自然科學

自然科學

自然科學是研究無機自然界和包括人的生物屬性在內的有機自然界的各門科學的總稱。

認識的對象是整個自然界,即自然界物質的各種類型、狀態、屬性及運動形式。認識的任務在于揭示自然界發生的現象以及自然現象發生過程的實質,進而把握這些現象和過程的規律性,以便解讀它們,並預見新的現象和過程,為在社會實踐中合理而有目的地利用自然界的規律開闢各種可能的途徑。

自然科學的根本目的在于發現自然現象背後的規律。

自然科學認為超自然的、隨意的和自相矛盾的現象是不存在的。自然科學的最重要的兩個支柱是觀察和邏輯推理。

由對自然的觀察和邏輯推理自然科學可以引導出大自然中的規律。假如觀察的現象與規律的預言不同,那麽要麽是因為觀察中有錯誤,要麽是因為至此為止被認為是正確的規律是錯誤的,超自然因素是不存在的。順著傳統用法,自然科學可被理解為生物科學(涉及生物學程式),並以區辨物理科學(涉及宇宙的物理及化學法則)及化學科學。

  • 中文名稱
    自然科學
  • 外文名稱
    Natural Science
  • 研究領域
    數學 物理 化學 生物學
  • 認識對象
    整個自然界
  • 目的
    發現自然現象背後的規律
  • 研究方法
    科學實驗法 數學方法 系統科學法
  • 相關刊物
    自然科學
  • 性質
    國際性期刊
  • 出版社
    美國科研出版社

基本內容

拼音:zì rán kē xué

自然科學含括了許多領域的研究,自然科學通常試著解釋世界是依照自然程式而運作,而非經由神性的方式。自然科學一詞也是用來定位“科學”是遵守科學方法的一個學科。自然科學 是研究無機自然界和包括人的生物屬性在內的有機自然界的各門科學的總稱。認識的對象是整個自然界,即自然界物質的各種類型、狀態、屬性及運動形式。認識的任務在于揭示自然界發生的現象以及自然現象發生過程的實質,進而把握這些現象和過程的規律性,以便解讀它們,並預見新的現象和過程,為在社會實踐中合理而有目的地利用自然界的規律開闢了新的途徑。

自然科學自然科學

簡介

自然科學的根本目的在于發現自然現象背後的規律。但是目前自然科學的工作尚不包括研究這些規律為什麽存在以及它們為什麽是現在的樣子。自然科學認為超自然的、隨意的和自相矛盾的現象是不存在的。自然科學的最重要的兩個支柱是觀察和邏輯推理。由對自然的觀察和邏輯推理自然科學可以引導出大自然中的規律。假如觀察的現象與規律的預言不同,那麽要麽是因為觀察中有錯誤,要麽是因為至此為止被認為是正確的規律是錯誤的,超自然因素是不存在的。順著傳統用法,近來“自然科學”一詞有時被以更貼近它日常的意思方式來使用。在這個意義下,自然科學可被理解為生物科學(涉及生物學程式),並以區辨物理科學(涉及宇宙的物理及化學法則)及化學科學。

萌芽

自然科學是研究自然界的物質形態、結構、性質和運動規律的科學。它包括數學、物理學、化學、生物學等基礎科學和天文學、氣象學、農學、醫學、材料學等實用科學,是人類改造自然的實踐經驗即生產鬥爭經驗的總結。它的發展取決于生產的發展。

原始社會中,人類對自然界的鬥爭,因生產工具簡單、粗笨,還受到原始宗教及其他意識的影響,自然科學的發展是緩慢的。不過,人類取得的每一個科技進步,都推動了生產的發展,同時又促進自然科學知識的不斷積累,預示著科技的新突破。因此,盡管當時的人們尚處于蒙昧與野蠻狀態,但他們在與自然界的鬥爭的過程中,以辛勤的勞動與聰明智慧,不斷地推動著科學技術的發展。

