从研究领域看,科学家涵盖众多学科范畴,包括研究自然现象和规律的物理、化学、生物等自然科学家,像牛顿发现万有引力定律,推动了经典物理学的发展; [13]也包括专注于人类社会现象和规律研究的社会科学家,如马克思创立了马克思主义理论,为社会科学的发展和社会变革提供了重要理论基础。 [14]
从研究方法上,科学家通常会先提出问题和假设,然后通过观察、实验、调查等方式收集数据,运用数学、逻辑等工具对数据进行分析和解释,以验证假设或提出新的理论。例如居里夫人通过大量的实验观察,发现了镭元素,开创了放射性研究领域。 [15]
科学家的贡献不仅在于拓展了人类对世界的认知边界,还在于推动了技术创新和社会进步。他们的研究成果往往转化为实际应用,改善了人们的生活,促进了经济发展,如爱因斯坦的相对论为现代物理学和核能利用等奠定了理论基础。 [1] [16]
SCI期刊
播报编辑
在Web of Science官网的Master Journal List可以看到, SCIE(Science CitationIndex Expanded)收录了自然科学领域的9461本期刊。 当中, 最顶级的期刊当属自然指数的来源期刊共145本。 [31-35]
定义
播报编辑
- 从职业角度
- 专业知识与技能:科学家通常在某一学科或多个相关学科领域拥有深厚的专业知识,这是他们进行研究的基础。这些知识是通过长期的学习和实践积累而来,涵盖了该领域的基本理论、研究方法和前沿动态等。
- 从角色与贡献角度
- 知识创造者:科学家致力于发现新的事实、规律和原理,为人类知识宝库增添新的内容。 [25]他们的研究成果可能是对自然现象的新解释,也可能是对社会现象的深入理解,这些新知识能够帮助人们更好地认识世界。
- 技术推动者:许多科学家的工作成果为新技术的开发和应用提供了理论基础和技术支持,推动了科技的进步和社会的发展。
- 问题解决者:面对各种复杂的科学问题和实际挑战,科学家运用自己的专业知识和创新思维,寻找解决方案。这些问题可能涉及环境保护、能源危机、疾病防治等多个领域,对人类的生存和发展具有重要意义。
- 从思维与品质角度
- 好奇心与求知欲:科学家通常具有强烈的好奇心和求知欲,对未知的事物充满探索的欲望。这种内在的动力驱使他们不断地提出问题,并努力寻找答案,推动科学研究的不断深入。
- 批判性思维:他们能够对已有的理论和观点进行批判性的思考和分析,不盲目接受既有结论,而是通过严谨的论证和实验来检验其正确性,敢于提出新的观点和理论。
- 创新精神:科学家需要具备创新精神,能够突破传统思维的束缚,提出新颖的研究思路和方法,以解决科学问题和推动科学发展。
不同领域的科学家可能会有不同的研究方法和侧重点,但他们都以追求真理、推动科学进步为共同目标,通过自己的工作为人类社会的发展做出贡献。 [12]
历史
播报编辑
古代时期
中世纪时期
- 阿拉伯世界:这一时期阿拉伯科学家起到了重要的知识传承和创新作用。花拉子米是著名的数学家和天文学家,他的《代数学》对代数学的发展有重要意义,还制定了天文表。伊本・海赛姆在光学领域有深入研究,他的《光学宝鉴》对光学理论和实验有诸多贡献。
- 欧洲:科学发展相对缓慢,教会的思想控制较强,但仍有一些学者坚持探索。如罗杰・培根,他提倡实验科学,对光学、力学等有研究,强调通过实验来获取知识。
近代时期
- 科学革命时期:牛顿是这一时期的代表人物,他发现万有引力定律,建立了经典力学体系,著有《自然哲学的数学原理》。同时,他在光学、数学等领域也有重大成就,如发明反射式望远镜,创立微积分。此外,开普勒发现了行星运动三大定律,为天文学发展奠定了基础。
现代时期
随着时间的推移,科学家们不断拓展人类对自然世界的认识边界,各个学科领域不断细分和交叉,推动着科学技术以前所未有的速度发展,从根本上改变了人类的生活和社会面貌。 [9-11]
分类
播报编辑
按研究领域分类
- 自然科学类
- 物理学家:研究物质、能量以及它们之间的相互作用,如牛顿、爱因斯坦等。
- 化学家:研究物质的组成、结构、性质及其变化规律,像门捷列夫发现了元素周期律,居里夫人发现镭元素等。
