Отрасли науки - Branches of science

Масштаб Вселенной, сопоставленный с отраслями науки и показывающий, как одна система строится поверх другой через иерархия наук.

В отрасли науки, также называемый науки, «научные области» или «научные дисциплины» обычно делятся на три основные группы:

Естественные и социальные науки эмпирический науки, что означает, что знания должны быть основаны на наблюдаемых явлениях и должны быть доступны для проверки другими исследователями, работающими в тех же условиях.[2] Эта проверяемость может варьироваться даже в научная дисциплина[3][4]

Естественные, социальные и формальные науки составляют фундаментальные науки, составляющие основу междисциплинарный и прикладные науки Такие как инженерное дело и лекарство. Специализированные научные дисциплины, которые существуют в нескольких категориях, могут включать в себя части других научных дисциплин, но часто обладают собственной терминологией и опытом.[5]

Формальные науки

В формальные науки это отрасли науки, которые занимаются формальные системы, Такие как логика, математика, теоретическая информатика, теория информации, теория систем, теория принятия решений, статистика, и теоретическая лингвистика.

В отличие от других отраслей, формальные науки не занимаются обоснованием теории на основе наблюдения в реальный мир (эмпирическое знание ), а скорее со свойствами формальные системы на основе определения и правила. Следовательно, существуют разногласия относительно того, действительно ли формальные науки составляют науку. Однако методы формальных наук необходимы для построения и проверки научные модели имея дело с наблюдаемой реальностью,[6] а крупные достижения в формальных науках часто приводили к значительным успехам в эмпирических науках.

Логика

Логика (из Греческий: λογική, логикḗ, 'обладающий причина, интеллектуальный, диалектический, аргументированный ')[7][8][примечание 1] систематическое изучение действительных правила вывода, то есть отношения, которые приводят к принятию одного предложения ( вывод ) на основании ряда других предложений (предпосылки ). В более широком смысле логика - это анализ и оценка аргументы.[9]

Он традиционно включает классификацию аргументов; систематическое изложение логические формы; то срок действия и прочность из дедуктивное мышление; то сила из индуктивное мышление; изучение формальные доказательства и вывод (включая парадоксы и заблуждения ); и изучение синтаксис и семантика.

Исторически логика изучалась в философия (с древних времен) и математика (с середины 19 века). Совсем недавно логику изучали в наука о мышлении, который опирается на Информатика, лингвистика, философия и психология, среди других дисциплин.

Математика

Математикав самом широком смысле, это просто синоним формальной науки; но традиционно математика означает более конкретно коалицию четырех областей: арифметика, алгебра, геометрия, и анализ, которые, грубо говоря, являются изучением количества, структуры, пространства и изменений.

Статистика

Статистика изучение сбора, организации и интерпретации данные.[10][11] В нем рассматриваются все аспекты этого, включая планирование сбора данных с точки зрения разработки опросы и эксперименты.[10]

А статистик это тот, кто особенно хорошо разбирается в способах мышления, необходимых для успешного применения статистического анализа. Такие люди часто получали этот опыт, работая в любом из большое количество полей. Также существует дисциплина под названием математическая статистика, который касается теоретической основы предмета.

Слово статистика, когда речь идет о научной дисциплине, является особенным, поскольку в «Статистика - это искусство».[12] Это не следует путать со словом статистика, ссылаясь на количество (например, иметь в виду или же медиана ) рассчитывается на основе набора данных,[13] чье множественное число статистика («эта статистика кажется неправильной» или «эта статистика вводит в заблуждение»).

Теория систем

Теория систем это трансдисциплинарный исследование системы в целом, чтобы разъяснить принципы, которые могут быть применены ко всем типам систем во всех областях исследований. Этот термин еще не имеет устоявшегося, точного значения, но теорию систем можно с полным основанием считать специализацией системное мышление и обобщение системная наука. Термин происходит от Берталанфи с Общая теория систем (GST) и используется в более поздних усилиях в других областях, таких как теория действия из Талкотт Парсонс и социологические аутопоэзис из Никлас Луман.

В этом контексте слово системы используется для обозначения саморегулирующихся систем, т.е. самокорректирующихся за счет Обратная связь. Саморегулирующиеся системы встречаются в природе, включая физиологические системы нашего тела, в локальных и глобальных экосистемах и в климате.

