 소개되었습니다.그러나 생물학은 19세기가 되어서야 통일된 과학이 되었습니다.일단 과학자들이 모든 생명체들 간의 공통점을 발견하고 난 후, 그것들이 전체적으로 가장 잘 연구된 것으로 결정되었습니다.

생물학에서 몇몇 중요한 발전은 유전학의 발견, 자연 선택을 통한 진화, 질병의 세균 이론 그리고 세포 또는 유기 분자 수준에서의 화학과 물리학의 기술의 적용이었습니다.

현대 생물학은 유기체의 종류와 연구되는 규모에 따라 하위 분야로 나뉩니다.분자생물학은 생명체의 기본적인 화학을 연구하는 학문인 반면, 세포생물학은 모든 생명체의 기본적인 구성요소인 세포에 대한 연구입니다. 높은 수준에서, 해부학과 생리학은 유기체의 내부 구조와 그것들의 기능을 보는 반면, 생태학은 다양한 유기체들이 어떻게 상호관계를 맺는지를 보는 것입니다.

지구과학

지구과학(地球科學, )은 지질학, 지리학, 지구물리학, 지구화학, 기후학, 빙하학, 수문학, 기상학, 해양학지구와 관련된 과학을 포괄하는 용어입니다.

문명의 역사를 통해 광업귀금속이 인류의 관심사였지만, 경제 지질학과 광물학의 관련 과학의 발전은 18세기에 이르러서야 이루어졌습니다.지구에 대한 연구, 특히 고생물학은 19세기에 꽃을 피웠습니다.20세기에 지구물리학과 같은 다른 학문들의 성장은 1960년대 판구조론의 발전으로 이어졌고, 이것은 진화론이 생물학에 미친 것과 비슷한 영향을 지구과학에 미쳤습니다.오늘날 지구과학은 석유광물 자원, 기후 연구, 환경 평가교정과 밀접하게 관련되어 있습니다.

대기과학

때때로 지구과학과 함께 고려되기도 하지만, 개념, 기술, 관행의 독립적인 발전과 광범위한 하위 학문을 가지고 있다는 사실 때문에 대기과학은 또한 자연과학의 별개의 한 분야로 여겨집니다.이 분야는 지면에서부터 공간의 가장자리에 이르기까지 다양한 대기층의 특성을 연구합니다.연구의 시간적 규모도 시대에 따라 다릅니다.때때로 이 분야는 지구 이외의 행성의 기후 패턴에 대한 연구도 포함합니다.[citation needed]

해양학

바다에 대한 진지한 연구는 20세기 초중반에 시작되었습니다.자연과학의 한 분야로서, 비교적 어리지만 독립형 프로그램들은 그 분야의 전문성을 제공합니다.지구과학, 학제간 과학, 또는 그 자체로 별개의 분야로 분류되는 것에 대해서는 일부 논란이 남아 있지만, 그 분야의 대부분의 현대 노동자들은 그 분야가 독자적인 패러다임과 실천을 가지고 있는 상태로 성숙되었다고 동의합니다.

행성학

행성과학(Planetology)은 지구와 같은 지구형 행성, 소행성, 혜성과 같은 가스 거인과 같은 다른 종류의 행성을 포함하는 행성을 과학적으로 연구하는 학문입니다.여기에는 주로 태양계가 포함되지만, 최근에는 외계 행성, 특히 지구형 외계 행성으로 확대되기 시작했습니다.그것은 그 구성, 움직임, 발생, 상호관계 및 과거를 확립하기 위한 목적으로 미세 운석에서 가스 거인에 이르기까지 다양한 물체를 탐구합니다.행성 과학은 천문학지구 과학에서 기원한 학제 간의 영역으로, 현재 행성 지질학, 우주 화학, 대기 과학, 물리학, 해양학, 수문학, 이론 행성학, 빙하학, 외계 행성학 등 다양한 분야를 아우르고 있습니다.관련 분야는 태양이 태양계의 물체에 미치는 영향을 조사하는 우주 물리학과 우주 생물학을 포함합니다.

화학

카페인 분자에 대한 이 구조 공식은 원자들이 어떻게 배열되는지에 대한 그래픽 표현을 보여줍니다.

원자분자 규모의 물질에 대한 과학적 연구를 구성하는 화학은 주로 기체, 분자, 결정, 금속과 같은 원자의 집합을 다룹니다.이들 물질의 구성, 통계적 특성, 변형 및 반응을 연구합니다.화학은 또한 대규모 응용에 사용하기 위한 개별 원자와 분자의 특성과 상호 작용을 이해하는 것을 포함합니다.

