科學

科學是一個建立在可檢驗的解釋和對客觀事物的形式、組織等進行預測的有序的知識系統，是已係統化和公式化了的知識。其對象是客觀現象，內容是形式化的科學理論，形式是語言，包括自然語言與數學語言。

現代科學通常分為三個主要分支，自然科學（例如：生物學，化學和物理學等），研究個人和社會的社會科學（例如經濟學，心理學和社會學），以及研究抽象概念的形式科學（例如邏輯，數學，計算機科學）。但形式科學是否真正構成一門科學是有分歧的，因為它們不依賴經驗證據。另外，將現有科學知識用於工程和醫學等實際目的的學科被稱為應用科學。

科學基於研究，通常在學術或研究機構以及政府機構和公司中進行。科學研究通過開發商業產品、軍備、醫療保健產品和進行環境保護來影響企業和國家的科學政策。 ^[1] 

《現代漢語詞典》：科學是反映自然、社會、思維等的客觀規律的分科的知識體系。

《哲學辭典》：科學是運用範疇、定理、定律等思維形式反映現實世界各種現象的本質和規律的知識體系。社會意識形式之一。按研究對象的不同，可分為自然科學、社會科學和思維科學，以及總括和貫穿於三個領域的哲學和數學。按與實踐的不同聯繫，可分為理論科學、技術科學、應用科學等。科學來源於社會實踐，服務於社會實踐。 ^[99] 

科學的最早的起源可以追溯到古埃及和兩河流域（3500左右到公元前3000）。他們貢獻了數學，天文學和醫學，使希臘進入了古典時代的自然哲學，從而正式嘗試在物質世界的基礎上解釋事件的自然原因。因為羅馬帝國的滅亡，所以在中世紀的早期（400至1000 CE）希臘知識在西歐蕩然無存，但這些文化在被保存在穆斯林世界中。從10世紀到13世紀，希臘作品的復興和西歐和對伊斯蘭的自然哲學的研究恢復了“自然哲學”，16世紀開始的科學革命所轉變了科學研究的方式，這樣的科學方法很快就起到更大的作用。直到19世紀，許多的機構和專業的科學功能初見端倪，在這個時代而“自然哲學”也向“自然科學”轉變。

主條目：早期文化中的科學史

在古代近東地區，“科學”和“自然”這兩個詞都不是概念理論的一部分。古代的美索不達米亞人利用有關各種天然化學物質的特性的知識來製造陶器，彩陶，玻璃，肥皂，金屬，石灰石膏和防水材料；他們還研究動物生理學，解剖學和行為以達到占卜的目的併為他們的占星術研究記錄了天文物體的運動。美索不達米亞對醫學濃厚的興趣和最早的醫療處方，出現在蘇美爾人的過程中第三王朝烏爾。儘管如此，美索不達米亞人似乎對僅出於收集信息的目的而收集有關自然界的信息幾乎沒有興趣並且主要只研究具有明顯實際應用或與他們的宗教系統有直接關聯的科學學科。 ^[2] 

主要文章：古典科學史、自然（哲學）

在古典時期，沒有真正的古代類似現代科學家。取而代之的是，受過良好教育的，通常是上流社會的，幾乎都是男性的個體，只要有時間，就對自然進行各種調查。在前蘇格拉底哲學家發明或發現“自然”（古希臘的修辭學）概念之前，傾向於用相同的詞語來描述植物的自然“生長方式”，以及例如某個部落崇拜特定神靈的“方式”。由於這個原因，據稱這些人是嚴格意義上的第一批哲學家，也是第一批清楚區分“自然”和“習俗”的人。自然哲學的前體自然科學，從而對其進行區分自然與東西是真正為每個社區的知識，和專業追求這種知識的名字是理念-第一個哲學家的境界-物理學家。他們主要是投機者或理論家，對天文學特別感興趣。相反，試圖用自然模仿性質（手腕或知識技術，希臘技藝）是由古典科學家更適合自己的興趣看到工匠較低的社會階層。

早期希臘哲學家中的米利都學派，這是由創立米利都的泰勒斯，後來由他的繼任者繼續阿那克西曼德和阿那克西米尼，是第一個試圖解釋自然現象，而不依靠超自然的。在畢達哥拉斯學派制定了複數哲學和顯著數學科學的發展做出了貢獻。希臘醫生希波克拉底建立了系統醫學科學的傳統，被稱為“醫學之父”。

蘇格拉底在早期哲學科學史上的一個轉折點是蘇格拉底將哲學應用於人類事務研究的例子，包括人類本性，政治共同體的本質以及人類知識本身。柏拉圖對話記錄的蘇格拉底式方法是消除假設的一種辯證方法：通過不斷地識別和消除那些導致矛盾的假設，可以找到更好的假設。這是對蘇菲派強調修辭學的一種反應。蘇格拉底式方法搜索可塑造信念的一般，普遍持有的真理，並對其進行審查，以確定它們與其他信念的一致性。蘇格拉底批評老式的物理學研究過於投機，缺乏自我批評。用他的道歉之詞來説，蘇格拉底後來被指控腐敗雅典的青年，因為他“不相信國家所信仰的神靈，而相信其他新的精神生命”。蘇格拉底駁回了這些主張，但被判處死刑。

亞里士多德後來創建了系統的目的論哲學程序：運動和變化被描述為根據事物的類型來實現事物中已經存在的潛力。在他的物理學中，太陽圍繞地球旋轉，許多事物都將它作為人類的本性之一。每個事物都有一個正式的原因，一個最終的原因，並在一個不動的推動者的宇宙秩序中發揮作用。蘇格拉底主義者還堅持認為，應使用哲學來考慮人類最佳生活方式的實際問題（亞里斯多德的研究分為倫理學和政治哲學）。亞里士多德堅持認為，人“以某種方式得出定罪，並且確定性地依據的第一項原則是確定的”時，科學地知道一件事。