Теория принятия решений

Теория принятия решений (или теория выбора не путать с теория выбора ) является изучение агент выбор.[14] Теорию принятия решений можно разделить на две части: нормативный теория принятия решений, которая анализирует результаты решений или определяет оптимальные решения с учетом ограничений и допущений, а также описательной теории принятия решений, которая анализирует как агенты фактически принимают решения, которые они делают.

Теория принятия решений тесно связана с областью теория игры[15] и является междисциплинарной темой, изучаемой экономистами, статистиками, психологами, биологами,[16] политологи и другие социологи, философы,[17] и компьютерные ученые.

Эмпирические приложения этой богатой теории обычно делаются с помощью статистический и эконометрический методы.

Теоретическая информатика

Теоретическая информатика (TCS) является подмножеством общих Информатика и математика который фокусируется на более математических темах вычислений и включает теория вычислений.

Трудно точно очертить теоретические области. В ACM с Специальная группа по алгоритмам и теории вычислений (SIGACT) дает следующее описание:[18]

TCS охватывает широкий спектр тем, включая алгоритмы, структуры данных, вычислительная сложность, параллельно и распределен вычисление вероятностное вычисление, квантовые вычисления, теория автоматов, теория информации, криптография, семантика программы и проверка, машинное обучение, вычислительная биология, вычислительная экономика, вычислительная геометрия, и вычислительная теория чисел и алгебра. Работы в этой области часто отличаются упором на математическую технику и строгость.

Естественные науки

Естественные науки это раздел науки, связанный с описанием, предсказанием и пониманием природный феномен, на основе эмпирическое доказательство из наблюдение и экспериментирование. Такие механизмы, как экспертная оценка и повторяемость результатов используется для проверки достоверности научных достижений.

Естествознание можно разделить на два основных направления: наука о жизни и физическая наука. Наука о жизни также известна как биология, а физика подразделяется на отрасли: физика, химия, астрономия и Науки о Земле. Эти отрасли естествознания можно разделить на более специализированные отрасли (также известные как области). Как эмпирические науки, естественные науки используют инструменты из формальные науки, таких как математика и логика, преобразование информации о природе в измерения, которые можно объяснить как четкие формулировки "законы природы ".[19]

Физическая наука

Физическая наука - это общий термин для отраслей естествознания, изучающих неживые системы, в отличие от наук о жизни. Однако термин «физический» создает непреднамеренное, несколько произвольное различие, поскольку многие разделы физической науки также изучают биологические явления. Есть разница между физикой и физикой.

Физика

Физика (из Древнегреческий: φύσις, романизированныйфизический, горит  'природа') является естественные науки это предполагает изучение иметь значение[заметка 2] и это движение через пространство-время, наряду со связанными понятиями, такими как энергия и сила.[21] В более широком смысле, это общий анализ природа, проведенного для того, чтобы понять, как вселенная ведет себя.[22][23][заметка 3]

Физика - одна из старейших академические дисциплины, возможно, самый старый благодаря включению астрономия.[примечание 4] За последние два тысячелетия физика была частью естественная философия вместе с химия, некоторые отрасли математика, и биология, но во время Научная революция в 16 веке естественные науки возникли как самостоятельные уникальные исследовательские программы.[примечание 5] Некоторые области исследований междисциплинарный, Такие как биофизика и квантовая химия, что означает, что границы физики не жестко определенный. В девятнадцатом и двадцатом веках физикализм возникла как главная объединяющая черта философия науки поскольку физика дает фундаментальные объяснения каждому наблюдаемый естественный явление. Новые идеи в физике часто объясняют фундаментальные механизмы других наук, открывая при этом новые области исследований в математике и философии.

Химия

Химия (этимология слова вызывает много споров)[примечание 6] это наука из иметь значение и изменения, которые он претерпевает. К науке о материи также обращаются физика, но в то время как физика использует более общий и фундаментальный подход, химия более специализирована, поскольку ее интересуют состав, поведение (или реакция), структура и свойства иметь значение, а также изменения, которые он претерпевает во время химические реакции.[24][25] Это физическая наука который изучает различные вещества, атомы, молекулы, и материя (особенно на основе углерода). Примеры суб-дисциплин химии включают: биохимия, изучение вещества нашел в биологические организмы; физическая химия, изучение химических процессов с использованием физических понятий, таких как термодинамика и квантовая механика; и аналитическая химия, анализ образцов материалов, чтобы понять их химический состав и структура. В последние годы появилось гораздо больше специализированных дисциплин, например нейрохимия химическое исследование нервная система.

