科学

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科学包含自然社会等领域,如物理學生物学社会学。它涵盖三方面含义:

  1. 觀察:致力于揭示自然真相,而对自然作理由充分的观察或研究(包括思想实验),通常指可通过必要的方法进行的,或能通过科学方法——一套用以评价经验知识的程序而进行的。
  2. 假設:通过这样的過程假定组织体系知识的系統性。
  3. 檢證:藉此驗證研究目標的信度與效度。

科学知识指覆盖一般真理或普遍规律的运作的知识或知识体系,尤其指通过科学方法获得或验证过的。科学知识極度依赖逻辑推理

“科學”名詞演變及含義[编辑]

說文解字,科,會意字:“從禾從斗,斗者量也”;故“科學”一詞乃取“測量之學問”之義為名。

唐朝到近代以前,“科学”作为“科举之学”的略语,「科学」一词虽在汉语典籍中偶有出现,但大多指「科举之学」[1][2]。 最早使用“科学”一词之人似可溯及到唐末的罗衮[1][3][4]

“科學”一詞由近代日本學界初用于對译英文中的“Science”及其它歐洲語言中的相應詞匯,歐洲語言中該詞來源於拉丁文Scientia”,意為「知識」、「學問」,在近代側重關於自然的學問。

在日本幕府末期到明治時期,「科学」是专门的「个别学问」,有的在以「分科的学问」的意义被使用着。

明治元年,福泽谕吉执笔的日本最初的科学入门书《穷理图解》出版。同时,明治时代“science”这个语言进入了的时候,启蒙思想家西周使用「科学」作为译词[3]

甲午海戰以後,中國掀起了學習近代西方科技的高潮,清末主要通過近代化之路上走在前面的日本學習近代科學技術。樊洪业、吴凤鸣等認為,中國最早使用「科學」一詞的學者大概是康有為。他出版的《日本書目誌》[5]中就列舉了《科學入門》、《科學之原理》等書目。辛亥革命時期,中國人使用「科學」一詞的頻率逐漸增多,出現了「科學」與「格致」兩詞並存的局面。在中華民國時期,通過中國科學社的科學傳播活動,「科學」一詞才取代「格致」。

王扬宗在汉语“科学”一词的由来[6]中这样描述「科學」和「格致」之争:“严复首先用“西学格致”翻译science,后来又借用了science的日语译名“科学”,而著名思想家、政论家章太炎则明确要求为“科学”正名。他在1903年8月发表《论承用“维新”二字之荒谬》一文,大力批驳责用“格物”之名翻译“物理学”(physics)很不适当。”

在中國,教科書上一般將科學分為自然科學(或稱為理科)和社會科學(或稱為文科)。而諸如心理學哲學(有別于科學)在中國與自然科學社會科學等概念被認為存在劃分不清、界限模糊的情况。因而“科學”一詞常被模糊地使用。工程學科稱為工科,理科和工科合成理工科,而文科和理科又合稱文理科

從準確、可驗證性並能達到普遍公認的角度講,科學一詞指自然科學。廣義的科學又包含了科技社會學

根據現代漢語詞典(中國社會科學院語言研究所詞典編輯室,1978年),科學被解釋為:

  1. 反映自然、社會、思維等的客觀規律的分科的知識體系。
  2. 合乎科學(精神、方法等)的。

如今的“科学”在中国古代的称呼[编辑]

中國傳統上將所有的知識統稱“學問”,古代將關於自然物道理的學問稱為“物理”[7]因此古代的物理即是自然科學,數學學科獨立於“物理”。

而自明代時中國則稱為格致[8],即格物致知,以表示研究自然之物所得的學問。直至中日甲午戰爭以前出版的許多科學書籍多冠以格致格物之名。

历史与哲学[编辑]

历史[编辑]

广义的科学在历史上许多古代文明就已经存在,[9]然而,现代科学的方法与以前有明显的区别,同时现代的科学的成功也使其有目前的严格定义。

自然的哲学研究[编辑]

中世纪科学[编辑]

文艺复兴时期与早期现代科学[编辑]

启蒙时代[编辑]

19世纪[编辑]

20世纪[编辑]

科学哲学[编辑]