西班牙塔拉戈納市附近莫利·德·賽特(Molí del Salt)古人類遺址,西班牙羅維拉·維爾吉利大學(Universitat Rovira i Virgili)和加泰羅尼亞人類古生態學與社會進化研究所(the Catalan Institute of Human Paleoecology and Social Evolution)共同合作的一項考古研究表明,舊石器時代晚期的人類已開始迴圈使用石器類生活用品。該研究結論發表在最新一期美國《考古學期刊》(Journal of Archaeological Science)上。

研究人員是在對西班牙塔拉戈納市附近莫利·德·賽特(Molí del Salt)古人類遺址出土的燃燒過的石器製品進行研究後得出上述結論的。他們認為,這些燃燒過的石器製品可以用來判斷迴圈利用前後石器的不同形態。研究結果表明,迴圈利用生活用品的現象在舊石器時代晚期已十分普遍。這種迴圈利用的行為主要是為了應急。研究表明,舊石器時代晚期,人們在日常生活中遇到緊急情況時,為了避免因四處尋找製作工具的材料而浪費時間,開始選擇使用此前在當地居住的部落遺棄的工具進行加工。這也成為當時的人們選擇居住地所要考慮的因素之一。[2]

方位的確定對人們的生產、生活有著重要的意義,所以人們很早就掌握了方位的辨別知識。他們從日出、日落及日落後北鬥等星體出現的規律中探索出東南西北的不同方位。他們在營造房舍、埋葬死者時,都註意到朝向。例如住房的朝向大多選擇南向;同一個墓地,甚至同一個考古學文化的不同墓地中,絕大多數死者的頭都朝著同一個方向。雖然其中有些朝向與正方向(正南、正北等)略有偏差,但基本方向都是不變的(少數不同方向的墓葬,應與死因有關)。如西安半坡墓地中墓葬的排列十分整齊,它們的方向基本一致,略有偏差者也與正西方向相差不超過 20°u12290X在年代更早的新鄭裴李崗墓地清理的 114 座墓葬,均為長方形豎穴墓,排列密集,很有規律,所有頭向均朝南或稍偏西。這些事例說明,距今 8000 年前的人們就已基本掌握了定向的方法。

研究

Natural Science is an international journal dedicated to the latest advancement of natural sciences. The goal of this journal is to provide a platform for scientists and academicians all over the world to promote, share, and discuss various new issues and developments in different areas of natural sciences. All manuscripts must be prepared in English, and are subject to a rigorous and fair peer-review process. Accepted papers will immediately appear online followed by printed hard copy. The journal publishes original papers including but not limited to the following fields:

自然科學是一個國際性期刊,由美國科研出版社發行,致力于自然科學的最新進展。這本雜志的目的是提供一個平台,讓世界各地的科學家和學者推廣,分享和討論各種自然科學在不同領域新的問題和發展。包括以下研究領域:

Astronomy & Space Sciences自然科學研究

Astronomy

Astrophysics

Atmospheric Science

Space Physics

Earth Science

Geography

Geology

Geophysics/Geochemistry

Oceanography

Chemistry

Analytical Chemistry

Biochemistry

Computational Chemistry

Inorganic Chemistry

Organic Chemistry

Physical Chemistry

Life Science

Cell Biology

Computational Biology

Genetics

Immunology

Medicine/Diseases

Microbiology

Molecular Biology

Neuroscience

Pharmacology/Toxicology

Physiology

Psychology

Virology

Physics

Applied Physics

Atomic, Molecular, and Optical Physics

Biophysics

High Energy/Particle Physics

Material Science

Plasma Physics

Others

Education

History of Science

Science and Innovations

領域介紹

數學

數學(mathematics)是研究數量結構變化以及空間模型等概念的一門學科。透過抽象化和邏輯推理的使用,由計數、計算、量度和對物體形狀及運動的觀察中產生。數學家們拓展這些概念,為了公式化新的猜想以及從合適選定的公理及定義中建立起嚴謹推導出的真理。