希臘天文學家薩摩斯島的阿里斯塔克斯（Aristarchus，公元前310-230年）率先提出了以太陽為中心的宇宙模型，其中以太陽為中心，所有行星都圍繞它運行。Aristarchus的模型被廣泛拒絕，因為它被認為違反了物理定律。本發明人及數學家錫拉丘茲的阿基米德作出了重大貢獻的開始演算和有時被記為它的發明者，雖然他的原演算缺少幾個限定的特徵。普林尼是一位羅馬作家和博物學家，他撰寫了一部開創性的百科全書《自然史》，涉及歷史，地理，醫學，天文學，地球科學，植物學和動物學。古代的其他科學家或原型科學家有Theophrastus，Euclid，Herophilos，Hipparchus，Ptolemy和Galen。 ^[3] 

更多信息：拜占庭科學，中世紀伊斯蘭世界的科學和中世紀的歐洲科學

拜占庭帝國抵抗入侵者的攻擊，並在學習後得以保存和改進。500年代的拜占庭學者John Philoponus對亞里士多德的物理學教學提出了質疑，並指出了其缺陷。約翰·John Philoponus）對亞里士多德物理學原理的批評為中世紀學者以及十世紀後的科學革命期間的伽利略加利利（Galileo Galilei）帶來了靈感，在論證為什麼亞里士多德物理學存在缺陷的情況下，他廣泛引用了Philoponus的著作。

在上古晚期和中世紀早期，使用亞里士多德式的方法來查詢自然現象。亞里斯多德的四個原因規定必須回答四個“為什麼”問題，以便科學地解釋事物。在西羅馬帝國陷落和週期性的政治鬥爭期間，一些古老的知識丟失了，或者在某些情況下被掩蓋了。但是，科學的一般領域（或所謂的“自然哲學”）和來自古代世界的許多常識仍通過塞維利亞的伊斯多爾（Isidore）等早期拉丁文百科全書作家的著作得以保留。但是，亞里士多德的原始文本最終在西歐丟失了，只有柏拉圖的一部文本廣為人知，即蒂邁烏斯（Timaeus），這是唯一的柏拉圖式對話，也是少數幾本古典自然哲學的原始作品之一，可供拉丁讀者在中世紀早期。在此期間獲得影響的另一項原創作品是托勒密的Almagest，其中包含對太陽系的地心描述。

在上古晚期，拜占庭帝國保存了許多希臘古典文字。許多敍利亞語翻譯是由諸如Nestorians和Monophysites之類的組織完成的。當他們在哈里發時代將希臘古典文本翻譯成阿拉伯語時，他們發揮了作用，在此期間，許多類型的古典學習得以保留，並在某些情況下得到了改善。此外，鄰近的薩桑帝國（Sassanid Empire）建立了貢德沙普醫學學院，希臘，敍利亞和波斯的醫生在6世紀和7世紀建立了古代世界最重要的醫學中心。

在智慧之家成立於阿巴斯-era巴格達，伊拉克，那裏伊斯蘭研究亞里士多德蓬勃發展。肯迪（801-873）是第一個穆斯林的逍遙哲學家，並知道他的努力，引進希臘和希臘哲學的阿拉伯世界。在伊斯蘭黃金時代，從這個時間，直到興盛蒙古人入侵的13世紀。伊本·海瑟姆（Alhazen）以及他的前任伊本·薩爾（Ibn Sahl）熟悉托勒密（Ptolemy）的光學，並使用實驗來獲取知識。Alhazen反對托勒密的視覺理論，但未對亞里士多德的形而上學作出任何相應的改變。此外，波斯人阿維森納（Alvica）和阿爾拉齊（Al-Razi）等醫生和鍊金術士還極大地發展了醫學科學，前者撰寫了《醫學佳能》，該醫學百科全書一直使用到18世紀，後者發現了多種化合物，例如酒精。阿維森納的佳能被認為是醫學上最重要的出版物之一，它們都使用臨牀試驗和實驗來支持其主張，對實驗醫學的實踐做出了重大貢獻。

在古典時期，希臘人和羅馬人的禁忌意味在古代通常禁止解剖，但在中世紀卻發生了變化：博洛尼亞的醫學老師和學生開始打開人體，而蒙迪諾·德·洛齊（Mondino de Luzzi，約1275–1326年）基於人類解剖的第一本已知的解剖學教科書。

到十一世紀，歐洲大部分地區已成為基督教徒。君主制更加強大；邊界恢復；進行了技術發展和農業創新，從而增加了糧食供應和人口。另外，古典希臘文本開始從阿拉伯文和希臘文翻譯成拉丁文，從而在西歐引起了更高水平的科學討論。

到1088年，歐洲第一所大學（博洛尼亞大學）從其書記處誕生。對拉丁語翻譯的需求增加了（例如，托萊多翻譯學校）；西歐人開始收集不僅以拉丁文書寫的文本，而且還收集來自希臘語，阿拉伯語和希伯來語的拉丁語翻譯。Alhazen的《光學手冊》的手抄本也在1240年之前在歐洲傳播，通過合併到Vitello'sPerspectiva中得到證明。阿維森納的佳能被翻譯成拉丁文。特別是亞里斯多德，托勒密，和歐幾里得，在智慧的房屋，並在保存的拜占庭帝國，被尋找之中天主教學者。古代典籍的湧入造成了12世紀的文藝復興和合成的蓬勃天主教和亞里士多德稱為士林在西歐，成為一個新的科學地理中心。在此期間進行的實驗應理解為仔細觀察，描述和分類的過程。這個時代的一位傑出科學家是羅傑·培根。當鍊金術對包括直接觀察和精心記錄的實驗的關注逐漸增加時，學問論者非常重視啓示和辯證推理，並在接下來的幾個世紀中逐漸失寵。 ^[4] 

