Wissenschaft ist ein systematischer und logischer Ansatz, um herauszufinden, wie die Dinge im Universum funktionieren. Es ist auch der Wissensbestand, der durch die Entdeckungen über alle Dinge im Universum angesammelt wurde.
Das Wort "Wissenschaft" leitet sich vom lateinischen Wort ab ScientiaDies ist Wissen, das auf nachweisbaren und reproduzierbaren Daten basiert, gemäß dem Merriam-Webster-Wörterbuch. Getreu dieser Definition strebt die Wissenschaft messbare Ergebnisse durch Tests und Analysen an. Wissenschaft basiert auf Tatsachen, nicht auf Meinungen oder Vorlieben. Der Wissenschaftsprozess soll Ideen durch Forschung herausfordern. Ein wichtiger Aspekt des wissenschaftlichen Prozesses ist laut der University of California, dass er sich nur auf die natürliche Welt konzentriert. Alles, was als übernatürlich angesehen wird, passt nicht in die Definition von Wissenschaft.
Die wissenschaftliche Methode
Bei der Durchführung von Forschungsarbeiten verwenden Wissenschaftler die wissenschaftliche Methode, um messbare empirische Beweise in einem Experiment zu sammeln, das sich auf eine Hypothese bezieht (häufig in Form einer Wenn / Dann-Aussage). Die Ergebnisse zielen darauf ab, eine Theorie zu stützen oder ihnen zu widersprechen.
"Als Feldbiologe ist es mein Lieblingsteil der wissenschaftlichen Methode, die Daten vor Ort zu sammeln", sagte Jaime Tanner, Professor für Biologie am Marlboro College, gegenüber Live Science. "Aber was diesen Spaß wirklich macht, ist zu wissen, dass Sie versuchen, eine interessante Frage zu beantworten. Der erste Schritt zur Identifizierung von Fragen und zur Generierung möglicher Antworten (Hypothesen) ist daher ebenfalls sehr wichtig und ein kreativer Prozess. Sobald Sie die Daten gesammelt haben, werden Sie Analysieren Sie es, um festzustellen, ob Ihre Hypothese unterstützt wird oder nicht. "
Die Schritte der wissenschaftlichen Methode gehen ungefähr so:
- Machen Sie eine Beobachtung oder Beobachtungen.
- Stellen Sie Fragen zu den Beobachtungen und sammeln Sie Informationen.
- Bilden Sie eine Hypothese - eine vorläufige Beschreibung dessen, was beobachtet wurde, und machen Sie Vorhersagen basierend auf dieser Hypothese.
- Testen Sie die Hypothese und Vorhersagen in einem Experiment, das reproduziert werden kann.
- Analysieren Sie die Daten und ziehen Sie Schlussfolgerungen. Akzeptieren oder lehnen Sie die Hypothese ab oder ändern Sie sie gegebenenfalls.
- Reproduzieren Sie das Experiment, bis keine Diskrepanzen zwischen Beobachtungen und Theorie mehr bestehen. "Die Replikation von Methoden und Ergebnissen ist mein Lieblingsschritt in der wissenschaftlichen Methode", sagte Moshe Pritsker, ehemaliger Postdoktorand an der Harvard Medical School und CEO von JoVE, gegenüber Live Science. "Die Reproduzierbarkeit veröffentlichter Experimente ist die Grundlage der Wissenschaft. Keine Reproduzierbarkeit - keine Wissenschaft."
Einige wichtige Grundlagen der wissenschaftlichen Methode:
- Die Hypothese muss laut North Carolina State University überprüfbar und fälschbar sein. Fälschbar bedeutet, dass es eine mögliche negative Antwort auf die Hypothese geben muss.
- Forschung muss deduktives und induktives Denken beinhalten. Deduktives Denken ist der Prozess der Verwendung wahrer Prämissen, um zu einer logischen wahren Schlussfolgerung zu gelangen, während induktives Denken den entgegengesetzten Ansatz verfolgt.
- Ein Experiment sollte eine abhängige Variable (die sich nicht ändert) und eine unabhängige Variable (die sich nicht ändert) enthalten.
- Ein Experiment sollte eine Versuchsgruppe und eine Kontrollgruppe umfassen. Die Kontrollgruppe ist das, womit die Versuchsgruppe verglichen wird.
Wissenschaftliche Theorien und Gesetze
Die wissenschaftliche Methode und die Wissenschaft im Allgemeinen können frustrierend sein. Eine Theorie wird fast nie bewiesen, obwohl einige Theorien zu wissenschaftlichen Gesetzen werden. Ein Beispiel wären die Energieerhaltungsgesetze, die das erste Gesetz der Thermodynamik sind. Dr. Linda Boland, Neurobiologin und Vorsitzende der Abteilung für Biologie an der Universität von Richmond, Virginia, erklärte gegenüber Live Science, dies sei ihr bevorzugtes wissenschaftliches Gesetz. "Dies ist einer, der einen Großteil meiner Forschung zur zellulären elektrischen Aktivität leitet und besagt, dass Energie nicht erzeugt oder zerstört werden kann, sondern nur in ihrer Form verändert wird. Dieses Gesetz erinnert mich ständig an die vielen Energieformen", sagte sie.
Ein Gesetz beschreibt nur ein beobachtetes Phänomen, erklärt aber nicht, warum das Phänomen existiert oder was es verursacht. "In der Wissenschaft sind Gesetze ein Ausgangspunkt", sagte Peter Coppinger, außerordentlicher Professor für Biologie und biomedizinische Technik am Rose-Hulman Institute of Technology. "Von dort aus können Wissenschaftler dann die Fragen stellen: 'Warum und wie?'"