很多人認為數學隻屬于邏輯學,這是錯誤的,數學屬于自然科學,從自然科學的誕生開始就和數學緊密聯系。從牛頓的《自然哲學的數學原理》一書的名字就可以很好的說明。數學分為基礎數學和套用數學兩部分,基礎數學絕對是自然科學,具有自然科學的性質,1+1=2是客觀事實,不是邏輯推導。套用數學則是把某些事物用數學模型來套,並不一定符合客觀事實,這也是很多人認為數學不屬于自然科學的原因。可是數學的本質是基礎數學層面的。所以數學屬于自然科學。

物理學

物理學(physics)是研究物質結構、物質相互作用和運動規律的自然科學。是一門以實驗為基礎的自然科學,物理學的一個永恆主題是尋找各種序、對稱性和對稱破缺、守恆律或不變性。

化學

化學(chemistry)是研究物質的組成、結構、性質、以及變化規律的科學。世界是由物質組成的,化學則是人類用以認識和改造物質世界的主要方法和手段之一,它是一門歷史悠久而又富有活力的學科,它的成就是社會文明的重要標志。

生物學

生物學(biology)是研究生命現象、生命活動的本質、特征和發生、發展規律的科學。用于有效地控製生命活動,能動地改造生物界,造福人類。生物學與人類生存、人民健康、經濟建設和社會發展有著密切關系,是當今在全球範圍內最受關註的基礎自然科學。

研究方法科學實驗法

科學實驗生產實踐社會實踐並稱為人類的三大實踐活動。實踐不僅是理論的源泉,而且也是檢驗理論正確與否的惟一標準,科學實驗就是自然科學理論的源泉和檢驗標準。特別是現代自然科學研究中,任何新的發現、新的發明、新的理論的提出都必須以能夠重現的實驗結果為依據,否則就不能被他人所接受,甚至連發表學術論文的可能性都會被取締。即便是一個純粹的理論研究者,他也必須對他所關註的實驗結果,甚至實驗過程有相當深入的了解才行。因此,可以說,科學實驗是自然科學發展中極為重要的活動和研究方法。

數學方法

數學方法有兩個不同的概念,在方法論全書中的數學方法指研究和發展數學時的思想方法,而這裏所要闡述的數學方法則是在自然科學研究中經常採用的一種思想方法,其內涵是;它是科學抽象的一種思維方法,其根本特點在于撇開研究對象的其他一切特徵,隻抽取出各種量、量的變化及各量之間的關系,也就是在符合客觀的前提下,使科學概念或原理符號化、公式化,利用數學語言(即數學工具)對符號進行邏輯推導、運算、演算和量的分析,以形成對研究對象的數學解釋和預測,從量的方面揭示研究對象的規律性。這種特殊的抽象方法,稱為數學方法。

系統科學方法

系統科學是關于系統及其演化規律的科學。盡管這門學科自20世紀上半葉才產生,但由于其具有廣泛的套用價值,發展十分迅速,現已成為一個包括眾多分支的科學領域。它包括有:一般系統論、控製論、資訊理論、系統工程、大系統理論、系統動力學、運籌學、博弈論、耗散結構理論、協同學、超迴圈理論、一般生命系統論、社會系統論、泛系分析、灰色系統理論等分支。這些分支,各自研究不同的系統。自然界本身就是一個無限大、無限復雜的系統,在自然界中包括著許許多多不同的系統,系統是一種普遍存在。一切事物和過程都可以看作組織性程度不同的系統,從而使系統科學的原理具有一般性和較高的普遍性。利用系統科學的原理,研究各種系統的結構、功能及其進化的規律,稱為系統科學方法,它已得到各研究領域的廣泛套用,目前尤其在生物學領域(生態系統)和經濟領域(經濟管理系統)中的套用最為引人註目。系統科學研究有兩個基本特點:其一是它與工程技術、經濟建設、企業管理、環境科學等聯系密切,具有很強的套用性;其二是它的理論基礎不僅是系統論,而且還依賴于各有關的專門學科,與現代一些數學分支學科有密切關系。正因為如此,人們認為系統科學方法一般指研究系統的數學模型及系統的結構和設計方法。

