Ciência natural

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As ciências naturais buscam entender como o mundo e o universo ao nosso redor funcionam. Existem cinco ramos principais (superior esquerdo para inferior direito): Química , astronomia , ciências da Terra , física e biologia .

A ciência natural é um ramo da ciência preocupado com a descrição, compreensão e previsão dos fenômenos naturais , com base em evidências empíricas de observação e experimentação . Mecanismos como revisão por pares e repetibilidade dos resultados são usados ​​para tentar garantir a validade dos avanços científicos.

As ciências naturais podem ser divididas em dois ramos principais: ciências da vida e ciências físicas . As ciências da vida são conhecidas alternativamente como biologia e as ciências físicas são subdivididas em ramos: física , química , ciências da terra e astronomia . Esses ramos das ciências naturais podem ser divididos em ramos mais especializados (também conhecidos como campos). Como ciências empíricas, as ciências naturais usam ferramentas das ciências formais , como matemática e lógica, convertendo informações sobre a natureza em medidas que podem ser explicadas como declarações claras das " leis da natureza ". [1]

A ciência natural moderna obteve sucesso nas abordagens mais clássicas da filosofia natural , geralmente rastreada até as tradições taoístas na Ásia e no Ocidente até a Grécia antiga . Galileu , Descartes , Bacon e Newton debateram os benefícios do uso de abordagens mais matemáticas e mais experimentais de maneira metódica. Ainda assim, as perspectivas, conjecturas e pressuposições filosóficas , muitas vezes esquecidas, permanecem necessárias nas ciências naturais. [2] A coleta sistemática de dados, incluindo a ciência da descoberta , foi bem-sucedidahistória natural , que surgiu no século 16 ao descrever e classificar plantas, animais, minerais e assim por diante. [3] Hoje, "história natural" sugere descrições observacionais destinadas a audiências populares. [4]

Critérios

Filósofos da ciência sugeriram vários critérios, incluindo o controverso critério de falseabilidade de Karl Popper , para ajudá-los a diferenciar empreendimentos científicos de não científicos. Validade , precisão e controle de qualidade , como revisão por pares e repetibilidade dos resultados, estão entre os critérios mais respeitados na comunidade científica global de hoje.

Na ciência natural, as afirmações de impossibilidade passam a ser amplamente aceitas como esmagadoramente prováveis, em vez de consideradas provadas a ponto de serem incontestáveis. A base para essa forte aceitação é uma combinação de extensas evidências de que algo não está ocorrendo, combinada com uma teoria subjacente, muito bem-sucedida em fazer previsões, cujas suposições levam logicamente à conclusão de que algo é impossível. Embora uma afirmação de impossibilidade na ciência natural nunca possa ser absolutamente provada, ela poderia ser refutada pela observação de um único contra-exemplo. Tal contra-exemplo exigiria que os pressupostos subjacentes à teoria que implicava a impossibilidade fossem reexaminados.

Ramos das ciências naturais

Biologia

Células de cebola ( Allium ) em diferentes fases do ciclo celular. O crescimento em um ' organismo ' é cuidadosamente controlado pela regulação do ciclo celular.

Este campo abrange um conjunto diversificado de disciplinas que examina fenômenos relacionados aos organismos vivos. A escala de estudo pode variar desde a biofísica de subcomponentes até ecologias complexas . A biologia se preocupa com as características, classificação e comportamento dos organismos , bem como como as espécies foram formadas e suas interações entre si e com o meio ambiente .

Os campos biológicos da botânica , zoologia e medicina datam dos primeiros períodos da civilização, enquanto a microbiologia foi introduzida no século 17 com a invenção do microscópio. No entanto, não foi até o século 19 que a biologia se tornou uma ciência unificada. Depois que os cientistas descobriram semelhanças entre todos os seres vivos, decidiu-se que seria melhor estudá-los como um todo.

Alguns desenvolvimentos importantes na biologia foram a descoberta da genética ; evolução por meio da seleção natural ; a teoria microbiana da doença e a aplicação das técnicas da química e da física ao nível da célula ou molécula orgânica .

A biologia moderna é dividida em subdisciplinas de acordo com o tipo de organismo e a escala em estudo. A biologia molecular é o estudo da química fundamental da vida, enquanto a biologia celular é o exame da célula; o bloco de construção básico de toda a vida. Em um nível superior, a anatomia e a fisiologia examinam as estruturas internas e suas funções de um organismo, enquanto a ecologia analisa como vários organismos se inter-relacionam.