DNA决定所有已知生命的基因结构。

近代的科学,旨在理性、客观的前提下,用知识(理论)与实验完整地证明出的真理。是指以培根倡导的实证主义伽利略为实践先驱的实验方法为基础,以获取关于世界的系统知识的研究。分为以自然现象为对象的自然科学和以社会现象对象社会科学。与艺术哲学宗教文学等相区别。现代科学,还包括以人类思维存在为对象的思维科学

对于科学的核心特征或者说所谓科学精神,随着人类的进步,有不同的观点,目前一般认为科学具有如下特征:

  • 理性客观:从事科学研究一般不以“神”、“鬼”、“上帝”为前提(一些科学家仍會信仰宗教,但是"科学"本身是理性思维的结果),一切以客观事实的觀察为基础,通常科學家會設計實驗並控制各種變因來保證實驗的準確性,以及解釋理論的能力。
  • 可否證性:这是来自卡尔·波普尔的观点,人類其實無法知道一門學問裡的理論是否一定正確,但若這門學問有部份有錯誤時,人們可以嚴謹明確的證明這部分的錯誤,的確是錯的,那這門學問就算是合乎科學的學問。
  • 存在一个适用范围:也就是说可以不是放之四海皆准的绝对真理。例如:牛顿力学在微观世界失效。不過科學家們仍然努力尋找與探索是否有某種理論可以囊括所有自然現象(至少在物理界,將相對論與量子力學合併是一至少延續數十年的野心)。
  • 普遍必然性:科学理论来自于实践,也必须回到实践,它必须能够解释其适用范围内的已知的所有事实。

科学还可以分为从理论应用等多个层次。

在与社会进步的相互作用中,科学对实践的指导作用得到不断加强,科学体系本身也不断壮大,它对人类历史的重大影响日趋显著。

科学实践[编辑]

在望远镜发明前,第谷设计的用于观测两个天体间的角度的测量仪器,大大提高了天文学精度。他的测量结果是开普勒定律的基础。

“若一确信而始者,将止于怀疑;而一怀疑而始者,将止于确信。” —培根 (1605)

The Advancement of Learning, Book 1, v, 8

测量[编辑]

科学中常常使用测量来作出对比并减少分歧。即便是有明显的区别,也会通过测量提高精度,以便提高可重复性。例如不同的颜色可以通过波长来区分,而不使用“绿”或“蓝”等“模糊”的概念。

测量常使用国际单位制,其中包括基本单位:千克, , 坎德拉, , 安培, 开尔文摩尔。除了kg以外,其他六个单位是非人工定义的(不是以特定的物体为标准)。

七个SI系统的基本单位以及他们之间的关系

第一个提出专门用于实验的国际基本单位的是查尔斯·桑德斯·皮尔士 (1839–1914),[10] 他提出用来定义谱线的波长。[11] 这直接影响到迈克耳孙-莫雷实验; 迈克耳孙和莫雷参考他的方法并进行了改进。[12]

国际单位制(SI)[编辑]

[13]

基本量 基本單位 符號 當前SI常量 新式SI常量(建議)
时间 s -133的超精細分裂 同现SI
长度 m 真空中的光速 同现SI
质量 千克 kg 國際公斤原器的質量 普朗克常量h
电流 安培 A 真空磁导率真空电容率 電子電荷e
温度 開爾文 K 三相点温度,绝对零度 玻尔兹曼常数k
物質的量 摩尔 mol -12的摩尔质量 阿伏伽德罗常数 NA
发光强度 坎德拉 cd 540THz光源的發光效率 同现SI

科学的方法[编辑]

任何研究方法要被視為科學方法,則必須是客觀的(科學家們不能對於科學方法下產生的單一結果有不同的解釋且研究時不能故意去改變結果的發生)。另一項基本期待,則是必須有完整的資料文件以供佐證,以及研究方法必須由第三者小心檢視,並且確認該方法能重製。

一般理解,科学是对自然规律的追求。科学定律,有一个重要的标准,就是不能有反例。任何一个客观存在的,能够重复的现象,如果于已有的科学定律矛盾,即宣布此科学定律的终结。

科学方法使用可再现的方法解释自然现象。[14]从预测当中提出思想实验或假设。预测是在确认实验或观察前提出的,用于证明其中没有受到干预。而对预测的反证则是进步的证明。 [15][16]科學研究者提出假說來解釋自然現象,然後設計實驗來檢驗這些假說,这种实验需要在可控条件下模拟自然现象(在观测科学,如天文学或地质学,可预测的观察结果可以替代核对实验)。整体而言,科学方法可以解决极度创新的问题而又不受主观偏见的影响(又称確認偏誤)。[17]