社會科學區別

自然科學通常是客觀的,而社會科學是有不同立場的。自然科學含括了許多領域的研究,自然科學通常試著解釋世界是依照自然程式而運作,而非經由神性的方式。自然科學一詞也是用來定位“科學”是遵守科學方法的一個學科。自然科學 (natural science )是研究無機自然界和包括人的生物屬性在內的有機自然界的各門科學的總稱。認識的對象是整個自然界,即自然界物質的各種類型、狀態、屬性及運動形式。認識的任務在于揭示自然界發生的現象和過程的實質,進而把握這些現象和過程的規律性,以便控製它們,並預見新的現象和過程,為在社會實踐中合理而有目的地利用自然界的規律開闢各種可能的途徑。

社會科學是關于社會事物的本質及其規律的科學。社會科學是科學化的研究人類社會現象的科學。如社會學研究人類社會(主要是當代),政治學研究政治、政策和有關的活動,經濟學研究資源分配。廣義的“社會科學”,是人文科學和社會科學的統稱,包括了人文科學。 

聯系

在現代科學的發展進程中,新科技革命為社會科學的研究提供了新的方法手段,社會科學與自然科學相互滲透,相互聯系的趨勢日益加強。

《自然科學》雜志(Natural Science)Nature和Science並刊後,成為世界科學界第一雜志。

研究方法

科學實驗法

科學實驗、生產實踐和社會實踐並稱為人類的三大實踐活動。實踐不僅是理論的源泉,而且也是檢驗理論正確與否的惟一標準,科學實驗就是自然科學理論的源泉和檢驗標準。特別是現代自然科學研究中,任何新的發現、新的發明、新的理論的提出都必須以能夠重現的實驗結果為依據,否則就不能被他人所接受,甚至連發表學術論文的可能性都會被取締。即便是一個純粹的理論研究者,他也必須對他所關註的實驗結果,甚至實驗過程有相當深入的了解才行。因此,可以說,科學實驗是自然科學發展中極為重要的活動和研究方法

數學方法

數學方法有兩個不同的概念,在方法論全書中的數學方法指研究和發展數學時的思想方法,而這裏所要闡述的數學方法則是在自然科學研究中經常採用的一種思想方法,其內涵是;它是科學抽象的一種思維方法,其根本特點在于撇開研究對象的其他一切特徵,隻抽取出各種量、量的變化及各量之間的關系,也就是在符合客觀的前提下,使科學概念或原理符號化、公式化,利用數學語言(即數學工具)對符號進行邏輯推導、運算、演算和量的分析,以形成對研究對象的數學解釋和預測,從量的方面揭示研究對象的規律性。這種特殊的抽象方法,稱為數學方法。

系統科學方法

系統科學是關于系統及其演化規律的科學。盡管這門學科自20世紀上半葉才產生,但由于其具有廣泛的套用價值,發展十分迅速,現已成為一個包括眾多分支的科學領域。它包括有:一般系統論控製論資訊理論、系統工程、大系統理論系統動力學運籌學、博弈論、耗散結構理論協同學超迴圈理論、一般生命系統論、社會系統論、泛系分析、灰色系統理論等分支。這些分支,各自研究不同的系統。自然界本身就是一個無限大、無限復雜的系統,在自然界中包括著許許多多不同的系統,系統是一種普遍存在。一切事物和過程都可以看作組織性程度不同的系統,從而使系統科學的原理具有一般性和較高的普遍性。利用系統科學的原理,研究各種系統的結構、功能及其進化的規律,稱為系統科學方法,它已得到各研究領域的廣泛套用,目前尤其在生物學領域(生態系統)和經濟領域(經濟管理系統)中的套用最為引人註目。系統科學研究有兩個基本特點:其一是它與工程技術、經濟建設、企業管理、環境科學等聯系密切,具有很強的套用性;其二是它的理論基礎不僅是系統論,而且還依賴于各有關的專門學科,與現代一些數學分支學科有密切關系。正因為如此,人們認為系統科學方法一般指研究系統的數學模型及系統的結構和設計方法。