Ciências da terra

Ciências da terra (também conhecidas como geociências), é um termo abrangente para as ciências relacionadas ao planeta Terra , incluindo geologia , geografia , geofísica , geoquímica , climatologia , glaciologia , hidrologia , meteorologia e oceanografia .

Embora a mineração e as pedras preciosas tenham sido interesses humanos ao longo da história da civilização, o desenvolvimento das ciências relacionadas à geologia econômica e mineralogia não ocorreu até o século XVIII. O estudo da terra, particularmente a paleontologia , floresceu no século XIX. O crescimento de outras disciplinas, como a geofísica , no século 20, levou ao desenvolvimento da teoria das placas tectônicas na década de 1960, que teve um efeito nas ciências da Terra semelhante ao da teoria da evolução na biologia. As ciências da terra hoje estão intimamente ligadas ao petróleo e aos recursos minerais ,pesquisas climáticas e à avaliação e remediação ambiental .

Ciências atmosféricas

Embora às vezes considerada em conjunto com as ciências da terra, devido ao desenvolvimento independente de seus conceitos, técnicas e práticas e também ao fato de ter uma ampla gama de sub-disciplinas sob sua asa, a ciência atmosférica também é considerada um ramo separado da Ciência natural. Este campo estuda as características de diferentes camadas da atmosfera, desde o nível do solo até a borda do espaço. A escala de tempo do estudo também varia de dia para século. Às vezes, o campo também inclui o estudo de padrões climáticos em outros planetas além da Terra.

Oceanografia

O estudo sério dos oceanos começou no início a meados do século 20. Como um campo das ciências naturais, é relativamente jovem, mas programas independentes oferecem especializações no assunto. Embora algumas controvérsias permaneçam quanto à categorização do campo em ciências da terra, ciências interdisciplinares, ou como um campo separado por direito próprio, a maioria dos trabalhadores modernos no campo concorda que amadureceu a um estado que tem seus próprios paradigmas e práticas .

Química

Esta fórmula estrutural para a molécula de cafeína mostra uma representação gráfica de como os átomos estão dispostos.

Constituindo o estudo científico da matéria em escala atômica e molecular , a química lida principalmente com coleções de átomos, como gases , moléculas, cristais e metais . A composição, propriedades estatísticas, transformações e reações desses materiais são estudados. A química também envolve a compreensão das propriedades e interações de átomos e moléculas individuais para uso em aplicações em larga escala.

A maioria dos processos químicos pode ser estudada diretamente em um laboratório, usando uma série de técnicas (muitas vezes bem testadas) para manipulação de materiais, bem como uma compreensão dos processos subjacentes. A química é freqüentemente chamada de " ciência central " por causa de seu papel em conectar as outras ciências naturais.

Os primeiros experimentos em química tiveram suas raízes no sistema da Alquimia , um conjunto de crenças que combina misticismo com experimentos físicos. A ciência da química começou a se desenvolver com o trabalho de Robert Boyle , o descobridor do gás, e de Antoine Lavoisier , que desenvolveu a teoria da Conservação da massa .

A descoberta dos elementos químicos e a teoria atômica começaram a sistematizar esta ciência, e os pesquisadores desenvolveram uma compreensão fundamental dos estados da matéria , íons , ligações químicas e reações químicas . O sucesso dessa ciência levou a uma indústria química complementar que hoje desempenha um papel significativo na economia mundial.

Física

Os orbitais do átomo de hidrogênio são descrições das distribuições de probabilidade de um elétron ligado a um próton . Suas descrições matemáticas são problemas padrão da mecânica quântica , um importante ramo da física.

A física incorpora o estudo dos constituintes fundamentais do universo , as forças e interações que eles exercem uns sobre os outros e os resultados produzidos por essas interações. Em geral, a física é considerada a ciência fundamental, porque todas as outras ciências naturais usam e obedecem aos princípios e leis do campo. A física depende muito da matemática como estrutura lógica para formular e quantificar princípios

O estudo dos princípios do universo tem uma longa história e em grande parte deriva da observação e experimentação direta. A formulação de teorias sobre as leis que regem o universo tem sido central para o estudo da física desde muito cedo, com a filosofia gradualmente cedendo ao teste experimental quantitativo e sistemático e à observação como fonte de verificação. Desenvolvimentos históricos fundamentais da física incluem Isaac Newton 's teoria da gravitação universal e mecânica clássica , uma compreensão de eletricidade e sua relação com o magnetismo , Einstein ' teorias de s especial e relatividade geral, o desenvolvimento da termodinâmica e o modelo da mecânica quântica da física atômica e subatômica.