- 生物学家:以生命为研究对象,探索生命现象和生命活动规律,例如达尔文提出了进化论,沃森和克里克发现了 DNA 双螺旋结构。
- 天文学家:观测和研究宇宙中的天体、星系以及宇宙的起源和演化等,哥白尼提出日心说,哈勃发现了星系退行现象。
- 地质学家:研究地球的物质组成、内部构造、表面形态等,李四光在地质力学方面有重要贡献。
- 工程技术类
- 机械工程师:设计、开发和测试各种机械系统和设备,如瓦特发明了蒸汽机,推动了工业革命的发展。
- 电气工程师:专注于电力、电子和电磁领域,特斯拉在交流电系统等方面有卓越成就。
- 计算机科学家:研究计算机理论、算法、软件开发等,图灵被认为是计算机科学之父,冯・诺依曼提出了冯・诺依曼体系结构。
- 土木工程师:负责设计和监督建筑、桥梁等基础设施的建设,茅以升主持修建了钱塘江大桥。
- 社会科学类
- 经济学家:研究经济现象、经济关系和经济规律,如亚当・斯密提出了自由市场经济理论,凯恩斯主张国家干预经济。
- 社会学家:研究社会现象、社会结构和社会关系等,马克思的社会理论对社会学的发展产生了深远影响。
- 心理学家:研究人类的心理现象和行为,弗洛伊德创立了精神分析学派,马斯洛提出了需求层次理论。
- 历史学家:研究和记录人类历史,司马迁撰写了《史记》,汤因比著有《历史研究》。
按研究方法分类
- 实验科学家:通过设计和进行实验来获取数据和验证理论,在物理学、化学、生物学等领域广泛存在。比如,在化学实验中,科学家通过各种化学反应实验来研究物质的性质和变化。
- 理论科学家:主要依靠数学和逻辑推理等方法,构建理论模型来解释自然现象和预测未来趋势,如理论物理学家通过数学公式来描述宇宙的基本规律。
- 观测科学家:通过观测和记录自然现象来进行研究,如天文学家通过望远镜观测天体的位置、运动和特征,气象学家通过气象观测设备记录天气变化数据。
按职业身份分类
- 高校教师:在大学或学院中从事教学和科研工作,将知识传授给学生的同时,进行前沿科学研究,如许多大学教授在自己的专业领域不断探索创新。
- 科研机构研究员:在专门的科研机构,如中国科学院、美国国家航空航天局(NASA)等,专注于科研项目,为国家和社会的科技发展提供支持。
- 企业研发人员:在企业中负责产品研发和技术创新,像华为的研发人员致力于通信技术的研发和升级。
以上分类并不完全绝对,很多科学家的工作可能会跨越多个领域或方法,随着科学的发展,学科交叉融合越来越普遍,科学家的角色和分类也变得更加多元化。
研究方法
播报编辑
观察法
- 定义:是为了认识事物的本质和规律、有目的有计划的对物理、化学、生物等自然现象或社会现象进行考察的一种方法。
实验法
- 定义:是指在控制条件下对某种现象或行为进行观察和测量,以验证假设、探究因果关系的研究方法。研究者可以主动操纵自变量,控制其他无关变量,观察因变量的变化。
- 应用实例:在化学实验中,科学家通过控制反应物的浓度、温度、压力等条件,观察化学反应的速率和产物,以研究化学反应的机理;在心理学实验中,研究者通过设置不同的实验情境,如让被试处于不同的压力环境下,测量他们的心理和行为反应,以研究压力对人的认知、情绪和行为的影响。
模型法
- 定义:是指通过构建物理、数学或概念模型来描述和解释复杂的自然或社会现象,帮助科学家理解和预测系统的行为。
- 应用实例:在物理学中,卢瑟福提出的原子结构的行星模型,用类似行星绕太阳运动的方式来描述电子绕原子核的运动,帮助人们理解原子的结构; [28]在经济学中,各种经济模型如供求模型、宏观经济增长模型等,用于分析和预测经济现象和趋势。
归纳法
- 定义:是从个别事实中概括出一般性结论的推理方法。通过对大量具体事例的观察和分析,找出它们的共同特征和规律,从而得出一般性的原理或结论。
- 应用实例:在数学中,通过观察 1+3=4=2²,1+3+5=9=3²,1+3+5+7=16=4² 等具体的等式,归纳出从 1 开始的连续奇数的和等于奇数个数的平方这一结论;在医学研究中,观察到许多患有某种疾病的患者都有某些共同的症状和生理指标变化,从而归纳出该疾病的典型症状和诊断标准。
演绎法