Науки о Земле

Науки о Земле (также известен как геонаука, науки о Земле или же науки о Земле) - всеобъемлющий термин для обозначения науки связанный с планета земной шар.[26] Возможно, это особый случай в планетология, Земля - ​​единственный известный жизнь -носящая планета. Есть оба редукционист и целостный подходы к наукам о Земле. Формальная дисциплина наук о Земле может включать изучение атмосфера, гидросфера, литосфера, и биосфера, так же хорошо как твердая земля. Обычно ученые Земли будут использовать инструменты от физика, химия, биология, география, хронология и математика чтобы построить количественное понимание того, как работает система Земля и как она эволюционировала до своего нынешнего состояния.

Геология

Геология (от Древнегреческий γῆ, («земля») и -λoγία, -логия, ("изучение", "дискурс")[27][28]) является Науки о Земле озабочен твердая земля, то горные породы из которых он состоит, и процессы, посредством которых они меняются с течением времени. Геология также может включать изучение твердых элементов любого планета земного типа или же естественный спутник Такие как Марс или же Луна. Современная геология значительно перекрывает все другие науки о Земле, включая гидрология и атмосферные науки, и поэтому рассматривается как один из основных аспектов интегрированного Наука о земных системах и планетология.

Океанография

Океанография, или же морская наука, это ветвь Науки о Земле который изучает океан. Он охватывает широкий круг тем, в том числе морские организмы и экосистема динамика; Океанские течения, волны, и геофизическая гидродинамика; тектоника плит и геология морского дна; и потоки различных химических веществ и физических свойств в океане и за его пределами. Эти разнообразные темы отражают множество дисциплин, которые океанологи используют для дальнейшего изучения Мирового океана и понимания процессов в нем: биология, химия, геология, метеорология, и физика а также география.

Метеорология

Метеорология это междисциплинарный научное исследование атмосфера. Исследования в этой области охватывают тысячелетия, хотя значительного прогресса в метеорологии не произошло до 17 века. В 19 веке произошел прорыв после развития сетей наблюдений в нескольких странах. После разработки компьютера во второй половине 20 века прорывы в прогноз погоды были достигнуты.

Космическая наука или астрономия

Космическая наука, или же астрономия, это исследование всего в космическом пространстве.[29] Иногда это называли астрономия, но в последнее время астрономия стала рассматриваться как раздел более широкой космической науки, которая расширилась, чтобы включить другие смежные области,[30] например, изучение вопросов, связанных с космическое путешествие и исследование космоса (включая космическая медицина ), космическая археология[31] и наука выполнена в космическое пространство (видеть космические исследования ).

Наука о жизни

Наука о жизни, также известный как биология, это естественные науки что изучает жизнь и жить организмы - Такие как микроорганизмы, растения, и животные включая люди, - включая их физическая структура, химические процессы, молекулярные взаимодействия, физиологические механизмы, разработка и эволюция.[32] Несмотря на сложность науки, определенные объединяющие концепции объединяют ее в единое связное поле. Биология признает клетка как основная единица жизни, гены как основная единица наследственность, и эволюция как двигатель, который продвигает творчество и вымирание из разновидность. Живые организмы находятся открытые системы которые выживают, преобразовывая энергия и уменьшая их локальные энтропия[33] для поддержания стабильного и жизненно важного состояния, определяемого как гомеостаз.[34]

Биохимия

Биохимия, или же биологическая химия, это изучение химические процессы внутри и в отношении жизни организмы.[35] Это дисциплина как биологии, так и химии, а также редукционист с точки зрения биологии это фундаментально. Биохимия тесно связана с молекулярная биология, клеточная биология, генетика, и физиология.

Микробиология

Микробиология это изучение микроорганизмы, те, кто одноклеточный (одиночная ячейка), многоклеточный (колония клеток), или бесклеточный (без ячеек). Микробиология включает в себя множество дисциплин, в том числе: вирусология, бактериология, протистология, микология, иммунология и паразитология.