Gesetze gelten im Allgemeinen als ausnahmslos, obwohl einige Gesetze im Laufe der Zeit geändert wurden, nachdem weitere Tests Unstimmigkeiten festgestellt hatten. Dies bedeutet nicht, dass Theorien nicht aussagekräftig sind. Damit aus einer Hypothese eine Theorie wird, müssen strenge Tests durchgeführt werden, die in der Regel über mehrere Disziplinen hinweg von verschiedenen Gruppen von Wissenschaftlern durchgeführt werden. Etwas zu sagen ist "nur eine Theorie", ist der Begriff eines Laien, der keine Beziehung zur Wissenschaft hat. Für die meisten Menschen ist eine Theorie eine Vermutung. In der Wissenschaft ist eine Theorie der Rahmen für Beobachtungen und Fakten, sagte Tanner gegenüber Live Science.
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Eine kurze Geschichte der Wissenschaft
Die frühesten wissenschaftlichen Beweise finden sich in prähistorischen Zeiten, wie der Entdeckung des Feuers, der Erfindung des Rades und der Entwicklung der Schrift. Frühe Tabletten enthalten Ziffern und Informationen über das Sonnensystem. Die Wissenschaft wurde jedoch im Laufe der Zeit entschieden wissenschaftlicher.
1200er Jahre: Robert Grosseteste entwickelte den Rahmen für die richtigen Methoden des modernen wissenschaftlichen Experimentierens gemäß der Stanford Encyclopedia of Philosophy. Zu seinen Arbeiten gehörte das Prinzip, dass eine Untersuchung auf messbaren Beweisen beruhen muss, die durch Tests bestätigt werden.
1400er Jahre: Leonardo da Vinci begann seine Notizbücher, um Beweise dafür zu finden, dass der menschliche Körper mikrokosmisch ist. Der Künstler, Wissenschaftler und Mathematiker sammelte auch Informationen über Optik und Hydrodynamik.
1500er Jahre: Nicolaus Copernicus hat mit seiner Entdeckung des Heliozentrismus das Verständnis des Sonnensystems erweitert. Dies ist ein Modell, bei dem sich die Erde und die anderen Planeten um die Sonne drehen, die das Zentrum des Sonnensystems darstellt.
1600er Jahre: Johannes Kepler baute auf diesen Beobachtungen mit seinen Gesetzen der Planetenbewegung auf. Galileo Gallilei verbesserte eine neue Erfindung, das Teleskop, und untersuchte damit die Sonne und die Planeten. In den 1600er Jahren wurden auch Fortschritte im Studium der Physik erzielt, als Isaac Newton seine Bewegungsgesetze entwickelte.
1700er Jahre: Benjamin Franklin entdeckte, dass ein Blitz elektrisch ist. Er trug auch zum Studium der Ozeanographie und Meteorologie bei. Das Verständnis der Chemie entwickelte sich auch in diesem Jahrhundert, als Antoine Lavoisier, der Vater der modernen Chemie, das Gesetz der Massenerhaltung entwickelte.
1800er Jahre: Zu den Meilensteinen gehörten die Entdeckungen von Alessandro Volta in Bezug auf elektrochemische Serien, die zur Erfindung der Batterie führten. John Dalton führte auch die Atomtheorie ein, die besagte, dass alle Materie aus Atomen besteht, die sich zu Molekülen verbinden. Die Grundlage des modernen Studiums der Genetik wurde erweitert, als Gregor Mendel seine Erbgesetze enthüllte. Später im Jahrhundert entdeckte Wilhelm Conrad Röntgen Röntgenstrahlen, während das Gesetz von George Ohm die Grundlage für das Verständnis der Nutzung elektrischer Ladungen bildete.
1900er Jahre: Die Entdeckungen von Albert Einstein, der am besten für seine Relativitätstheorie bekannt ist, dominierten den Beginn des 20. Jahrhunderts. Einsteins Relativitätstheorie besteht eigentlich aus zwei getrennten Theorien. Seine spezielle Relativitätstheorie, die er 1905 in einem Artikel "Die Elektrodynamik bewegter Körper" skizzierte, kam zu dem Schluss, dass sich die Zeit entsprechend der Geschwindigkeit eines sich bewegenden Objekts relativ zum Bezugsrahmen eines Beobachters ändern muss. Seine zweite Theorie der Allgemeinen Relativitätstheorie, die er als "Grundlage der Allgemeinen Relativitätstheorie" veröffentlichte, brachte die Idee voran, dass Materie den Raum krümmt.
Mit der Entwicklung des Polio-Impfstoffs im Jahr 1952 durch Jonas Salk änderte sich die Medizin für immer. Im folgenden Jahr entdeckten James D. Watson und Francis Crick die Struktur der DNA, einer Doppelhelix, die von Basenpaaren gebildet wird, die an ein Zucker-Phosphat-Rückgrat gebunden sind, so die National Library of Medicine der Vereinigten Staaten.
2000er Jahre: Im 21. Jahrhundert wurde der erste Entwurf des menschlichen Genoms fertiggestellt, was zu einem besseren Verständnis der DNA führte. Dies brachte das Studium der Genetik, ihrer Rolle in der Humanbiologie und ihrer Verwendung als Prädiktor für Krankheiten und andere Störungen voran.