대부분의 화학 공정은 기본 공정에 대한 이해뿐만 아니라 재료를 조작하는 일련의(종종 잘 테스트된) 기술을 사용하여 실험실에서 직접 연구할 수 있습니다.화학은 다른 자연과학을 연결하는 역할 때문에 종종 "중앙과학"이라고 불립니다.

화학의 초기 실험은 신비주의와 물리적 실험을 결합한 일련의 믿음인 연금술 체계에 뿌리를 두고 있었습니다.화학의 과학은 기체의 발견자인 로버트 보일질량 보존 이론을 발전시킨 앙투안 라부아지에의 작업으로 발전하기 시작했습니다.

화학 원소원자 이론발견은 이 과학을 체계화하기 시작했고, 연구자들은 물질, 이온, 화학 결합 그리고 화학 반응상태에 대한 기본적인 이해를 발전시켰습니다.이 과학의 성공은 상호 보완적인 화학 산업으로 이어졌고 현재 세계 경제에서 중요한 역할을 하고 있습니다.

물리학

수소 원자궤도양성자결합전자확률 분포를 설명하는 것입니다.그들의 수학적 설명은 물리학의 중요한 분야인 양자역학의 표준 문제입니다.

물리학은 우주의 기본적인 구성 요소, 그것들이 서로에게 작용하는 과 상호작용, 그리고 이러한 상호작용에 의해 생성되는 결과에 대한 연구를 구체화합니다.일반적으로, 물리학은 기초 과학으로 여겨지는데, 다른 모든 자연 과학들은 그 분야의 원칙과 법칙을 사용하고 따르기 때문입니다.물리학은 원리를 공식화하고 정량화하기 위한 논리적 틀로서 수학에 크게 의존합니다.

우주의 원리에 대한 연구는 오랜 역사를 가지고 있으며, 주로 직접적인 관찰과 실험에서 비롯됩니다.우주의 지배 법칙에 대한 이론의 공식화는 매우 일찍부터 물리학 연구의 중심이었고, 철학은 점차 체계적이고 정량적인 실험적 시험과 검증의 원천으로서 관찰에 굴복해 왔습니다.물리학의 중요한 역사적 발전은 아이작 뉴턴만유인력 이론고전 역학, 전기자기와의 관계에 대한 이해, 아인슈타인특수 상대성 이론과 일반 상대성 이론, 열역학의 발전, 원자와 아원자 물리학의 양자역학 모델을 포함합니다.

물리학 분야는 매우 광범위하고 양자역학이론 물리학, 응용 물리학, 광학 등 다양한 연구를 포함할 수 있습니다.현대 물리학은 점점 전문화되고 있는데, 연구자들은 여러 분야에서 연구한 아이작 뉴턴, 알베르트 아인슈타인, 레프 란다우와 같이 "만능주의자"가 되기 보다는 특정 분야에 초점을 맞추는 경향이 있습니다.

천문학

천문학은 천체와 현상을 연구하는 자연과학입니다.관심의 대상에는 행성, 달, 별, 성운, 은하, 혜성 등이 포함됩니다.천문학은 지구 대기 너머 우주의 모든 것을 연구하는 학문입니다.그것은 우리가 육안으로 볼 수 있는 물건들을 포함합니다.천문학은 가장 오래된 과학 중의 하나입니다.

초기 문명의 천문학자들은 밤하늘의 체계적인 관측을 수행했고, 천문학적인 유물들은 훨씬 더 이른 시기부터 발견되었습니다.천문학에는 관측천문학과 이론천문학 두 가지가 있습니다.관측 천문학은 주로 물리학의 기본 원리를 사용하여 데이터를 획득하고 분석하는 것에 중점을 두고 있는 반면 이론 천문학은 천문학적인 물체와 현상을 설명하기 위한 컴퓨터 또는 분석 모델의 개발을 지향합니다.

달 뒷면에 있는 다이달로스 분화구아폴로 11호 모습과 같이, 무인 우주선과 승무원 우주선 임무는 태양계 내의 먼 위치를 촬영하는 데 사용되어 왔습니다.

이 학문은 지구 대기권 밖에서 발생하는 천체현상에 대한 학문입니다.그것은 우주의 형성발달뿐만 아니라 천체의 진화, 물리학, 화학, 기상학, 지질학, 운동과 관련이 있습니다.

천문학은 별, 행성, 혜성의 조사, 연구, 모델링을 포함합니다.천문학자들이 사용하는 대부분의 정보는 원격 관측에 의해 수집되지만, 일부 실험실에서 천체 현상을 재현(성간매질의 분자 화학 등)합니다.물리학과 지구과학의 일부 영역에는 상당한 중복이 있습니다.또한 우주 물리학과 천체 화학과 같은 관련 학문과 함께 천체 물리학, 행성 과학, 우주론과 같은 학제 간 분야도 있습니다.