Ботаника

Ботаника, также называемый наука о растениях, биология растений или же фитология, это наука из растение жизнь и ветвь биология. Традиционно ботаника также включала изучение грибы и водоросли к микологи и психологи соответственно, при этом изучение этих трех групп организмов остается в сфере интересов Международный ботанический конгресс. В настоящее время ботаники (в строгом смысле слова) изучают около 410 000 разновидность из наземные растения из них около 391 000 видов сосудистые растения (в том числе около 369000 видов цветущие растения ),[36] и примерно 20 000 человек мохообразные.[37]

Зоология

Зоология (/zˈɒлəя/)[примечание 7] это филиал биология который изучает животный мир, в том числе структура, эмбриология, эволюция, классификация, привычки, и распространение всех животные, как живые, так и вымерший, и как они взаимодействуют со своими экосистемами. Термин происходит от Древнегреческий ζῷον, Zion, т.е. "животное "и λόγος, логотипы, т.е. «знания, учеба».[38] Некоторые разделы зоологии включают: антрозоология, арахнология, археозоология, наука о китах, эмбриология, энтомология, гельминтология, герпетология, гистология, ихтиология, малакология, маммология, морфология, нематология, орнитология, палеозоология, патология, приматология, протозоология, таксономия, и зоогеография.

Экология

Экология (из Греческий: οἶκος, «дом» или «окружающая среда»; -λογία, "исследование")[примечание 8] это филиал биология[39] относительно взаимодействия между организмы и их биофизическая среда, который включает как биотический и абиотический составные части. Темы, представляющие интерес, включают биоразнообразие, распределение, биомасса, и население организмов, а также сотрудничество и конкуренция внутри и между разновидность. Экосистемы динамически взаимодействующие системы организмы, то сообщества они составляют и неживые компоненты окружающей их среды. Экосистемные процессы, такие как основное производство, почвообразование, круговорот питательных веществ, и конструкция ниши, регулируют поток энергии и вещества через окружающую среду. Эти процессы поддерживаются организмами с определенными особенностями жизненного цикла.

Социальные науки

Социальная наука это отрасль науки, посвященная изучению общества и отношения среди отдельные лица внутри этих обществ. Этот термин раньше использовался для обозначения области социология, своеобразная «наука об обществе», основанная в 19 веке. Помимо социологии, теперь она включает в себя широкий спектр академические дисциплины, включая антропология, археология, экономика, человеческая география, лингвистика, Наука управления, исследования средств массовой информации, политическая наука, психология, и социальная история.

Позитивист социологи используют методы, похожие на методы естественные науки как инструменты для понимания общества, и таким образом определять науку в ее более строгом современный смысл. Переводчик социологи, напротив, могут использовать социальную критику или символическую интерпретацию, а не конструировать эмпирически фальсифицируемый теории и, следовательно, трактовать науку в более широком смысле. В современной академической практике исследователи часто эклектичный, используя несколько методологии (например, объединив оба количественный и качественное исследование ). Период, термин "социальные исследования "также приобрела некоторую степень автономии, поскольку практикующие специалисты различных дисциплин разделяют его цели и методы.

Прикладные науки

Прикладная наука использование существующих научных знаний в практических целях, например технологии или изобретения.

В естественные науки, дисциплины, которые фундаментальная наука разработать основные Информация объяснять и, возможно, предсказывать явления в мире природы. Прикладная наука - это использование научных процессов и знаний как средств для достижения определенного практического или полезного результата. Это включает в себя широкий спектр областей, связанных с прикладной наукой, в том числе инженерное дело и лекарство.

Прикладная наука также может применяться формальная наука, Такие как статистика и теория вероятности, как в эпидемиология. Генетическая эпидемиология прикладная наука, использующая как биологические, так и статистические методы.

Отношения между филиалами

Взаимоотношения между отраслями науки резюмируются в следующей таблице.