主條目：科學革命

光學的新發展在文藝復興初期就發揮了作用，既挑戰了長期以來關於感知的形而上學觀念，也促進了諸如暗箱照相機和望遠鏡等技術的改進和發展。在我們現在所知的文藝復興開始之前，羅傑·培根，維泰羅和約翰·佩克漢姆各自建立了一個因果鏈上的學術本體，該因果鏈始於對亞里士多德的個體和普遍形式的感覺，感知和最終認識。開發並研究了後來稱為透視主義的視覺模型。由文藝復興時期的藝術家創作。該理論僅使用亞里士多德的四個原因中的三個：形式，物質和最終原因。

在十六世紀，哥白尼制定了日心説不像太陽系模型地心説的托勒密的天文學大成。這是基於一個定理，即隨着行星的球距運動中心越來越遠，行星的軌道週期會更長，他發現這與托勒密的模型不符。

開普勒（Kepler）等人對“眼睛的唯一功能就是感知”這一概念提出了挑戰，並將光學的主要焦點從眼睛轉移到了光的傳播上。開普勒將眼睛建模為一個充滿水的玻璃球，在它的前面開有一個小孔以對入瞳進行建模。他發現從場景的單個點發出的所有光線都在玻璃球體背面的單個點處成像。光學鏈終止於眼睛後部的視網膜。開普勒因發現開普勒行星運動定律而改進哥白尼的日心模型而聞名。開普勒並沒有拒絕亞里斯多德的形而上學，並將他的作品描述為對亞里士多德的追求。領域的和諧。

伽利略（Galileo）創新地利用了實驗和數學。然而，在教皇烏爾班八世祝福伽利略寫哥白尼體系後，他遭到迫害。伽利略曾使用教皇的論點，並將其放在“關於兩個主要世界體系的對話”的作品中，以簡樸的口吻表達出來，這極大地冒犯了烏爾班八世。

在北歐，印刷機的新技術被廣泛用於發表許多論點，其中包括一些與當代自然觀念大相徑庭的論點。勒內·笛卡爾（RenéDescartes）和弗朗西斯·培根（Francis Bacon）發表了支持非亞里士多德科學的新型哲學觀點。笛卡爾強調個人思想，並主張應使用數學而非幾何來研究自然。培根強調實驗比沉思更為重要。培根進一步質疑亞里士多德關於形式因果和最終因果的概念，並提出了這樣一種觀念，即科學應該研究“簡單”性質（例如熱）的定律，而不是假設存在任何特定性質或“形式原因”。對於每種複雜類型的事物，這種新科學開始將自己視為描述了“自然法則”。這種對自然研究的更新方法被認為是機械的。培根還指出，科學應該首次針對實用的發明為了改善整個人類的生活。 ^[5-6] 

主條目：啓蒙時代

作為啓蒙時代的先驅，艾薩克·牛頓（Isaac Newton）和戈特弗裏德·威廉·萊布尼茲（Gottfried Wilhelm Leibniz）成功地開發了一種新的物理學，現在稱為古典力學，可以通過實驗加以證實並使用數學進行解釋（牛頓（Newton，1687年），《自然哲學》，《數學原理》） 。萊布尼茨也納入條款從亞里士多德物理學，但是現在新的非目的論的方式使用，例如，“能源”和“潛力”（亞里士多德“現代版本energeia和potentia“）。這暗示着對象的觀點發生了變化：亞里士多德曾指出對象具有可以實現的某些先天目標，現在這些對象被認為沒有先天目標。按照弗朗西斯·培根的風格，萊布尼茲假定不同類型事物都按照相同的自然規律進行工作，每種事物都沒有特殊的形式或最終原因在此期間，“科學”一詞逐漸變得更常用於指代一種類型對某種知識，尤其是自然知識的追求，其含義與舊術語“自然哲學”非常接近。

在這段時間裏，科學的既定目的和價值開始產生財富和發明，從物質主義的意義上講，人類擁有更多的食物，衣服和其他東西，從而可以改善人類的生活。用培根的話説，“科學的真正合法目標是賦予人類生活以新的發明和財富”，他勸阻科學家們追求無形的哲學或精神觀念，他認為，除了“煙燻味”之外，人類對幸福的貢獻不大。微妙，崇高或令人愉悦的猜測”。

啓蒙運動時期的科學主要由科學團體和學術機構主導，它們已取代大學成為科學研究和發展的中心。社會和學術機構也是科學專業成熟的支柱。另一個重要的發展是科學在越來越多的文盲人羣中普及。哲學家引入了公眾對許多科學理論，特別是通過百科全書和普及Newtonianism通過伏爾泰以及由沙特萊侯爵夫人，牛頓的法國翻譯原理。

一些歷史學家將18世紀標記為科學史上的枯燥時期;然而，本世紀在醫學，數學和物理學的實踐中取得了重大進步。生物分類學的發展;對磁和電的新認識;化學作為一門學科的成熟，奠定了現代化學的基礎。

啓蒙哲學家選擇了科學先驅者的短暫歷史（主要是伽利略，博伊爾和牛頓）作為將自然和自然法則的奇異概念應用到當今每個物理和社會領域的指導和保證者。在這方面，歷史的教訓和基於它的社會結構可以被拋棄。 ^[7] 

