科學

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科學包含自然社會等領域,如物理學生物學社會學。它涵蓋三方面含義:

  1. 觀察:致力於揭示自然真相,而對自然作理由充分的觀察或研究(包括思想實驗),通常指可通過必要的方法進行的,或能通過科學方法——一套用以評價經驗知識的程序而進行的。
  2. 假設:通過這樣的過程假定組織體系知識的系統性。
  3. 檢證:藉此驗證研究目標的信度與效度。

科學知識指覆蓋一般真理或普遍規律的運作的知識或知識體系,尤其指通過科學方法獲得或驗證過的。科學知識極度依賴邏輯推理

「科學」名詞演變及含義[編輯]

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,「科學」作為「科舉之學」的略語,「科學」一詞雖在漢語典籍中偶有出現,但古中文中「科學」一詞所指涉的概念與近代中文「科學」不同,大多指「科舉之學」[1][2]。 最早使用「科學」一詞之人似可溯及到唐末的羅袞[1][3][4]

「科學」一詞由近代日本學界初用於對譯英文中的「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,「科學」是專門的「個別學問」,有的在以「分科的學問」的意義被使用着。

明治元年,福澤諭吉執筆的日本最初的科學入門書《窮理圖解》出版。同時,明治時代「science」這個語言進入了的時候,啟蒙思想家西周使用「科學」作為譯詞[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。樊洪業、吳鳳鳴等認為,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」。

王揚宗在漢語「科學」一詞的由來[6]中這樣描述「科學」和「格致」之爭:「嚴復首先用「西學格致」翻譯science,後來又借用了science的日語譯名「科學」。而著名思想家、政論家章太炎則明確要求為「科學」正名。他在1903年8月發表《論承用「維新」二字之荒謬》一文,大力批駁責用「格物」之名翻譯「物理學」(physics)很不適當。」

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「科學」在中國古代的稱呼[編輯]

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。

歷史與哲學[編輯]

歷史[編輯]

廣義的科學在歷史上許多古代文明就已經存在,[9]然而,現代科學的方法與以前有明顯的區別,同時現代的科學的成功也使其有目前的嚴格定義。

自然的哲學研究[編輯]

中世紀科學[編輯]

文藝復興時期與早期現代科學[編輯]

啟蒙時代[編輯]

19世紀[編輯]

20世紀[編輯]

科學哲學[編輯]

DNA決定所有已知生命的基因結構。

近代的科學,旨在理性、客觀的前提下,用知識(理論)與實驗完整地證明出的真理。是指以培根倡導的實證主義伽利略為實踐先驅的實驗方法為基礎,以獲取關於世界的系統知識的研究。分為以自然現象為對象的自然科學和以社會現象對象社會科學。與藝術哲學宗教文學等相區別。現代科學,還包括以人類思維存在為對象的思維科學

對於科學的核心特徵或者說所謂科學精神,隨着人類的進步,有不同的觀點,目前一般認為科學具有如下特徵:

  • 理性客觀:從事科學研究一般不以「神」、「鬼」、「上帝」為前提(一些科學家仍會信仰宗教,但是"科學"本身是理性思維的結果),一切以客觀事實的觀察為基礎,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:這是來自卡爾·波普爾的觀點,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。
  • 存在一個適用範圍:也就是說可以不是放之四海皆準的絕對真理。例如:牛頓力學在微觀世界失效。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:科學理論來自於實踐,也必須回到實踐,它必須能夠解釋其適用範圍內的已知的所有事實。

科學還可以分為從理論應用等多個層次。

在與社會進步的相互作用中,科學對實踐的指導作用得到不斷加強,科學體系本身也不斷壯大,它對人類歷史的重大影響日趨顯著。

科學實踐[編輯]

在望遠鏡發明前,第谷設計的用於觀測兩個天體間的角度的測量儀器,大大提高了天文學精度。他的測量結果是開普勒定律的基礎。

「若一確信而始者,將止於懷疑;而一懷疑而始者,將止於確信。」 —培根 (1605)

The Advancement of Learning, Book 1, v, 8

測量[編輯]

科學中常常使用測量來作出對比並減少分歧。即便是有明顯的區別,也會通過測量提高精度,以便提高可重複性。例如不同的顏色可以通過波長來區分,而不使用「綠」或「藍」等「模糊」的概念。