O campo da física é extremamente amplo e pode incluir diversos estudos como mecânica quântica e física teórica , física aplicada e óptica . A física moderna está se tornando cada vez mais especializada, onde os pesquisadores tendem a se concentrar em uma área particular em vez de serem "universalistas" como Isaac Newton , Albert Einstein e Lev Landau , que trabalharam em várias áreas.

Astronomia

Astronomia é uma ciência natural que estuda objetos e fenômenos celestes. Objetos de interesse incluem planetas, luas, estrelas, nebulosas, galáxias e cometas. Astronomia é o estudo de tudo no universo além da atmosfera da Terra. Isso inclui objetos que podemos ver a olho nu. A astronomia é uma das ciências mais antigas.

Astrônomos de civilizações antigas realizaram observações metódicas do céu noturno, e artefatos astronômicos foram encontrados em períodos muito anteriores. Existem dois tipos de astronomia: astronomia observacional e astronomia teórica. A astronomia observacional está focada na aquisição e análise de dados, principalmente usando princípios básicos da física, enquanto a astronomia teórica é voltada para o desenvolvimento de modelos computacionais ou analíticos para descrever objetos e fenômenos astronômicos.

As missões de naves espaciais tripuladas e não tripuladas têm sido usadas para obter imagens de locais distantes dentro do Sistema Solar , como esta vista da Apollo 11 da cratera Daedalus no outro lado da lua .

Esta disciplina é a ciência dos objetos e fenômenos celestes que se originam fora da atmosfera terrestre . Preocupa-se com a evolução, física , química , meteorologia e movimento de objetos celestes, bem como com a formação e desenvolvimento do universo .

A astronomia inclui o exame, estudo e modelagem de estrelas, planetas, cometas. A maioria das informações usadas pelos astrônomos é coletada por observação remota, embora alguma reprodução laboratorial de fenômenos celestes tenha sido realizada (como a química molecular do meio interestelar ).

Embora as origens do estudo das características e fenômenos celestes possam ser rastreadas até a antiguidade, a metodologia científica neste campo começou a se desenvolver em meados do século XVII. Um fator chave foi a introdução do telescópio por Galileu para examinar o céu noturno com mais detalhes.

O tratamento matemático da astronomia começou com Newton desenvolvimento de 's mecânica celeste e as leis da gravitação , embora tenha sido desencadeada por trabalhos anteriores de astrônomos, como Kepler . No século 19, a astronomia se tornou uma ciência formal, com a introdução de instrumentos como o espectroscópio e a fotografia , junto com telescópios muito aprimorados e a criação de observatórios profissionais.

Estudos interdisciplinares

As distinções entre as disciplinas das ciências naturais nem sempre são nítidas e elas compartilham muitos campos interdisciplinares. A física desempenha um papel significativo nas outras ciências naturais, representadas pela astrofísica , geofísica , física química e biofísica . Da mesma forma, a química é representada por campos como bioquímica , biologia química , geoquímica e astroquímica .

Um exemplo particular de uma disciplina científica que se baseia em várias ciências naturais é a ciência ambiental . Este campo estuda as interações dos componentes físicos, químicos, geológicos e biológicos do meio ambiente , com particular atenção ao efeito das atividades humanas e ao impacto na biodiversidade e na sustentabilidade . Esta ciência também se baseia em conhecimentos de outros campos, como economia, direito e ciências sociais.

Uma disciplina comparável é a oceanografia , visto que se baseia em uma amplitude semelhante de disciplinas científicas. A oceanografia é subdividida em disciplinas transversais mais especializadas, como oceanografia física e biologia marinha . Como o ecossistema marinho é muito grande e diverso, a biologia marinha é ainda dividida em muitos subcampos, incluindo especializações em espécies particulares .

Há também um subconjunto de campos interdisciplinares que têm fortes correntes que vão contra a especialização pela natureza dos problemas que abordam. Dito de outra forma: em alguns campos de aplicação integrativa, os especialistas em mais de um campo são uma parte fundamental da maioria dos diálogos. Esses campos integrativos, por exemplo, incluem nanociência , astrobiologia e informática de sistemas complexos .

Ciência dos materiais

O paradigma dos materiais representado como um tetraedro

A ciência dos materiais é um campo relativamente novo e interdisciplinar que lida com o estudo da matéria e suas propriedades; bem como a descoberta e desenho de novos materiais. Desenvolvido originalmente através do campo da metalurgia , o estudo das propriedades dos materiais e sólidos agora se expandiu para todos os materiais. O campo cobre as aplicações de química, física e engenharia de materiais, incluindo metais, cerâmicas, polímeros artificiais e muitos outros. O cerne da área trata de relacionar a estrutura dos materiais com suas propriedades.