十九世紀是科學史上一個特別重要的時期，因為在這個時代，當代現代科學的許多顯着特徵開始成形，例如：生命科學和物理科學的轉變，精密儀器的頻繁使用，諸如“生物學家”，“物理學家”，“科學家”；逐漸擺脱過時的標籤，例如“自然哲學”和“自然歷史”，研究自然科學的人的專業化程度提高，導致業餘自然主義者的減少，科學家在社會的許多方面，許多國家的經濟擴張和工業化中獲得了文化權威，大眾科學著作和科學期刊的出現。

在19世紀初期，約翰·道爾頓（John Dalton）提出了現代原子理論，該理論基於德cri克利特（Democritus）最初的被稱為原子的不可分割粒子的思想。

無論約翰·赫歇爾和威廉·惠威爾系統化方法：後者創造了這個詞的科學家。當查爾斯·達爾文發表《物種起源》時，他將進化論確立為對生物複雜性的普遍解釋。他的自然選擇理論為物種的起源提供了自然的解釋，但是一個世紀之後才被廣泛接受。

定律能量守恆，動量守恆和質量守恆提出了一個非常穩定的宇宙，有可能是資源的損失小。然而，隨着蒸汽機的出現和工業革命的發展，人們越來越認識到，物理學中定義的所有形式的能量都不是同等有用的：它們不具有相同的能量質量。這種認識導致了熱力學定律的發展，在該定律中，宇宙的自由能一直在下降：封閉的宇宙的熵隨時間增加。

該電磁理論還成立於19世紀，並提出其不能輕易使用牛頓框架來回答新問題。允許原子解構的現象是在19世紀的最後十年發現的：X射線的發現激發了放射性的發現。第二年發現了第一個亞原子粒子，即電子。 ^[8] 

愛因斯坦的相對論和發展量子力學導致替代經典力學與包含兩個部分描述不同類型的自然事件的新物理。

在本世紀上半葉，抗生素和人造肥料的發展使全球人口增長成為可能。同時，發現了原子及其核的結構，從而釋放了“原子能”（核能）。此外，本世紀戰爭激發了對技術創新的廣泛使用，從而引發了運輸（汽車和飛機）革命，洲際彈道導彈的發展，太空競賽和核軍備競賽。

DNA的分子結構是在1953年發現的。1964年發現了宇宙微波背景輻射，導致了對宇宙穩態理論的反對，而反對了喬治·勒梅特（GeorgesLemaître）的大爆炸理論。

在本世紀下半葉，航天技術的發展使得對天體的其他物體（包括登月載人降落）進行了首次天文學測量。太空望遠鏡導致了天文學和宇宙學的眾多發現。

在20世紀後半葉，集成電路的廣泛使用與通信衞星的結合引發了信息技術的革命，以及包括智能手機在內的全球互聯網和移動計算的興起。對長的，因果關係交織在一起的大量系統化和大量數據的需求導致了系統理論和計算機輔助科學建模領域的興起，這些領域部分基於亞里士多德範式。

臭氧消耗，酸化，富營養化和氣候變化等有害環境問題在同一時期引起了公眾的關注，並引起了環境科學和環境技術的興起。 ^[9] 

在人類基因組計劃於2003年完成，確定核苷酸鹼基對組成的人DNA序列，以及識別和映射所有的人類基因組的基因。誘導多能幹細胞於2006年開發，這項技術可使成體細胞轉化為能夠產生體內發現的任何細胞類型的幹細胞，這在再生醫學領域可能具有極其重要的意義。

隨着2012年希格斯玻色子的發現，發現了由粒子物理學標準模型預測的最後一個粒子。2015年，首次觀測到了一個世紀前通過廣義相對論預測的引力波。 ^[10] 

現代科學通常分為三個主要分支，包括自然科學，社會科學和形式科學。這些分支中的每一個都包含各種專業的但相互重疊的科學學科，這些學科通常擁有自己的術語和專業知識。自然科學和社會科學都是經驗科學因為它們的知識基於經驗觀察，並且能夠由在相同條件下工作的其他研究人員檢驗其有效性。

還有一些使用科學的緊密相關學科，例如工程學和醫學，有時被稱為應用科學。

基於對觀測和實驗的經驗證據，對自然現象的描述，預測和理解。它可以分為兩個主要分支：生命科學（或生物科學）和物理科學。物理學分為物理，化學，天文學和地球科學等分支。這兩個分支可以進一步劃分為更專業的學科。現代自然科學的繼任者的自然哲學開始於古希臘。伽利略（Galileo），笛卡爾（Descartes），培根（Bacon）和牛頓（Newton）討論了使用更具數學性和更具實驗性的方法所帶來的好處。

儘管如此，在自然科學中，經常被忽視的哲學觀點，猜想和預設仍然是必需的。包括發現科學在內的系統數據收集是自然歷史的成功，它是在16世紀通過對植物，動物，礦物質等進行描述和分類而出現的。今天，“自然史”提出了針對大眾的觀察描述。 ^[11] 

包括但不限於人類學，考古學，傳播學，經濟學，歷史，人文地理學，法理學，語言學，政治學，心理學，公共衞生和社會學。

社會科學家可能會採用各種哲學理論研究個人和社會。例如，實證主義社會科學家使用類似於自然科學的方法作為理解社會的工具，因此以更嚴格的現代意義來定義科學。相比之下，詮釋主義的社會科學家可能會使用社會批判或象徵性解釋，而不是構建經驗可證偽的理論，從而從廣義上看待科學。在現代學術實踐中，研究人員經常採用多種方法折衷（例如，通過將定量研究和定性研究相結合）。期限 ”社會研究”也獲得了一定程度的自主權，因為來自各個學科的實踐者分享了其目標和方法。 ^[12] 