천체 특징과 현상 연구의 기원은 고대로 거슬러 올라갈 수 있지만, 이 분야의 과학적 방법론은 17세기 중반에 발전하기 시작했습니다.갈릴레오가 밤하늘을 더 자세히 관찰하기 위해 망원경을 도입한 것이 핵심적인 요인이었습니다.

천문학의 수학적 치료는 케플러와 같은 천문학자들의 초기 연구에 의해 촉발되었지만, 뉴턴천체역학중력의 법칙의 발전으로부터 시작되었습니다.19세기까지 천문학은 분광기사진술과 같은 기구들의 도입과 함께 훨씬 향상된 망원경과 전문적인 천문대의 창설과 함께 공식적인 과학으로 발전했습니다.

학제간 연구

자연과학 분야들 간의 차이가 항상 날카롭지는 않고, 그것들은 여러 학문 분야들을 공유합니다.물리학은 천체 물리학, 지구 물리학, 화학 물리학, 생물 물리학으로 대표되는 다른 자연 과학에서 중요한 역할을 합니다.마찬가지로 화학은 생화학, 물리화학, 지구화학, 천체화학과 같은 분야로 대표됩니다.

여러 자연과학을 이용하는 과학 학문의 특별한 예는 환경 과학입니다.이 분야는 특히 인간 활동의 효과와 생물 다양성지속 가능성에 대한 영향과 관련하여 환경의 물리적, 화학적, 지질적, 생물학적 구성 요소의 상호 작용을 연구합니다.이 과학은 또한 경제학, 법학, 그리고 사회 과학과 같은 다른 분야의 전문 지식을 이용합니다.

이와 유사한 학문은 해양학이며, 이는 유사한 과학적 학문의 폭을 이용하기 때문입니다.해양학은 물리적 해양학해양생물학과 같은 보다 전문화된 교차 분야로 세분화됩니다.해양 생태계가 매우 크고 다양하기 때문에 해양생물학은 특정 생물종의 전문화를 포함하여 많은 하위 분야로 더 구분됩니다.

또한 문제를 다루는 문제의 특성에 따라 전문화에 역행하는 강력한 전류를 가진 분야 간 부분 집합이 있습니다.다른 말로 하자면:통합 응용프로그램의 일부 분야에서는 두 개 이상의 분야의 전문가가 대부분의 대화에서 핵심적인 부분을 차지합니다.예를 들어, 그러한 통합 분야는 나노과학, 우주생물학, 그리고 복잡한 시스템 정보학을 포함합니다.

재료과학

사면체로 표현되는 재료 패러다임

재료 과학은 물질과 그 특성에 대한 연구와 새로운 재료의 발견 및 설계를 다루는 비교적 새로운 학제간 분야입니다.원래 야금학 분야를 통해 개발된 물질과 고체의 특성에 대한 연구는 이제 모든 물질로 확장되었습니다.이 분야는 금속, 세라믹, 인공 고분자 및 기타 많은 재료의 화학, 물리학 및 공학 응용 분야를 다룹니다.이 분야의 핵심은 물질의 구조와 그 특성을 연관시키는 것을 다룹니다.

그것은 이공계 연구의 선두에 있습니다.포렌식 엔지니어링(고장 또는 의도한 대로 작동하거나 기능하지 않는 재료, 제품, 구조물 또는 구성요소의 조사, 개인 상해 또는 재산상의 손상을 초래하는 것) 및 고장 분석의 중요한 부분이며, 후자는 예를 들어 각종 항공 사고의 원인을 이해하는 열쇠가 됩니다.오늘날 당면한 가장 시급한 과학적 문제의 대부분은 가용 재료의 한계로 인한 것이며, 결과적으로 이 분야의 획기적인 발전은 기술의 미래에 중대한 영향을 미칠 가능성이 높습니다.

재료 과학의 기초는 재료의 구조를 연구하고 그것들을 그들의 성질과 연관시키는 것을 포함합니다.일단 재료 과학자가 이 구조물과 성질의 상관관계를 알게 되면, 그들은 어떤 응용 분야에서 재료의 상대적인 성능을 연구할 수 있습니다.물질의 구조와 특성의 주요 결정 요인은 물질의 구성 화학 원소와 최종 형태로 처리되는 방법입니다.열역학운동학의 법칙을 통해 종합되고 연관된 이러한 특성들은 물질의 미세 구조와 그 특성을 지배합니다.