測量常使用國際單位制,其中包括基本單位:千克, , 坎德拉, , 安培, 開爾文摩爾。除了kg以外,其他六個單位是非人工定義的(不是以特定的物體為標準)。

七個SI系統的基本單位以及他們之間的關係

第一個提出專門用於實驗的國際基本單位的是查爾斯·桑德斯·皮爾士 (1839–1914),[10] 他提出用來定義譜線的波長。[11] 這直接影響到邁克耳孫-莫雷實驗; 邁克耳孫和莫雷參考他的方法並進行了改進。[12]

國際單位制(SI)[編輯]

[13]

基本量 基本單位 符號 當前SI常量 新式SI常量(建議)
時間 s -133的超精細分裂 同現SI
長度 m 真空中的光速 同現SI
質量 千克 kg 國際公斤原器的質量 普朗克常量h
電流 安培 A 真空磁導率真空電容率 電子電荷e
溫度 開爾文 K 三相點溫度,絕對零度 玻爾茲曼常數k
物質的量 摩爾 mol -12的摩爾質量 阿伏伽德羅常數 NA
發光強度 坎德拉 cd 540THz光源的發光效率 同現SI

科學的方法[編輯]

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,科學是對自然規律的追求。科學定律,有一個重要的標準,就是不能有反例。任何一個客觀存在的,能夠重複的現象,如果於已有的科學定律矛盾,即宣布此科學定律的終結。

科學方法使用可再現的方法解釋自然現象。[14]從預測當中提出思想實驗或假設。預測是在確認實驗或觀察前提出的,用於證明其中沒有受到干預。而對預測的反證則是進步的證明。 [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,這種實驗需要在可控條件下模擬自然現象(在觀測科學,如天文學或地質學,可預測的觀察結果可以替代核對實驗)。整體而言,科學方法可以解決極度創新的問題而又不受主觀偏見的影響(又稱確認偏誤)。[17]

科學界[編輯]

約翰·赫維留與妻子Elisabetha於1673的觀測。 他們是皇家學會的第一批外國成員。

科學界包括了所有的科學家以及他們之間的互動和合作。一般其會被按不同工作的領域分成子社群。其中也有很多跨學科,跨機構的活動。

分支與領域[編輯]

科學主要可分為自然科學社會科學應用科學形式科學等四大領域。

自然科學是指應用經驗和科學的方法來研究宇宙以便闡明支配自然世界的規則的科學學科。「自然科學」這個名稱是用來與社會科學和形式科學相區分。

形式科學是指主要以抽象形態形式系統為研究對象的科學。與其他科學分宗不同,形式科學並不關心理論在現實世界的觀察中的有效性,而是更關心基於定義和規則之上的形式性質。但是其方法手段卻可以應用於構造和測試用來實踐現實觀測的科學模型。

機構[編輯]

路易十四訪問法國科學院(1671年)

文獻[編輯]

科學與社會[編輯]

穿實驗服的女科學家.

科學領域中的女性[編輯]

科學技術[編輯]

參看[編輯]

注釋[編輯]

  1. ^ 1.0 1.1 周程 紀秀芳. 《究竟誰在中國最先使用了「科學」一詞?》. 《自然辯證法通訊》2009年第04期. ISSN 1000-0763. 
  2. ^ 佐々木力『科學論入門』p.3
  3. ^ 3.0 3.1 佐々木力『科學論入門』岩波書店1996年 ISBN:4004304571
  4. ^ 宋陳亮《送叔祖主筠州高要簿序》:「自科學之興,世之為士者往往困於一日之程文,甚至於老死而或不遇。」
  5. ^ 《日本書目志》,康有為輯,出版地:上海,出版社:上海大同譯書局光緒二十三年(1897年)成書《康南海自編年譜》中華書局1992年版
  6. ^ 漢語「科學」一詞的由來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,來華的歐洲耶穌會傳教士熊明遇的《格致草》、湯若望的《坤輿格致》等書的名稱就使用了「格致」一詞
  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頁
  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頁
  12. ^ Crease 2011,第203頁
  13. ^ Crease 2011,第261頁
  14. ^ di Francia 1976,第13頁: "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頁: "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頁: "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]. 

參考文獻[編輯]

擴展閱讀[編輯]

外部連結[編輯]