它包括數學，系統理論和理論計算機科學。依靠對知識領域的客觀，認真和系統的研究，形式科學與其他兩個分支具有相似之處。但是，它們與經驗科學不同，因為它們完全依靠演繹推理，而無需經驗證據來驗證其抽象概念。

因此，形式科學是先驗的學科，因此，對於它們是否真正構成一門科學存在分歧。然而，形式科學在經驗科學中起着重要作用。例如，微積分最初是為了理解物理學中的運動而發明的。嚴重依賴數學應用的自然科學和社會科學包括數學物理學，數學化學，數學生物學，數學金融和數學經濟學。 ^{[13]  [14]} 

下表總結了科學分支之間的關係 ^[15] 

科學研究可以被標記為基礎研究或應用研究。基礎研究是對知識的搜索，而應用研究是對使用此知識的實際問題的解決方案的搜索。

儘管一些科學研究是針對特定問題的應用研究，但我們的很多理解來自於好奇心驅動的基礎研究。這導致了技術進步的選擇是計劃外的，甚至有時是無法想象的。這是邁克爾·法拉第（Michael Faraday）提出的，據稱是在回答“基礎研究的用途是什麼？”這一問題時。他回答説：“先生，新生嬰兒有什麼用？”。例如，研究紅光對人眼的影響桿狀細胞似乎沒有任何實際用途；最終，發現我們的夜視不受紅燈困擾，將導致搜索和救援團隊（除其他外）在噴氣式飛機和直升機的駕駛艙中採用紅燈。最後，即使基礎研究也可能發生意想不到的變化，並且在某種意義上建立了利用運氣的科學方法。 ^[16] 

科學研究涉及使用科學方法，該方法旨在以可再現的方式客觀地解釋自然事件。

提出了一種解釋性的思想實驗或假設作為解釋，使用諸如簡約（也稱為“奧卡姆剃刀”）之類的原理進行解釋，並且通常被期望尋求一致性-與與該現象相關的其他公認事實非常吻合。這個新的解釋被用來作偽造通過實驗或觀察可以測試的預測。預測應在進行確認實驗或觀察之前發佈，以證明沒有發生篡改。違反預測是進步的證據。這部分是通過對自然現象的觀察來完成的，但也可以通過嘗試在受控條件下模擬自然事件的實驗來完成，該條件適用於該學科（在觀測科學中，如天文學或地質學方面，預測的觀測結果可能會代替受控實驗）。實驗在科學中尤其重要，它有助於建立因果關係（避免相關謬誤）。 ^[17] 

如果假設不令人滿意，則將其修改或丟棄。如果假設在測試中倖存下來，則可能會被科學理論的框架，描述某些自然現象行為的邏輯推理，自洽模型或框架所採用。理論通常描述比假設更廣泛的現象集的行為。通常，大量假設可以通過一個理論在邏輯上綁定在一起。因此，理論是一種解釋各種其他假設的假設。在這種情況下，理論是根據與假設相同的大多數科學原理制定的。除了檢驗假設外，科學家還可能生成模型一種嘗試以邏輯，物理或數學表示來描述或描述現象，並基於可觀察到的現象生成可以檢驗的新假設的嘗試。 ^[18] 

在進行實驗以檢驗假設時，科學家可能會偏愛一個結果而不是另一個結果，因此確保整個科學能夠消除這種偏見非常重要。這可以通過仔細的實驗設計，透明性以及對實驗結果以及任何結論的全面同行評審過程來實現。在宣佈或發表實驗結果之後，對於獨立研究人員來説，通常的做法是仔細檢查研究的進行方式，並通過進行類似的實驗來確定結果的可信度。 。從整體上講，科學方法可以解決問題，同時最大限度地減少主觀偏見對用户的影響（尤其是確認偏見）。 ^[19] 

可驗證性：約翰·茲曼（John Ziman）指出，主體間的可驗證性是所有科學知識創造的基礎。Ziman展示了科學家如何跨世紀識別彼此的模式；他稱這種能力為“知覺感知”。然後，他做出明智的決定，達成共識，成為可靠知識的試金石。 ^[20-21] 

在自然科學和社會科學中，數學對於假説，理論和定律的形成至關重要。例如，它用於定量科學建模中，可以生成新的假設和要測試的預測。它也廣泛用於觀察和收集測量值。統計學是數學的一個分支，用於彙總和分析數據，從而使科學家能夠評估其實驗結果的可靠性和可變性。

計算科學運用計算能力來模擬現實世界的情況，從而使人們對科學問題的理解比單純的形式數學能夠更好地理解。根據工業和應用數學協會的説法，計算在提升科學知識方面與理論和實驗同等重要。 ^{[13]  [22]  [23-24]} 

科學家通常理所當然地認為需要一套基本假設來證明科學方法的合理性：（1）所有理性觀察者都有一個客觀的現實；（2）這一客觀現實受自然法則支配；（3）這些規律可以通過系統的觀察和實驗來發現。科學哲學尋求對這些基本假設的含義以及它們是否有效的深刻理解。 ^[25] 

科學理論應該並且確實代表形而上學的現實的信念被稱為現實主義。它可以與反現實主義形成鮮明對比，後者認為科學的成功並不取決於它對諸如電子之類的不可觀察實體的準確性。反現實主義的一種形式是理想主義，即認為思想或意識是最基本的本質，並且每個思想都產生自己的現實的信念。在理想主義的世界觀中，對一個人的思想是正確的，而對其他人的思想則不一定是正確的。 ^[26] 