自然科學知識

銀河系

1、銀河系大約包含兩千億顆星體,其中約一千億顆恆星——我們的太陽就是其中之一。它是一個典型螺旋狀恆星系,直徑約為十萬光年,太陽距離銀河中心約二萬八千光年。銀河系有三個主要組成部分:銀盤、銀核和暈輪。

2、銀盤是星系的主體,直徑約為八萬光年,中間部分厚度大約六千光年,太陽附近銀盤的厚度大約為三千光年,銀盤主要是由四條巨大的旋臂環繞組成,它是由無數的藍色恆星組成的,太陽就位于人馬座臂和英仙座臂之間的獵戶座臂上,距離銀心兩萬八千光年或者8、5千秒差距。旋臂的形成與銀河系創生時期的星系核的活動有關系。

3、星系的中心凸出部分,是一個很亮的球狀,直徑約為兩萬光年,厚一萬光年,這個區域由高密度的恆星組成,主要是年齡大約在一百億年以上老年的紅色恆星,很多證據表明,在中心區域存在著一個巨大的黑洞,星系核的活動十分劇烈。

4、銀河暈輪彌散在銀盤周圍的一個球型區域內,銀暈直徑約為九萬八千光年,這裏恆星的密度很低,分布著一些由老年恆星組成的球狀星團,有人認為,在銀暈外面還存在著一個巨大的呈球狀的射電輻射區,稱為銀冕,銀冕至少延伸到距銀心一百千秒差距或三十二萬光年遠處。

太陽系

1、 關于宇宙的起源,現在普遍認同的是“大霹靂”模型。盡管我們不能百分之百肯定這個模型百分之百正確,但到目前為止,這個模型依然是最科學合理的。在沒有足夠的證據推翻它之前,我們還是用這個模型來闡述宇宙的起源。

2、從大霹靂3分鍾以後經過約70萬年,宇宙的溫度降到3000K,電子與原子核結合成穩定的原子,光子不再被自由電子散射,宇宙由混沌變得清澈。然後又過了一段時間,當然這段時間長達幾十億年,中性原子在引力作用下逐漸凝聚為原星系,原星系聚在一起形成等級式結構的星系集團。與此同時,原星系本身又分裂形成無數的恆星。因為強大的引力,恆星熾烈地燃燒自己的核燃料;並合成碳、氧、矽、鐵等重元素。在恆星生命即將結束時,通過爆發形式噴射出糗含重元素的氣體和塵埃。這些氣體和塵埃又構成新一代恆星的原料;在某些恆星周圍急劇降溫的氣體和塵埃會坍縮成一個旋轉的物質團。這些物質團通過相互吸引碰撞和融合,最後形成無數個小行星、大行星。

3、大約50億年前,我們的太陽系還是一團緩慢旋轉的氣體雲。由于自身的引力效應或附近超新星爆發的能量沖擊效應,這塊氣體雲開始坍縮,至密的核心變為原始太陽,周圍旋轉的氣體和塵埃,形成一個薄盤。隨著時間的推移,這塊薄盤逐漸分裂為大量的物質團。這些物質團的大部分慢慢的坍縮凝固成今天的小行星和彗核,另一部分通過碰撞合並形成現在的大行星及其衛星,比如地球和月亮。