- 定义:是从一般性的前提出发,通过推导即 “演绎”,得出具体陈述或个别结论的过程。它是一种必然性推理,只要前提正确,推理过程符合逻辑规则,结论就必然正确。
- 应用实例:在几何学中,根据欧几里得几何的公理和定理,通过演绎推理可以推导出各种几何命题和结论;在物理学中,根据牛顿运动定律和万有引力定律等基本原理,通过演绎推理可以计算出天体的运动轨迹、物体的受力情况等。
调查法
- 定义:是指通过各种途径,有计划、有目的地收集研究对象的相关资料,对取得的第一手资料进行分析、综合、比较、归纳,从而得出结论的一种研究方法。
- 应用实例:社会学家通过问卷调查、访谈等方式,了解人们的社会态度、行为习惯、生活方式等,以研究社会现象和社会问题;市场调研人员通过对消费者的调查,了解消费者的需求、偏好、购买行为等,为企业的产品研发、市场营销等提供依据。
应用
播报编辑
自然科学研究领域
- 探索宇宙奥秘:天文学家通过观测和理论研究,不断拓展人类对宇宙的认知。例如,牛顿发现万有引力定律,为理解天体运动奠定了基础;现代科学家利用先进的望远镜和探测器,研究星系演化、暗物质和暗能量等,试图揭示宇宙的起源和未来。
- 揭示物质本质:物理学家深入探究物质的基本结构和相互作用。从发现原子结构到探索量子世界的奥秘,科学家们的研究成果推动了半导体技术、核能利用等领域的发展。如爱因斯坦提出的相对论,对现代物理学产生了深远影响。
- 解析生命密码:生物学家致力于研究生命的本质和规律。在基因编辑技术方面,科学家们通过 CRISPR-Cas9 等技术,能够对生物体的基因进行精确编辑,为治疗遗传疾病、培育优良作物品种等提供了可能。
技术创新与产业发展领域
- 信息技术:计算机科学家推动了信息技术的飞速发展。从发明电子计算机到如今的人工智能、大数据、云计算等技术,他们的研究成果改变了人们的生活和工作方式。例如,图灵在计算机科学理论方面的贡献,为现代计算机的发展奠定了基础;而深度学习算法的突破,使得人工智能在图像识别、语音交互等领域取得了广泛应用。
- 能源领域:能源科学家专注于开发新能源和提高能源利用效率。太阳能、风能、水能等可再生能源的开发利用,离不开科学家们在材料科学、工程技术等方面的研究。例如,通过研发高效的太阳能电池材料,提高太阳能的转换效率,为解决能源危机提供了重要途径。
- 制造业:材料科学家不断研发新型材料,为制造业的升级提供支撑。高强度、轻量化的复合材料在航空航天领域的应用,能够降低飞行器的重量,提高燃油效率;纳米材料的出现,为电子设备的小型化和高性能化带来了新的机遇。
社会发展与人类福祉领域
- 医疗健康:医学科学家在疾病诊断、治疗和预防方面发挥着关键作用。他们研发新的药物和治疗方法,如屠呦呦发现青蒿素,为疟疾的治疗做出了巨大贡献;此外,科学家们还通过研究基因疗法、免疫疗法等新型治疗手段,为癌症等重大疾病的治疗带来了希望。
- 环境保护:环境科学家致力于研究环境问题的成因和解决方案。他们监测气候变化、研究环境污染的治理方法,为保护地球生态环境提供科学依据。例如,通过研究大气污染的形成机制,制定相应的减排政策和治理措施,改善空气质量。
- 农业发展:农业科学家通过培育优良品种、研发先进的种植技术,提高农业生产效率和质量。袁隆平院士培育的杂交水稻,极大地提高了水稻产量,为解决全球粮食问题做出了重要贡献。
科学贡献
播报编辑
太阳光签仔淋是一种丰富的可再生能源,通过和光催化剂发生作用棕嫌赠符,乘叠可以催化分解水产生氢气,以及还原二氧化碳产生太阳燃料(太阳能、水和含碳化合物转化的燃料)。科学家近期“拍摄”到光催化剂光生电荷转移演化全时空图像,为突破太阳能光催化反应瓶颈、更加高效利用太阳枣耻翻能提供了新的认识和研究策略。 [3]
杰出人物
播报编辑
张衡
沈括
郭守敬
元代著名的天文学家、水利学家、数学家、仪器仪表制造专家郭守敬。他以毕生的精力从事科学研究活动,治理达活泉,开凿通惠河,探求黄河之源,成功地制造出简仪、仰仪等天文仪器。他建造观星台,修订《授时历》,成绩卓著。 [5]
阿尔伯特·爱因斯坦
二十世纪伟大的科学家