역사

어떤 학자들은 자연 과학의 기원을 생존을 위해 자연계를 이해하는 것이 필요했던 문자를 쓰기 전의 인간 사회까지 거슬러 올라갑니다.[6]사람들은 대대로 전해 내려오는 동물의 행동과 음식과 약으로서의 식물의 유용성에 대해 관찰하고 지식을 쌓았습니다.[6]이러한 원시적인 이해는 메소포타미아고대 이집트 문화에서 기원전 3,500년에서 3,000년경에 더 공식화된 연구에 자리를 내 주었고, 이는 자연과학의 선구자인 자연철학의 최초의 알려진 서면 증거를 만들어냈습니다.[7]글들이 천문학, 수학 그리고 물리적인 세계의 다른 측면들에 관심을 보이는 반면, 자연의 작용들에 대한 탐구의 궁극적인 목적은 과학이 아니라, 모든 경우에 종교적이거나 신화적이었습니다.[8]

고대 중국에서도 도교 연금술사와 철학자들이 생명을 연장하고 질병을 치료하기 위해 영약을 실험하는 과학적 연구 전통이 생겨났습니다.[9]그들은 음과 양, 즉 자연의 대조적인 요소들에 집중했습니다; 음은 여성성과 차가움과 관련된 반면, 양은 남성성과 따뜻함과 관련된 것이었습니다.[10]불, 흙, 금속, 나무, 물의 다섯 단계는 자연의 변화 과정을 묘사했습니다.물은 나무로 변했고, 불이 타면서 불로 변했습니다.불이 남긴 재는 흙이었습니다.[11]이러한 원리를 사용하여, 중국의 철학자들과 의사들은 인체 해부학을 탐구했고, 기관들을 주로 음이나 양으로 특징 지었고, 그것이 서양에서 받아들여지기 수세기 전에 맥박, 심장, 그리고 몸의 피의 흐름 사이의 관계를 이해했습니다.[12]

인더스 강 주변의 고대 인도 문화가 자연을 어떻게 이해했는지에 대한 증거는 거의 남아있지 않지만, 그들의 관점 중 일부는 신성한 힌두교 문헌인 베다에 반영되어 있을지도 모릅니다.[12]그들은 우주가 끊임없이 확장되고 끊임없이 재활용되고 개혁되는 것에 대한 개념을 보여줍니다.[12]아유르베다 전통의 외과의사들은 건강과 질병을 바람, 담즙, 가래의 세 가지 유머의 조합으로 보았습니다.[12]건강한 삶은 이러한 유머들 사이의 균형의 결과였습니다.[12]아유르베다의 사상에서, 몸은 다섯가지 요소로 구성되어 있었습니다: 지구, 물, 불, 바람, 그리고 우주.[12]아유르베다 의사들은 복잡한 수술들을 시행했고 인체 해부학에 대한 상세한 이해를 발전시켰습니다.[12]

고대 그리스 문화의 소크라테스 이전의 철학자들은 비록 마법과 신화의 요소가 남아있었지만, 자연철학을 기원전 600년에서 400년 사이에 자연의 원인과 결과에 대한 직접적인 탐구에 한 걸음 더 다가갔습니다.[13]지진이나 일식과 같은 자연 현상은 성난 신들에 의한 것이 아니라 자연 자체의 맥락에서 점점 더 설명됩니다.[13]기원전 625년부터 546년까지 살았던 초기 철학자 밀레투스의 탈레스는 세계가 물 위에 떠 있었고 물이 자연의 기본 요소라는 이론을 세우며 지진을 설명했습니다.[14]기원전 5세기에, 레우키푸스는 세계가 근본적으로 나눌 수 없는 입자들로 구성되어 있다는 생각인 원자론의 초기 지수였습니다.[15]피타고라스는 수학의 그리스 혁신을 천문학에 적용했고, 지구가 구형이라고 제안했습니다.[15]

아리스토텔레스 자연철학 (400 BC–1100 AD)

부모로부터 자녀로의 체액의 이동 패턴의 전달 모델로서, 아버지로부터 아리스토텔레스적 형태의 상속에 대한 아리스토텔레스의 관점

후에 소크라테스플라톤의 사상가들은 윤리, 도덕, 예술에 초점을 맞추었고, 물리적인 세계에 대한 조사를 시도하지 않았습니다; 플라톤은 소크라테스 이전의 사상가들을 유물론자들과 반종교주의자들로 비판했습니다.[16]그러나 기원전 384년에서 322년까지 살았던 플라톤의 학생인 아리스토텔레스는 그의 철학에서 자연계에 더 많은 관심을 기울였습니다.[17]그의 동물사에서, 그는 가오리, 메기, 을 포함한 110종의 내적 작용을 묘사했습니다.[18]그는 열린 알을 깨고 다양한 발달 단계에서 관찰함으로써 병아리 배아를 조사했습니다.[19]아리스토텔레스의 작품은 16세기에 걸쳐 영향력이 있었고, 는 그 과학의 선구적인 업적으로 생물학의 아버지로 여겨집니다.[20]그는 또한 그의 작품 물리학과 기상학에서 귀납적 추론을 사용하여 물리학, 자연, 천문학에 대한 철학을 제시했습니다.[21]