Наука
Формальная наукаЭмпирические науки
Естественные наукиСоциальная наука
ФондЛогика; Математика; СтатистикаФизика; Химия; Биология;
Науки о Земле; Космическая наука
Экономика; Политическая наука;
Социология; Психология
ЗаявлениеИнформатикаИнженерное дело; Сельскохозяйственная наука;
Лекарство; Стоматология; Аптека
Управление бизнесом;
Юриспруденция; Педагогика

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Также относится к λόγος (логотипы), «слово, мысль, идея, аргумент, счет, причина или принцип». (Лидделл и Скотт, 1999).
  2. ^ Ричард Фейнман начинается его Лекции с атомная гипотеза, как его наиболее компактное утверждение из всех научных знаний: «Если в каком-то катаклизме все научное знание должно быть уничтожено и только одно предложение будет передано следующим поколениям ..., какое утверждение будет содержать больше всего информации в меньше слов? Я думаю, это ... что все вещи состоят из атомов - маленьких частиц, которые вращаются в вечном движении, притягивая друг друга, когда они находятся на небольшом расстоянии друг от друга, но отталкиваются, когда их вжимают друг в друга. ..."[20]
  3. ^ Термин «вселенная» определяется как все, что существует физически: целостность пространства и времени, все формы материи, энергии и импульса, а также физические законы и константы, которые ими управляют. Тем не менее, термин «вселенная» может также использоваться в несколько иных контекстных смыслах, обозначая такие концепции, как космос или философский мир
  4. ^ Существуют свидетельства того, что самые ранние цивилизации, восходящие к 3000 г. до н.э., такие как Шумеры, Древние египтяне, а Цивилизация долины Инда, все обладали предсказательными знаниями и очень элементарным пониманием движения Солнца, Луны и звезд.
  5. ^ Френсис Бэкон 1620 год Novum Organum имел решающее значение в разработка научного метода.
  6. ^ Видеть Химия (этимология) для возможного происхождения этого слова.
  7. ^ Произношение зоологии как /zтыˈɒлəя/ обычно считается нестандартным, хотя и не редкость.
  8. ^ В сноске Эрнста Геккеля (1866), откуда берет свое начало термин экология, он также приписывает Древнегреческий: χώρας, романизированныйkhōrā, горит  «χωρα», что означает «жилище, ареал распространения» - цитата из Штауффера (1957).