4、太陽系的八大行星,按照距離太陽的由遠及進的順序是:水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。

5、在靠近太陽的一些行星上,隻有難熔的岩狀物能留存下來,氣體和冰水類物質都揮發掉了;所以類地行星質量較小,密度較高。相反,在離太陽系較遠的一些行星上,由于溫度很低,冰類物質不能融化,在那裏可以形成質量較大,密度較低的類木行星。因為引力大小的緣故,較大的類木行星比較小的類地行星能吸引到更多的原始物質團,因而衛星較多。象木星一樣的行星環是衛星形成後留下來的原始碎片,而彗星則是在太陽系邊界處積聚的原始物質。

了解地球

1、地球是太陽的從裏往外數第三顆行星,距太陽大約有150000000公裏。地球每 365.256 天繞太陽運行一圈,每 23.9345 小時自轉一圈。它的直徑為 12756 公裏,隻比金星大了一百多公裏。

2、 地球是一個活躍的行星。根據板塊構造說,地殼由幾大板塊構成,這些板塊漂浮在熾熱的地幔上緩慢移動。它的運動方式基本有兩種:擴張和縮小。擴張運動表現為兩個板塊相互遠離,地下岩漿涌出形成新的地殼;縮小運動表現為兩個板塊相互碰撞,一個板塊鑽到另一板塊的下面,在地幔的高溫中逐漸消融。在板塊交界處常常存在許多巨大的斷層,地震頻繁,火山眾多。

3、地球的外殼非常年輕,它不斷受到大氣、水和生物的侵蝕,並在地質運動中不斷地重建。所以地球表面沒有像月球那樣坑坑窪窪地遍布隕石坑。這樣的地殼構造在太陽系中是獨一無二的。

4、地球有一個適合生物生存的大氣層。在這個大氣層中氮氣佔78%,氧氣佔21%,餘下的1%是其他成份。地表年平均氣溫15攝氏度,平均氣壓101.3千帕。地球初步形成時,大氣中存在有大量的二氧化碳,但是到今天,它們幾乎都被結合成了碳酸鹽岩石,少量溶入了海洋或被植物消耗掉了。

5、地殼板塊構造運動與生物活動共同維持著二氧化碳的迴圈。大氣中仍然存在的少量二氧化碳帶來了溫室效應,這對維持地表氣溫極其重要。溫室效應使地球年平均氣溫從早期的-21℃提高到了宜人的14℃,沒有它海洋將會結冰,生命將不復存在。而隨著社會的發展,人類將大量的二氧化碳被排放到了大氣中:過多的二氧化碳會使溫室效應變得越來越嚴重。

6、地球是太陽系中唯一已知存在生命的行星。它快速的自轉與富含鎳鐵熔岩的地核共同形成了一個巨大的磁氣圈。在太陽風的吹拂下,磁氣圈的形狀被扭曲成水滴狀。它與大氣一同擔當了阻止來自太陽和其它天體有害射線的任務。地球的大氣還使我們免受流星雨的襲擊,大多的隕石在它們到達地面前便已燒毀了。

7、人類開始太空探索後,我們已對自己的行星有了更多的認識。人類的第一顆人造地球衛星發現地球周圍有一個強烈的輻射區——Van Allen 輻射帶。這個輻射帶是宇宙中高速運動的帶電粒子在赤道上空被地球的磁場俘獲而形成的一個環狀區域。曾經被認為非常平靜上層大氣,其實是非常活躍的,它在太陽輻射的影響下遵循著熱脹冷縮規律。上層大氣的這些特徵對地球的天氣系統有很重要的影響。

8、地球隻有一個天然衛星——月球。有人認為小行星 3753 是地球的另一個衛星,但事實上盡管它與地球的軌道有著很復雜關系,但還不能稱之為衛星。不過現在越來越多的人造衛星被放到了地球軌道上,從某種意義上說地球已經有了成千上萬顆衛星。

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