Está na vanguarda da pesquisa em ciência e engenharia. É uma parte importante da engenharia forense (a investigação de materiais, produtos, estruturas ou componentes que falham ou não operam ou funcionam como pretendido, causando ferimentos pessoais ou danos à propriedade) e análise de falhas , esta última sendo a chave para a compreensão, por exemplo, a causa de vários acidentes de aviação. Muitos dos problemas científicos mais urgentes que enfrentamos hoje são devido às limitações dos materiais disponíveis e, como resultado, os avanços neste campo provavelmente terão um impacto significativo no futuro da tecnologia.

A base da ciência dos materiais envolve estudar a estrutura dos materiais e relacioná-los com suas propriedades . Uma vez que um cientista de materiais sabe sobre essa correlação estrutura-propriedade, ele pode então prosseguir para estudar o desempenho relativo de um material em uma determinada aplicação. Os principais determinantes da estrutura de um material e, portanto, de suas propriedades são seus elementos químicos constituintes e como ele foi processado em sua forma final. Essas características, tomadas em conjunto e relacionadas por meio das leis da termodinâmica e da cinética , governam a microestrutura de um material e, portanto, suas propriedades.

História

Alguns estudiosos traçam as origens das ciências naturais desde as sociedades humanas pré-alfabetizadas, onde a compreensão do mundo natural era necessária para a sobrevivência. [5] As pessoas observaram e desenvolveram conhecimentos sobre o comportamento dos animais e a utilidade das plantas como alimento e remédio, que foi transmitido de geração em geração. [5] Esses entendimentos primitivos deram lugar a pesquisas mais formalizadas por volta de 3.500 a 3.000 aC nas culturas da Mesopotâmia e do Egito Antigo , que produziram a primeira evidência escrita conhecida da filosofia natural , a precursora da ciência natural. [6]Embora os escritos mostrem interesse em astronomia, matemática e outros aspectos do mundo físico, o objetivo final da investigação sobre o funcionamento da natureza era em todos os casos religioso ou mitológico, não científico. [7]

Uma tradição de investigação científica também surgiu na China Antiga , onde alquimistas e filósofos taoístas faziam experiências com elixires para prolongar a vida e curar doenças. [8] Eles se concentraram no yin e yang , ou elementos contrastantes da natureza; o yin foi associado à feminilidade e frieza, enquanto o yang foi associado à masculinidade e calor. [9] As cinco fases - fogo, terra, metal, madeira e água - descreveram um ciclo de transformações na natureza. A água se transformou em lenha, que se transformou em fogo quando queimou. As cinzas deixadas pelo fogo eram terra. [10]Usando esses princípios, os filósofos e médicos chineses exploraram a anatomia humana, caracterizando os órgãos como predominantemente yin ou yang, e compreenderam a relação entre o pulso, o coração e o fluxo de sangue no corpo séculos antes de ser aceito no Ocidente. [11]

Poucas evidências sobrevivem de como as antigas culturas indígenas ao redor do rio Indo entendiam a natureza, mas algumas de suas perspectivas podem estar refletidas nos Vedas , um conjunto de textos sagrados hindus . [11] Eles revelam uma concepção do universo em constante expansão e em constante reciclagem e reforma. [11] Os cirurgiões na tradição ayurvédica viam a saúde e a doença como uma combinação de três humores: vento , bile e catarro . [11] Uma vida saudável era o resultado de um equilíbrio entre esses humores. [11]No pensamento ayurvédico, o corpo consistia em cinco elementos: terra, água, fogo, vento e espaço. [11] Os cirurgiões ayurvédicos realizaram cirurgias complexas e desenvolveram uma compreensão detalhada da anatomia humana. [11]

Pré-socrático filósofos em grego clássico cultura trazida filosofia natural de um passo para a investigação directa sobre a causa e efeito na natureza entre 600 e 400 BC, embora um elemento de mágica e mitologia permaneceu. [12] Fenômenos naturais como terremotos e eclipses foram explicados cada vez mais no contexto da própria natureza, em vez de serem atribuídos a deuses irados. [12] Tales de Mileto , um dos primeiros filósofos que viveu de 625 a 546 aC, explicou os terremotos teorizando que o mundo flutuava sobre a água e que a água era o elemento fundamental na natureza. [13] No século 5 aC, Leucipo foi um dos primeiros expoentes do atomismo, a ideia de que o mundo é feito de partículas indivisíveis fundamentais. [14] Pitágoras aplicou inovações gregas em matemática à astronomia e sugeriu que a Terra era esférica . [14]

Filosofia aristotélica naturais (400 AC-1100)

A visão aristotélica da herança, como modelo de transmissão dos padrões de movimento dos fluidos corporais dos pais para o filho, e da forma aristotélica do pai.