1509년 라파엘그림 속 플라톤(왼쪽)과 아리스토텔레스.플라톤은 자연철학에 대한 탐구를 종교에 반하는 것으로 거부했고, 반면 그의 학생인 아리스토텔레스는 여러 세대의 학자들에게 영향을 미친 자연세계에 대한 연구의 단체를 만들었습니다.

아리스토텔레스는 자연철학을 그의 전임자들보다 더 심각하게 생각했지만, 그는 그것을 과학의 이론적인 분야로 접근했습니다.[22]그럼에도 불구하고, 루크레티우스, 세네카, 플리니 대제를 포함한 서기 1세기 초의 고대 로마 철학자들은 그의 작품에 영감을 받아 다양한 정도의 깊이로 자연계의 규칙들을 다룬 논문들을 썼습니다.[23]3세기에서 6세기 사이의 많은 고대 로마 신플라톤주의자들 또한 아리스토텔레스의 물리적인 세계에 대한 가르침을 영적인 것을 강조하는 철학에 적응시켰습니다.[24]마크로비우스, 칼키디우스, 마르티아누스 카펠라를 포함한 초기 중세 철학자들도 주로 우주론적, 우주론적 관점에서 물리적 세계를 조사했고, 에테르로 구성된 것으로 가정된 천체와 하늘의 배열에 대한 이론을 제시했습니다.[25]

아리스토텔레스의 자연철학에 대한 연구는 비잔틴 제국아바스 왕조의 부상 속에서 계속 번역되고 연구되었습니다.

비잔티움 제국에서, 알렉산드리아 아리스토텔레스의 해설가이자 기독교 신학자인 존 필로포누스는 아리스토텔레스의 물리학 교수법에 처음으로 의문을 제기했습니다.그의 물리학이 언어적 논쟁에 근거했던 아리스토텔레스와 달리, 필로포누스는 언어적 논쟁에 의존하기 보다는 관찰에 의존했고 관찰을 주장했습니다.[27]그는 추동설을 소개했습니다.아리스토텔레스의 물리학 원리에 대한 존 필로포누스의 비판은 과학 혁명 기간 동안 갈릴레오 갈릴레이에게 영감을 주었습니다.[28][29]

수학과 과학의 부흥은 무슬림 학자들이 그리스와 인도의 자연철학을 확장한 9세기부터 아바스 왕조 시대 동안 일어났습니다.[30], 대수, 제니스라는 단어들은 모두 아랍어에 뿌리를 두고 있습니다.[31]

중세 자연철학 (1100–1600)

아리스토텔레스의 작품들과 다른 그리스 자연 철학은 작품들이 그리스어와 아랍어에서 라틴어로 번역되었던 12세기 중반까지 서양에 도착하지 않았습니다.[32]중세 이후 유럽 문명의 발전은 자연철학의 진보를 가져왔습니다.[33]편자, 말목걸이, 농작물 회전과 같은 유럽의 발명품들은 급격한 인구 증가를 가능하게 했고, 결국 도시화와 오늘날의 프랑스영국의 수도원과 성당과 연결된 학교들의 기초에 자리를 내주었습니다.[34]학교들의 도움을 받아, 자연과 다른 주제들에 대한 질문들에 논리를 사용하여 답하고자 하는 기독교 신학에 대한 접근이 발달했습니다.[35]그러나 일부 반대론자들은 이러한 접근법을 이단으로 여겼습니다.[35]12세기까지 서유럽 학자들과 철학자들은 이슬람 학자들에 의해 보존된 그리스어와 아랍어로 된 많은 작품들과 접촉했습니다.[36] 라틴어로의 번역을 통해 서유럽은 아리스토텔레스와 그의 자연철학에 소개되었습니다.[36]이 작품들은 13세기 초까지 파리옥스포드의 새로운 대학에서 가르쳐졌습니다. 비록 가톨릭 교회에 의해 이 관행이 눈살을 찌푸리게 만들었지만 말입니다.[37]1210년 파리 시노드는 "자연철학에 관한 아리스토텔레스의 책이나 주석서를 사용하여 공개적으로 또는 사적으로 파리에서 강의를 열어서는 안 되며, 우리는 이 모든 것을 의사소통의 고통 속에서 금지한다"고 명령했습니다.[37]