科學哲學有不同的思想流派。最流行的位置是經驗主義，其中認為知識是由涉及觀察一個過程，科學理論從這樣的觀察歸納的結果而創建。經驗主義通常包含歸納主義，這是一種試圖解釋人類可以通過有限數量的觀察來證明通用理論得以證明的立場，因此可以使用有限數量的經驗證據來證實科學理論。這是必要的，因為這些理論所做的預測數目是無限的，這意味着無法使用演繹邏輯從有限的證據中得知它們只要。存在經驗主義的許多版本，主要是貝葉斯主義和假設推論方法。 ^[27] 

經驗主義與理性主義形成了鮮明的對比，理性主義最初與笛卡爾有關，後者認為知識是人類的智慧而不是觀察所創造的。批判理性主義是一種形成鮮明對比的20世紀科學方法，最初是由奧地利-英國哲學家卡爾·波普爾（Karl Popper）定義的。波普爾拒絕經驗主義描述理論與觀察之間聯繫的方式。他聲稱理論不是由觀察產生的，而是根據理論進行觀察的，而理論受觀察影響的唯一途徑是與觀察發生衝突。Popper建議用可證偽性代替可證性作為科學理論的里程碑，並用證偽代替歸納法作為經驗方法。波普爾進一步聲稱，實際上只有一種普遍的方法，不是專門針對科學的：批評，反覆試驗的消極方法。它涵蓋了人類思想的所有產品，包括科學，數學，哲學和藝術。 ^[28-29] 

工具主義的另一種方法俗稱“閉嘴與乘法”強調了理論作為解釋和預測現象的工具的效用。它把科學理論視為黑盒子，只有它們的輸入（初始條件）和輸出（預測）是相關的。結果，理論實體和邏輯結構被認為是應該被簡單忽略的東西，科學家們不應對此大驚小怪（請參閲量子力學的解釋）。接近工具主義的是建構主義經驗主義，根據這種經驗主義，科學理論成功的主要標準是它關於可觀察實體的説法是否真實。 ^[30-31] 

托馬斯·庫恩（Thomas Kuhn）認為，觀察和評估過程是在範式中進行的，範式是世界上邏輯上一致的“肖像”，與從框架中進行的觀察一致。他將範式科學描述為在範式內進行觀察和“解謎”的過程，而革命科學是在範式轉換中一個範式超越另一個範式時發生的。每個範例都有其自己獨特的問題，目標和解釋。範式之間的選擇涉及對世界設置兩個或多個“肖像”，並確定哪種相似性最有前途。當舊的範例中出現大量的觀測異常，而新的範例使它們有意義時，便會發生範例轉換。也就是説，即使這些觀察是在舊範例的背景下進行的，新範例的選擇還是基於觀察。對於庫恩來説，接受或拒絕範式既是社會過程，也是邏輯過程。但是，庫恩的立場不是相對主義之一。 ^[32] 

最後，在科學懷疑論的辯論中經常被用來反對諸如“創造科學”之類的有爭議運動的另一種方法是方法論自然主義。它的主要觀點是，應該在自然解釋和超自然解釋之間做出區別，並且科學應在方法上限制於自然解釋。限制僅僅是方法論上的（而不是本體論上的），這意味着科學不應該考慮超自然的解釋本身，也不應聲稱它們是錯誤的。取而代之的是，超自然的解釋應該留在個人信仰範圍之外，超出科學範圍。方法論自然主義認為，適當的科學需要嚴格遵守經驗研究和獨立驗證，以此作為適當發展和評估可觀察現象的解釋的過程。方法論自然主義的支持者經常將缺乏這些標準，權威人士的論據，偏向的觀察性研究和其他普遍的謬論作為他們批評的非科學的特徵。 ^[33] 

科學理論是經驗性的，如果提出了新的證據，則總是容易受到偽造。也就是説，由於科學接受謬誤性概念，因此從來沒有嚴格認為任何理論可以肯定。科學哲學家卡爾·波普（Karl Popper）將真理與確定性區分開來。他寫道，科學知識“是在尋求真理的過程中構成的，但並不是在尋求確定性……所有人類知識都是易犯錯誤的，因此是不確定的。 ^[34] 

新的科學知識很少會導致我們的理解發生巨大變化。根據心理學家基思·斯塔諾維奇（Keith Stanovich）的説法，可能是媒體對諸如“突破”之類的詞的過度使用導致公眾想象科學正在不斷證明其認為是虛假的一切。儘管有相對論這樣的著名案例需要徹底的重新概念化，但這些都是極端的例外。科學知識是通過不同科學領域的不同研究人員從不同實驗中逐步收集信息而獲得的；它更像是攀登，而不是飛躍。理論在測試和驗證的程度以及在科學界的接受程度各不相同。例如，日心説，進化論，相對論和胚芽理論儘管在實踐中仍被認為是事實性的，但它們仍以“理論”為名。哲學家巴里·斯特勞德（Barry Stroud）補充説，儘管對“知識”的最佳定義存在爭議，但人們對此持懷疑態度，並考慮了娛樂的可能性。一個不正確就是正確。因此，堅持正確的科學方法的科學家即使擁有了真理也將懷疑自己。的可謬論C. S.皮爾士認為，詢問是要解決實際的懷疑與掙扎，僅僅爭吵，口頭或雙曲線無疑是徒勞的-而且還詢問者應儘量達到真正的懷疑，而不是常見的不加批判地休息感。他認為，成功的科學不信任任何推理鏈（不強於最弱的聯繫），而是信任緊密相連的多種論點。 ^[35] 

斯塔諾維奇還斷言，科學避免尋找“魔術子彈”。它避免了單一原因的謬誤。這意味着科學家將不只是問“什麼是對的......原因”，而是“什麼是最顯著的原因的......”。在更宏觀的科學領域（例如心理學，物理宇宙學）中尤其如此。研究通常一次分析很少的因素，但是這些因素總是被添加到一長串最重要的因素中。例如，僅瞭解一個人的遺傳學細節，其歷史和成長經歷，或當前狀況可能無法解釋某種行為，但是對所有這些變量的綜合瞭解可能是非常可預測的。 ^[36] 