阿尔伯特·爱因斯坦1900年毕业于苏黎世工业大学,并入瑞士籍。1905年获苏黎世大学哲学博士学位。曾在伯尔尼专利局任职。苏黎世工业大学、布拉格德意志大学教授。1913年返德国,任柏林威廉皇帝物理研究所长和柏林大学教授,并当选为普鲁士科学院院士。1933年因受纳粹政权迫害,迁居美国,任普林斯顿高级研究所教授,从事理论物理研究,1940年入美国国籍。
在爱因斯坦小的时候,有一天德皇军队通过慕尼黑的市街,好奇的人们都涌向窗前喝彩助兴,小孩子们则为士兵发亮的头盔和整齐的脚步而神往,但爱因斯坦却恐惧得躲了起来,他既瞧不起又害怕这些“打仗的妖怪”,并要求他的母亲把他带到自己永远也不会变成这种妖怪的国土去。中学时,母亲满足了爱因斯坦的请求,把他带到意大利。爱因斯坦放弃了德国国籍,可他并不申请加入意大利国籍,他要做一个不要任何依附的世界公民。……大战过后,爱因斯坦试图在现实的基础上建立他的世界和平的梦想,并且在“敌国”里作了一连串“和平”演说。他的思想和行动,使他险遭杀身之祸:一个抱有帝国主义野心的俄国贵族女刺客把枪口偷偷对准了他;德国右翼刺客们的黑名单上也出现了阿尔伯特·爱因斯坦的名字;希特勒悬赏两万马克要他的人头。为了使自己与这个世界保持“和谐”,爱因斯坦不得不从意大利迁到荷兰,又从荷兰迁居美国,而且加入了美国国籍。他认为,在美国这个国度里,各阶级的人们都能在勉强过得去的友谊中共存下去。
十九世纪末期是物理学的变革时期,爱因斯坦从实验事实出发,重新考查了物理学的基本概念,在理论上作出了根本性的突破。他的一些成就大大推动了天文学的发展。他的量子理论对天体物理学、特别是理论天体物理学都有很大的影响。理论天体物理学的第一个成熟的方面——恒星大气理论,就是在量子理论和辐射理论的基础上建立起来的。爱因斯坦的狭义相对论成功地揭示了能量与质量之间的关系,解决了长期存在的恒星能源来源的难题。由于发现越来越多的高能物理现象,狭义相对论已成为解释这种现象的一种最基本的理论工具。其广义相对论也解决了一个天文学上多年的不解之谜,并推断出后来被验证了的光线弯曲现象,还成为后来许多天文概念的理论基础。
从上面的资料中,我们看到了科学家让人崇敬的一面。然而,科学家不仅仅是科学工作者,也是实实在在的社会成员。因此,他们中间经常有人也表现出贪婪的欲望,和对权力极端的追求。科学不等于圣洁,科学家不等于道德高尚,这样的教训古今都有。我们经常看到当代西方科学家为企业做的广告,结果却常常让我们失望。在公元前500年,古希腊毕达哥拉斯(Pythagoras)学派的弟子(Hippasus)发现无理数,却被老师处死。
历史的教训在于给人类以教益。科学完全走出政治强权的阴影,完全走出李森科之流的阴影,这在仍然是人类的一项艰巨的任务。控制论的创立者诺伯特·维纳的话提供了这一事件的反思:“科学是一种生活方式,它只在人们具有信仰自由的时候才能繁荣起来。基于外界的命令而被迫去遵从的信仰并不是什么信仰,基于这种假信仰而建立起来的社会必然会由于瘫痪而导致灭亡,因为在这样的社会里,科学没有健康生长的基础。"
郭永怀
钱学森
说起中国的航天事业,不能不提我国著名科学家钱学森先生。钱学森先生1911年12月11日生于上海,3岁时随父到北京。 1935年8月赴美国麻省理工学院学习,1936年10月转人加州理工学院,成为著名力学家冯•卡门的学生。 [4]
梁思礼
梁思礼(1924—2016),祖籍广东江门新会,生于北京,梁启超最小的孩子,中国航天事业的奠基人之一,著名导弹火箭控制系统专家,中国导弹火箭控制系统研制领域的创始人之一,中国航天质量可靠性工程理论的开创者和学科带头人,中国航天CAD/CAM、软件工程化技术的倡导者和奠基人,为中国航天事业作出了杰出贡献 [36]。
施锡祉
施锡祉(字授之)是新中国铁路事业的开拓者和首都地下铁道事业的奠基人之一,是新中国第一条森林铁路和第一条地下铁道的设计者,为中国铁路建设事业的发展作出了重要贡献。新中国首任铁道部部长滕代远曾有这样一段评述:“在铁路工程战线上,施锡祉同志先后参加了多项重大铁路工程的设计与建设工作,是铁路建设主力军中的重要一员。他把毕生精力都献给了党和国家的铁路建设事业。” [8]