중세 후기에, 스페인 철학자 도미니쿠스 군디살리누스과학을 라틴어로 번역했는데, 자연의 역학에 대한 연구, 즉 자연과학이라고 불렀습니다.[38]군디살리누스는 또한 그의 1150년 저서 "철학의 구분"에서 자연과학에 대한 그만의 분류를 제안했습니다.[38]이것은 서유럽에 도달하기 위한 그리스와 아랍 철학에 기초한 과학의 최초의 상세한 분류였습니다.[38]건디살리누스는 수학과 수학에 의존하는 과학과는 반대로 자연과학을 "추상되지 않고 움직임이 있는 것만을 고려하는 과학"이라고 정의했습니다.[39]Al-Farabi에 이어 그는 물리학, 우주론, 기상학, 광물학, 식물과 동물학을 포함한 여덟 개의 부분으로 과학을 분리했습니다.[39]

후에 철학자들은 자연과학에 대한 그들만의 분류를 만들었습니다.로버트 킬워드비는 13세기 과학 기사단에서 자연과학을 움직이는 물체를 다루는 과학으로 정의하면서 농업, 사냥, 연극과 함께 의학을 기계과학으로 분류했습니다.[40]영국의 수사이자 철학자인 로저 베이컨은 자연과학이 "불, 공기, 흙, 물 그리고 그것들로부터 만들어진 모든 무생물의 요소들의 부분들에서처럼 움직임과 휴식의 원리"를 다루었다고 썼습니다.[41]이 과학들은 또한 식물, 동물 그리고 천체들을 다루었습니다.[41]그 후 13세기에, 가톨릭 사제이자 신학자인 토마스 아퀴나스는 자연과학을 "이동 가능한 존재"와 "그들의 존재뿐만 아니라 그들의 정의에 있어서도 어떤 문제에 의존하는 것들"을 다루는 것으로 정의했습니다.[42]의학, 음악, 그리고 관점을 포함하는 분야에 대한 분열이 있었지만, 중세 시대의 학자들 사이에서 자연과학은 움직이는 물체에 관한 것이라는 광범위한 동의가 있었습니다.[43]철학자들은 진공의 존재, 운동이 열을 생산할 수 있는지, 무지개의 색깔, 지구의 운동, 원소 화학물질이 존재하는지, 그리고 비가 형성되는 대기 중에 있는지를 포함한 질문들을 곰곰이 생각했습니다.

중세 말까지 수 세기 동안, 자연과학은 종종 마법과 오컬트에 관한 철학들과 섞였습니다.[45]자연철학은 논문부터 백과사전, 아리스토텔레스에 대한 해설까지 다양한 형태로 나타났습니다.[46]이 시기 동안 자연철학과 기독교의 상호작용은 복잡했습니다; 타티아누스에우세비우스를 포함한 몇몇 초기 신학자들은 자연철학을 이교도 그리스 과학의 산물로 여겼고 그것을 의심했습니다.[47]아퀴나스를 포함한 몇몇 후대의 기독교 철학자들이 자연과학을 경전을 해석하는 수단으로 바라보게 되었지만, 이 의심은 12세기와 13세기까지 지속되었습니다.[48]철학을 신학과 동등한 수준으로 설정하는 것과 과학적 맥락에서 종교적 구성에 대한 논쟁을 금지한 1277년의 단죄는 가톨릭 지도자들이 신학적 관점에서도 자연철학의 발전에 저항하는 끈기를 보여주었습니다.[49]그 시대의 또 다른 가톨릭 신학자인 아퀴나스와 알베르투스 마그누스는 그들의 작업에서 신학과 과학을 거리두기를 추구했습니다.[50]"나는 아리스토텔레스에 대한 사람의 해석이 신앙의 가르침과 어떤 관련이 있는지 알지 못합니다."라고 그는 1271년에 썼습니다.[51]

뉴턴과 과학 혁명 (1600–1800)

16세기와 17세기에 이르러, 자연철학은 더 초기의 그리스 철학이 밝혀지고 번역되면서 아리스토텔레스에 대한 해설을 넘어서는 진화를 겪었습니다.[52]15세기 인쇄기의 발명, 현미경과 망원경의 발명, 개신교 개혁은 서양에서 과학적 탐구가 발달한 사회적 맥락을 근본적으로 변화시켰습니다.[52]크리스토퍼 콜럼버스의 새로운 세계의 발견은 세계의 물리적 구성에 대한 인식을 변화시켰으며, 코페르니쿠스, 타이코 브라헤 그리고 갈릴레오에 의한 관찰은 태양계를 태양 중심으로 더 정확한 그림을 가져왔고 천체들에 대한 아리스토텔레스의 이론들 중 많은 것들이 거짓임을 증명했습니다.[53]토마스 홉스, 존 로크, 프란시스 베이컨을 포함한 몇몇 17세기 철학자들은 아리스토텔레스와 그의 중세 추종자들을 자연철학에 대한 그들의 접근법이 피상적이라고 하면서 노골적으로 거부함으로써 과거로부터 결별했습니다.