科學研究發表在各種各樣的科學文獻中。科學期刊傳達並記錄在大學和其他各種研究機構中進行的研究結果，作為科學的檔案記錄。第一個科學期刊，雜誌德Sçavans其次是哲學交易，在1665年開始出版自那時以來，積極期刊總數穩步增長。1981年，出版的科學技術期刊數量估計為11,500。在美國國立醫學圖書館目前，對5516種期刊進行索引，這些期刊包含與生命科學相關的主題的文章。儘管期刊使用39種語言，但被索引的文章中有91%用英語發表。 ^[37-38] 

大多數科學期刊只涉及一個科學領域，並在該領域內發表研究成果。研究通常以科學論文的形式表達。在現代社會中，科學變得如此普遍，以至於普遍認為有必要將科學家的成就，新聞和抱負傳達給更廣泛的民眾。 ^[39] 

《新科學家》，《科學與競爭》和《科學美國人》等科學雜誌可滿足更廣泛讀者的需求，並提供了有關熱門研究領域的非技術性摘要，包括某些研究領域的重要發現和進步。科學書籍引起了更多人的興趣。相形之下，科幻小説的類型，本質上主要是奇幻的，引起了公眾的想象，並傳播了科學的思想（如果不是方法論的話）。 ^[40-42] 

最近加強或發展科學與非科學學科（例如文學，或更具體地講，詩歌）之間聯繫的努力包括通過皇家文學基金會開發的“創意寫作科學”資源。 ^[43-44] 

基礎科學的發現可能會改變世界。 ^[45-47] 

例如：

複製危機和元科學

複製危機是一種持續的方法論危機，主要影響部分社會和生命科學，學者們發現，許多科學研究的結果很難或不可能在獨立研究人員或原始研究人員的後續研究中進行復制或複製。他們自己。這場危機源遠流長。這個詞是在2010年代初提出的作為對這一問題的日益認識的一部分。複製危機是超科學的重要研究機構，旨在提高所有科學研究的質量，同時減少浪費。 ^[48-50] 

邊緣科學、偽科學和垃圾科學

偽裝成科學的研究或推測領域，試圖聲稱其原本無法實現的合法性，有時被稱為偽科學，邊緣科學或垃圾科學。物理學家理查德·費曼（Richard Feynman）創造了“貨運邪教科學”一詞，用於研究人員認為自己從事科學的案例，因為他們的活動具有科學的外表，但實際上卻缺乏使他們的研究結果嚴格的“完全誠實”評估。從炒作到欺詐，各種類型的商業廣告都可能屬於這些類別。科學被描述為將有效主張與無效主張分開的“最重要工具”。

科學辯論的各個方面也可能存在政治或意識形態偏見。有時，研究可能被描述為“不良科學”，這些研究本來是好事，但實際上是對科學思想的錯誤，過時，不完整或過於簡化的闡述。術語“科學不端行為”是指這樣的情況，例如研究人員故意歪曲其發表的數據或故意將錯誤發現歸功於錯誤的人。 ^[51-52] 

在科學界是一個組的所有交互的科學家，與他們各自的社會和機構一起。 ^[53] 

科學家是從事科學研究以促進感興趣領域知識的個人。術語科學家被創造威廉·惠威爾於1833年在現代社會，很多專業的科學家們在訓練的學術環境中，完成之後，獲得的學位，最高學歷是一個博士學位，如醫生哲學博士（PhD），醫學博士（MD）或工程博士學位（DEng）。許多科學家從事各種經濟領域的職業，例如學術界，工業界，政府和非營利組織。 ^[54] 

科學家對現實表現出強烈的好奇心，一些科學家渴望運用科學知識來造福於健康，國家，環境或工業。其他動機包括受到同齡人認可和聲望。在諾貝爾文學獎，被廣泛視為聲望的獎項，每年頒發給那些誰在該領域取得的科學進步醫學，物理學，化學和經濟學。 ^[55-56] 

歷史上，科學一直是男性主導的領域，但有一些例外。婦女在科學領域面臨相當大的歧視，就像在男性主導社會的其他領域一樣，例如經常因工作機會而流失，並因工作而受到拒絕。例如，克里斯汀·拉德（Christine Ladd，1847-1930年）能夠以“ C. Ladd”的身份進入博士學位課程；克里斯汀·凱蒂·拉蒂（Christine“ Kitty” Ladd）於1882年完成了這一要求，但直到1926年她才獲得學位，此前她的職業涉及邏輯（見真值表），色彩視覺和心理學。她的研究先於路德維希·維特根斯坦（Ludwig Wittgenstein）和查爾斯·桑德斯·皮爾斯（Charles Sanders Peirce）等著名研究人員。婦女在科學領域的成就歸因於她們在家庭領域中對作為勞動者的傳統角色的蔑視。 ^[57-59] 

20世紀末，積極招募婦女並消除基於性別的機構歧視大大增加了女科學家的人數，但在某些領域仍然存在巨大的性別差距；在21世紀初期，一半以上的新生物學家是女性，而物理博士學位中的80%是男性。在21世紀初期，美國的女性獲得了科學和工程領域的學士學位的50.3%，碩士學位的45.6%和博士學位的40.7%。他們獲得了心理學（約70%），社會科學（約50%）和生物學（約50-60%）學位的一半以上，但獲得了自然科學，地球科學，數學，工程和計算機科學。生活方式的選擇在女性從事科學活動中也起着重要作用；由於工作與生活的平衡問題，有年幼子女的婦女擔任終身職位的可能性降低了28%，在研究生院期間，女研究生對研究職業的興趣急劇下降，而男研究生同事保持不變。 ^[60-63] 