科学界[编辑]

約翰·赫維留与妻子Elisabetha于1673的观测。 他们是皇家学会的第一批外国成员。

科学界包括了所有的科学家以及他们之间的互动和合作。一般其会被按不同工作的领域分成子社群。其中也有很多跨学科,跨机构的活动。

分支与领域[编辑]

科学主要可分為自然科学社会科学应用科学形式科学等四大領域。

自然科学是指应用经验和科学的方法来研究宇宙以便阐明支配自然世界的规则的科学学科。“自然科学”这个名称是用来与社会科学和形式科学相区分。

形式科学是指主要以抽象形态形式系统为研究对象的科学。与其他科学分宗不同,形式科学并不关心理论在现实世界的观察中的有效性,而是更关心基于定义和规则之上的形式性质。但是其方法手段却可以应用于构造和测试用来实践现实观测的科学模型。

机构[编辑]

路易十四访问法国科学院(1671年)

文献[编辑]

科学与社会[编辑]

穿实验服的女科学家.

科学领域中的女性[编辑]

科学技术[编辑]

参看[编辑]

注釋[编辑]

  1. ^ 1.0 1.1 周程 纪秀芳. 《究竟谁在中国最先使用了“科学”一词?》. 《自然辩证法通讯》2009年第04期. ISSN 1000-0763. 
  2. ^ 佐々木力『科学論入門』p.3
  3. ^ 3.0 3.1 佐々木力『科学論入門』岩波書店1996年 ISBN:4004304571
  4. ^ 宋陳亮《送叔祖主筠州高要簿序》:“自科学之兴,世之为士者往往困於一日之程文,甚至於老死而或不遇。”
  5. ^ 《日本书目志》,康有为辑,出版地:上海,出版社:上海大同译书局光绪二十三年(1897年)成书《康南海自编年谱》中华书局1992年版
  6. ^ 汉语“科学”一词的由来http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2012/5/264017.shtm
  7. ^ “物理”一詞何時開始使用有待考證,古代科學家也有一些以物理命名的自然科學著作,如三國時期的楊泉著有《物理論》,明朝時期的方以智著有《物理小識》。
  8. ^ 明末清初,来华的欧洲耶稣会传教士熊明遇的《格致草》、汤若望的《坤舆格致》等书的名称就使用了“格致”一词
  9. ^ "The historian ... requires a very broad definition of "science" — one that ... will help us to understand the modern scientific enterprise. We need to be broad and inclusive, rather than narrow and exclusive ... and we should expect that the farther back we go [in time] the broader we will need to be." — David Pingree (1992), "Hellenophilia versus the History of Science" Isis 83 554–63, as cited on p.3, David C. Lindberg (2007), The beginnings of Western science: the European Scientific tradition in philosophical, religious, and institutional context, Second ed. Chicago: Univ. of Chicago Press ISBN 978-0-226-48205-7
  10. ^ Crease 2011,第182–4页
  11. ^ C.S. Peirce (July 1879) "Note on the Progress of Experiments for Comparing a Wave-length with a Metre" American Journal of Science, as referenced by Crease 2011,第203页
  12. ^ Crease 2011,第203页
  13. ^ Crease 2011,第261页
  14. ^ di Francia 1976,第13页: "The amazing point is that for the first time since the discovery of mathematics, a method has been introduced, the results of which have an intersubjective value!" (Author's punctuation)
  15. ^ di Francia 1976,第4–5页: "One learns in a laboratory; one learns how to make experiments only by experimenting, and one learns how to work with his hands only by using them. The first and fundamental form of experimentation in physics is to teach young people to work with their hands. Then they should be taken into a laboratory and and taught to work with measuring instruments — each student carrying out real experiments in physics. This form of teaching is indispensable and cannot be read in a book."
  16. ^ Fara 2009,第204页: "Whatever their discipline, scientists claimed to share a common scientific method that ... distinguished them from non-scientists."
  17. ^ Backer, Patricia Ryaby. What is the scientific method?. San Jose State University. October 29, 2004 [2008-03-28]. 

参考文献[编辑]

扩展阅读[编辑]

外部連結[编辑]