요하네스 케플러 (1571–1630).케플러의 천문학 노바는 "과학자가 어떻게 수많은 불완전한 데이터에 대처하여 정확성을 뛰어 넘는 이론을 만들어냈는지 기록한 최초의 출판된 설명"이며, 따라서 과학적 방법의 토대를 마련했습니다.[55]

갈릴레오의 작품 두 개의 새로운 과학요하네스 케플러새로운 천문학의 제목은 아리스토텔레스가 자연계에 대한 새로운 연구 방법을 선호하면서 17세기에 일어난 변화의 분위기를 강조했습니다.[56]베이컨은 이러한 변화를 대중화하는 데 중요한 역할을 했습니다; 그는 사람들이 자연에 대한 지배권을 얻기 위해 예술과 과학을 사용해야 한다고 주장했습니다.[57]이를 달성하기 위해 그는 "인간의 삶은 [발견과 힘을] 부여받아야 한다"[58]고 썼습니다.그는 자연철학을 "사물의 원인과 은밀한 움직임에 대한 지식; 그리고 인간제국의 경계를 확장하여 가능한 모든 것을 효과로 만드는 것"이라고 정의했습니다.[56]베이컨은 과학적 연구가 국가에 의해 지원되고 과학자들의 협력적인 연구에 의해 제공되어야 한다고 제안했습니다. 이 비전은 그 범위, 야망 그리고 형태에 있어서 그 유례가 없었던 것입니다.[58]자연철학자들은 자연을 복잡한 시계처럼 분해하고 이해할 수 있는 메커니즘으로 점점 더 바라보게 되었습니다.[59]아이작 뉴턴, 에반젤리스타 토리첼리, 프란체스코 레디 등 자연철학자들은 기압계를 이용해 대기압을 측정하고 자연발생을 반증하는 등 물의 흐름에 초점을 맞춘 실험을 했습니다.[60]과학 학회와 과학 저널이 생겨났고 인쇄기를 통해 널리 퍼지면서 과학 혁명을 촉발했습니다.[61]뉴턴은 1687년에 19세기까지 현재 남아있는 물리 법칙의 기초를 세웠던 자연철학의 수학적 원리, 즉 수학 원리를 출판했습니다.[62]

Andrew Cunningham, Perry Williams, Floris Cohen을 포함한 일부 현대 학자들은 자연철학이 과학이라고 적절하게 불리지 않으며, 진정한 과학적 탐구는 과학 혁명과 함께 시작되었다고 주장합니다.[63]코언에 따르면, "'자연철학'이라고 불리는 가장 중요한 존재로부터 과학을 해방시키는 것은 과학혁명의 한 정의적인 특징입니다."[63]에드워드 그랜트를 포함한 과학의 다른 역사가들은 광학, 역학, 천문학의 정확한 과학에서 배운 원리들이 자연철학에 의해 제기된 질문들에 적용되기 시작하면서 17, 18, 19세기에 꽃피운 과학 혁명이 일어났다고 주장합니다.[63]그랜트는 뉴턴이 자연의 수학적 기초인 불변의 법칙을 밝히려고 시도했고, 그렇게 함으로써 처음으로 자연철학과 수학에 합류하여 현대 물리학의 초기 연구를 만들었다고 주장합니다.[64]

아이작 뉴턴은 역사상 가장 영향력 있는 과학자 중 한 명으로 널리 여겨지고 있습니다.

17세기에 시작된 과학 혁명은 아리스토텔레스적 연구 방식으로부터의 급격한 단절을 나타냅니다.[65]그것의 주요한 발전 중 하나는 자연을 조사하기 위한 과학적 방법의 사용이었습니다.데이터를 수집하고 실험에서 반복 측정을 수행했습니다.[66]그리고 과학자들은 이 실험의 결과를 설명하기 위해 가설을 세웠습니다.[67]그런 다음 가설의 정확성을 증명하거나 반증하기 위해 위변조성 원리를 사용하여 테스트했습니다.[67]자연과학은 계속해서 자연철학이라고 불렸지만, 과학적 방법의 채택은 과학을 철학적 추측의 영역을 넘어 자연을 조사하는 더 구조화된 방법을 도입했습니다.