自文藝復興以來，已有學會交流和促進科學思想和實驗的社會。許多科學家都屬於博學的社會，他們促進各自的科學學科，專業或相關學科組。成員資格可能對所有人開放，可能需要擁有某些科學證書，或者可能是選舉產生的榮譽。大多數科學學會是非營利組織，許多是專業協會。他們的活動通常包括舉行定期會議用於介紹和討論新的研究成果，以及出版或贊助其學科領域的學術期刊。一些組織還充當專業機構，以公共利益或成員的集體利益來規範其成員的活動。科學社會學學者認為，學習型社會具有至關重要的意義，其形成有助於新學科或專業的出現和發展。 ^[64-65] 

科學的專業化，在19世紀開始，部分地被創造傑出的啓用科學院在一些如意大利國家學院代學院於1603年，英國皇家學會在1660年，法國的Académie1666年的《科學》雜誌，1863年的美國國家科學院，1911年的德國凱撒威廉研究所和1928年的中國科學院。國際科學組織，例如國際科學理事會此後成立，以促進不同國家的科學界之間的合作。 ^[66-68] 

科技政策的歷史和科學的經濟學

科學政策是公共政策領域，與影響科學企業行為（包括研究經費）的政策有關，通常是為了實現其他國家政策目標，例如技術創新以促進商業產品開發，武器開發，醫療保健和環境監控。科學政策還指將科學知識和共識應用於公共政策發展的行為。因此，科學政策處理涉及自然科學的整個問題領域。按照公共政策所關心福祉的公民，科學政策的目標是要考慮科學和技術如何能夠最好地服務於大眾。 ^[69-70] 

幾千年來，國家政策影響了公共工程和科學的資金投入，特別是在文明程度很高的文明國家內部，例如古中國和羅馬帝國。突出歷史上的例子包括中國的長城，完成了兩個千年的通過國家支持的過程中幾個朝代，與大運河的的長江，一個巨大的壯舉水利工程的開始孫叔敖（孫叔敖7℃。BCE ），包西門（西門豹，公元前5世紀）和石池（公元前4世紀）。該建築的歷史可追溯到隋朝以前的公元前6世紀，至今仍在使用。在中國，這種國家支持的基礎設施和科學研究項目至少可以追溯到墨家時代。墨家啓發了一百個思想流派時期的邏輯學研究，以及二戰期間中國長城等防禦工事的研究。在戰國時期。 ^[71-72] 

公共政策可以通過向資助研究的組織提供税收優惠，從而直接影響用於工業研究的資本設備和知識基礎設施的資金投入。美國政府科學研究與發展辦公室主任，國家科學基金會的前身範內瓦爾·布什（Vannevar Bush）在1945年7月寫道：“科學是政府的一項適當關注。” ^[73-74] 

科學研究通常是通過競爭過程來資助的，在競爭過程中，對潛在的研究項目進行評估，只有最有前途的人才能獲得資助。由政府，公司或基金會執行的此類流程分配了稀缺的資金。大多數發達國家的研究經費總額佔GDP的1.5%至3%。在經合組織中，科學和技術領域中大約三分之二的研發是由工業進行的，大學和政府分別進行了20%和10%。政府在某些行業中所佔的比例更高，它主導着社會科學和人文科學。同樣，除某些例外情況（例如生物技術）外，政府為基礎科學研究提供了大部分資金。許多政府都有專門機構來支持科學研究。著名的科研機構包括美國國家科學基金會在美國合眾國的國家科學和技術研究委員會在阿根廷，聯邦科學與工業研究組織（CSIRO）在澳大利亞，中心法國國家科學研究在法國，德國馬普學會和德國德國的Forschungsgemeinschaft，以及CSIC在西班牙。在商業研究和開發中，除了研究型企業以外，所有公司都將更多精力放在短期商業化可能性上，而不是“藍天”的想法或技術（例如核聚變）上。 ^[75-76] 

在公眾對科學的認識涉及態度，行為，意見和活動組成的科學和公眾之間的關係。它整合了各種主題和活動，例如科學交流、科學博物館、科學節、科學博覽會、公民科學和大眾文化科學。社會科學家設計了各種指標來衡量公眾對科學的理解，例如事實知識，自我報告的知識和結構知識。 ^[77-78] 

在大眾媒體面臨許多壓力，可以防止他們在科學界作為一個整體內準確地描繪他們的可信度方面競爭的科學主張。確定在科學辯論中給予不同方面多少權重可能需要有關此事的大量專業知識。很少有記者具有真正的科學知識，甚至擊敗那些對某些科學問題了解很多的記者，也可能對突然被要求報道的其他科學問題一無所知。 ^[79-80] 

當政府、企業或倡導團體利用法律或經濟壓力影響科學研究的結果或傳播，報道或解釋科學研究的方式時，就會發生科學的政治化。

許多因素可以作為科學政治化的方面，例如民粹主義的反智主義，對宗教信仰的感知威脅，後現代主義的主觀主義以及對商業利益的恐懼。如果以強調與科學證據相關的不確定性的方式提供科學信息，通常就可以實現科學的政治化。轉移對話，不承認事實，利用對科學共識的懷疑等策略已被更多的關注用於受到科學證據破壞的觀點。

已參與科學的政治問題的例子：包括在全球氣候變暖的爭議，農藥對健康的影響，以及煙草對健康的影響。 ^[81-82] 

2、自然與社會交叉學科 ^[91]