Рекомендации

Сноски

  1. ^ "Социальные науки | История, дисциплины и факты". Энциклопедия Британника. Получено 2020-08-18.[нужен лучший источник ]
  2. ^ Поппер 2002, п. 20.
  3. ^ Давиде Кастельвекки, журнал Nature (23 декабря 2015 г.). "Является ли теория струн наукой?". Scientific American. Получено 2018-04-03.
  4. ^ Редакция (03.03.2016). «Проблема воспроизводимости психологии». Природа. Получено 2018-04-03.
  5. ^ Редакция (7 марта 2008 г.). «Научный метод: взаимосвязь научных парадигм». Семенной журнал. Получено 2007-09-12.
  6. ^ Поппер 2002 С. 79–82.
  7. ^ Лидделл, Генри Джордж, и Роберт Скотт. 1940. "Логикос." Греко-английский лексикон, Отредактировано Х. С. Джонс с Р. Маккензи. Оксфорд: Clarendon Press. - через Проект Персей. Дата обращения 9 мая 2020.
  8. ^ Харпер, Дуглас. 2020 [2001]. "логика (сущ.)." Интернет-словарь этимологии. Дата обращения 9 мая 2020.
  9. ^ Генслер, Гарри Дж. (2017) [2002]. "Глава 1 Введение". Введение в логику (3-е изд.). Нью-Йорк: Рутледж. п. 1. Дои:10.4324/9781315693361. ISBN  9781138910591. OCLC  957680480.
  10. ^ а б Додж, Ю. (2003) Оксфордский словарь статистических терминов, ОУП. ISBN  0-19-920613-9
  11. ^ "статистика". TheFreeDictionary.com. Получено 25 августа 2020.
  12. ^ "Статистика". Онлайн-словарь Merriam-Webster.
  13. ^ «Статистика». Онлайн-словарь Merriam-Webster.
  14. ^ Стил, Кэти и Стефанссон, Х. Орри, «Теория принятия решений», Стэнфордская энциклопедия философии (издание зима 2015 г.), Эдвард Н. Залта (ред.), URL = [1]
  15. ^ Майерсон, Роджер Б. (1991). «1.2: Основные понятия теории принятия решений». Теория игр, анализ конфликта. Кембридж, Массачусетс: Издательство Гарвардского университета. ISBN  9780674728615.
  16. ^ Хабиби И., Чеонг Р., Липняцки Т., Левченко А., Эмамян Е.С., Абди А. (апрель 2017 г.). «Вычисление и измерение ошибок принятия решений по ячейкам с использованием данных по одной ячейке». PLOS вычислительная биология. 13 (4): e1005436. Bibcode:2017PLSCB..13E5436H. Дои:10.1371 / journal.pcbi.1005436. ЧВК  5397092. PMID  28379950.
  17. ^ Ханссон, Свен Ове. «Теория принятия решений: краткое введение». (2005) Раздел 1.2: Действительно междисциплинарный предмет.
  18. ^ «СИГАКТ». Получено 2017-01-19.
  19. ^ Lagemaat 2006, п. 283.
  20. ^ Р. П. Фейнман; Р. Б. Лейтон; Мэтью Сэндс (1963). Лекции Фейнмана по физике. 1. п. I-2. ISBN  0-201-02116-1.
  21. ^ Дж. К. Максвелл (1878). Материя и движение. Д. Ван Ностранд. п.9. ISBN  0-486-66895-9. Физическая наука - это та область знаний, которая связана с закономерностью природы или, другими словами, с регулярной последовательностью событий.
  22. ^ H.D. Молодой; Р.А. Фридман (2004). Университетская физика с современной физикой (11-е изд.). Эддисон Уэсли. п. 2. Физика - это экспериментальный наука. Физики наблюдают за явлениями природы и пытаются найти закономерности и принципы, связывающие эти явления. Эти закономерности называются физическими теориями или, когда они очень хорошо установлены и широко используются, физическими законами или принципами.
  23. ^ С. Хольцнер (2006). Физика для чайников. Wiley. п. 7. ISBN  0-470-61841-8. Физика - это изучение вашего мира, мира и вселенной вокруг вас.
  24. ^ «Определение ХИМИИ». www.merriam-webster.com. Получено 24 августа 2020.
  25. ^ "Определение химии | Dictionary.com". www.dictionary.com. Получено 24 августа 2020.
  26. ^ "Поиск WordNet: Наука о Земле". wordnetweb.princeton.edu. Получено 23 августа 2020.
  27. ^ Харпер, Дуглас. "геология". Интернет-словарь этимологии.
  28. ^ γῆ. Лидделл, Генри Джордж; Скотт, Роберт; Греко-английский лексикон на Проект Персей
  29. ^ "космическая наука". TheFreeDictionary.com. Получено 2020-08-23.
  30. ^ Национальный центр данных по космическим наукам (NSSDC) - NASA Science
  31. ^ Космическая наука | Определите космическую науку на Dictionary.com
  32. ^ На основании определения из: «Словарь терминов проекта Aquarena Wetlands». Техасский государственный университет в Сан-Маркосе. Архивировано из оригинал на 2004-06-08.
  33. ^ Дэвис, ПК; Рипер, Э; Тушинский, Я. (январь 2013 г.). «Самоорганизация и уменьшение энтропии в живой клетке». Биосистемы. 111 (1): 1–10. Дои:10.1016 / j.biosystems.2012.10.005. ЧВК  3712629. PMID  23159919.
  34. ^ Modell, Гарольд; Клифф, Уильям; Майкл, Джоэл; Макфарланд, Дженни; Вендерот, Мэри Пэт; Райт, Энн (декабрь 2015 г.). «Взгляд физиолога на гомеостаз». Достижения в физиологическом образовании. 39 (4): 259–66. Дои:10.1152 / advan.00107.2015. ISSN  1043-4046. ЧВК  4669363. PMID  26628646.
  35. ^ «Биология / Биохимия». acs.org.
  36. ^ РБГ Кью (2016). Отчет о состоянии растений в мире - 2016. Королевский ботанический сад, Кью. https://stateoftheworldsplants.com/report/sotwp_2016.pdf В архиве 2016-09-28 в Wayback Machine
  37. ^ «Список растений - мохообразные».
  38. ^ "зоология". Интернет-словарь этимологии.
  39. ^ «определение экологии». Dictionary.com. В архиве из оригинала 21 февраля 2018 г.. Получено 20 февраля 2018.

Процитированные работы

внешняя ссылка