영국의 수학자이자 물리학자인 뉴턴은 과학 혁명의 중요한 인물이었습니다.[68]코페르니쿠스, 브라헤, 케플러에 의한 천문학의 발전에 기초하여 뉴턴은 만유인력의 법칙운동의 법칙을 도출했습니다.[69]이 법칙들은 지구와 우주 둘 다에 적용되며, 별개의 물리적 규칙에 따라 이전에는 서로 독립적으로 기능한다고 생각되었던 물리적 세계의 두 영역을 통합시킵니다.[70]예를 들어, 뉴턴은 조수의 중력에 의해 일어난다는 것을 보여주었습니다.[71]뉴턴의 또 다른 발전은 수학을 자연현상에 대한 강력한 설명 도구로 만드는 것이었습니다.[72]자연철학자들이 오랫동안 수학을 측정과 분석의 수단으로 사용해 왔지만, 그것의 원리는 뉴턴이 되기 전까지는 자연의 원인과 결과를 이해하는 수단으로 사용되지 않았습니다.

18세기와 19세기에 샤를 오귀스틴쿨롱, 알레산드로 볼타, 마이클 패러데이를 포함한 과학자들은 전자기력, 즉 전기로 대전된 입자에 양전하와 음전하의 힘의 상호작용을 탐구함으로써 뉴턴 역학을 기반으로 만들었습니다.[73]패러데이는 자연의 힘이 공간을 채우는 ""에서 작동한다고 제안했습니다.[74]뉴턴의 중력 구조와 대비되는 장에 대한 개념은 단순히 "거리를 둔 행동", 즉 그들 사이의 공간에 아무것도 없는 물체를 끌어당겨 개입하는 것입니다.[74]제임스 클러크 맥스웰은 19세기에 이러한 발견을 일관성 있는 전기역학 이론으로 통일시켰습니다.[73] 수학 방정식과 실험을 사용하여 맥스웰은 공간이 자신과 서로에게 작용할 수 있는 하전 입자로 가득 차 있고 그것들이 하전파의 전달을 위한 매개체라는 것을 발견했습니다.[73]

화학에 있어서도 중요한 발전이 과학 혁명 기간 동안 일어났습니다.프랑스의 화학자 앙투안 라부아지에플로지스톤 이론을 반박했는데, 플로지스톤 이론은 물체들이 공기 중으로 "플로지스톤"을 방출함으로써 연소되었다고 가정합니다.[74]조셉 프리스틀리는 18세기에 산소를 발견했지만 라부아지에는 연소산화의 결과라는 것을 발견했습니다.[74]그는 또한 33개 원소의 표를 만들었고 현대 화학 명명법을 발명했습니다.[74]공식적인 생물학은 자연적인 생명의 분류와 분류에 초점을 두었던 18세기에도 초기 단계에 머물렀습니다.이러한 자연사의 성장은 칼 린네가 이끌었는데, 그의 1735년 자연계 분류법은 아직도 사용되고 있습니다.린네는 1750년대에 그의 모든 종들에 학명을 도입했습니다.[75]

19세기의 발전 (1800-1900)

마이컬슨-모리 실험은 빛이 발광 에테르를 통해 전파된다는 것을 반증하기 위해 사용되었습니다.19세기의 개념은 알버트 아인슈타인의 특수 상대성 이론으로 대체되었습니다.

19세기에 이르러 과학에 대한 연구는 전문가들과 기관들의 시야에 들어왔습니다.그렇게 함으로써, 그것은 점차 자연과학이라는 더 현대적인 이름을 얻게 되었습니다.과학자라는 용어는 1834년 윌리엄 휘웰이 메리 서머빌의 "과학의 연결선"에 대한 리뷰에서 만든 것입니다.[76]그러나 그 단어는 거의 같은 세기 말까지 일반적인 용도로 쓰이지 않았습니다.[citation needed]

현대 자연과학 (1900년~현재)

1923년 미국의 화학자 길버트 N이 쓴 유명한 교과서 열역학과 화학물질의 자유 에너지에 의하면. 루이스와 미국의 물리화학자 멀 랜들[77]자연과학은 세 가지의 큰 분야를 가지고 있습니다.

논리학과 수학 과학을 제외하고, 자연과학에는 역학, 전기역학, 열역학 등의 소수의 기본 가설에서 도출되는 광범위한 추론의 다양성 때문에 구별되는 세 가지 큰 분야가 있습니다.[78]

오늘날, 자연과학은 더 일반적으로 식물학과 동물학과 같은 생명과학과 물리학, 화학, 천문학, 그리고 지구과학을 포함하는 물리학으로 나뉩니다.

참고 항목

참고문헌

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서지학

추가열람

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