Mais tarde, o pensamento socrático e platônico enfocou a ética, a moral e a arte e não tentou uma investigação do mundo físico; Platão criticou os pensadores pré-socráticos como materialistas e anti-religiosos. [15] Aristóteles , no entanto, um aluno de Platão que viveu de 384 a 322 aC, prestou mais atenção ao mundo natural em sua filosofia. [16] Em sua História dos Animais , ele descreveu o funcionamento interno de 110 espécies, incluindo a arraia , o peixe - gato e a abelha . [17] Ele investigou embriões de galinha quebrando ovos abertos e observando-os em vários estágios de desenvolvimento. [18]As obras de Aristóteles foram influentes ao longo do século 16, e ele é considerado o pai da biologia por seu trabalho pioneiro nessa ciência . [19] Ele também apresentou filosofias sobre física, natureza e astronomia usando o raciocínio indutivo em suas obras Física e Meteorologia . [20]

Platão (à esquerda) e Aristóteles em uma pintura de 1509 de Rafael . Platão rejeitou a investigação da filosofia natural em oposição à religião, enquanto seu aluno, Aristóteles, criou um conjunto de trabalhos sobre o mundo natural que influenciou gerações de estudiosos.

Embora Aristóteles considerasse a filosofia natural mais seriamente do que seus predecessores, ele a abordou como um ramo teórico da ciência. [21] Ainda assim, inspirados por seu trabalho, os filósofos da Roma Antiga do início do século I DC, incluindo Lucrécio , Sêneca e Plínio, o Velho , escreveram tratados que tratavam das regras do mundo natural em vários graus de profundidade. [22] Muitos antigos neoplatônicos romanos dos séculos 3 a 6 também adaptaram os ensinamentos de Aristóteles sobre o mundo físico a uma filosofia que enfatizava o espiritualismo. [23] Filósofos do início da Idade Média, incluindoMacrobius , Calcidius e Martianus Capella também examinaram o mundo físico, em grande parte de uma perspectiva cosmológica e cosmográfica , apresentando teorias sobre a disposição dos corpos celestes e do céu, que foram postulados como sendo compostos de éter . [24]

As obras de Aristóteles sobre filosofia natural continuaram a ser traduzidas e estudadas em meio à ascensão do Império Bizantino e do Califado Abássida . [25]

No Império Bizantino, John Philoponus , um comentarista aristotélico alexandrino e teólogo cristão foi o primeiro a questionar o ensino de física de Aristóteles. Ao contrário de Aristóteles, que baseou sua física no argumento verbal, Filopono, em vez disso, baseou-se na observação e defendeu a observação em vez de recorrer a um argumento verbal. [26] Ele introduziu a teoria do ímpeto . A crítica de John Philoponus aos princípios aristotélicos da física serviu de inspiração para Galileu Galilei durante a Revolução Científica . [27] [28]

Um renascimento na matemática e nas ciências ocorreu durante a época do califado abássida do século 9 em diante, quando os estudiosos muçulmanos expandiram a filosofia natural grega e indiana . [29] As palavras álcool , álgebra e zênite têm raízes árabes . [30]

Filosofia medieval naturais (1100-1600)

As obras de Aristóteles e outras filosofias naturais gregas não chegaram ao Ocidente até cerca de meados do século 12, quando as obras foram traduzidas do grego e do árabe para o latim . [31] O desenvolvimento da civilização europeia mais tarde na Idade Média trouxe consigo mais avanços na filosofia natural. [32] As invenções europeias como a ferradura , a coleira e a rotação de culturas permitiram um rápido crescimento populacional, eventualmente dando lugar à urbanização e à fundação de escolas conectadas a mosteiros e catedrais na França e na Inglaterra dos dias modernos . [33]Auxiliado pelas escolas, desenvolveu-se uma abordagem da teologia cristã que buscava responder a questões sobre a natureza e outras disciplinas usando a lógica. [34] Esta abordagem, no entanto, foi vista por alguns detratores como heresia . [34] Por volta do século 12, estudiosos e filósofos da Europa Ocidental entraram em contato com um corpo de conhecimento que eles desconheciam anteriormente: um grande corpus de obras em grego e árabe que foram preservadas por estudiosos islâmicos. [35] Através da tradução para o latim, a Europa Ocidental foi apresentada a Aristóteles e sua filosofia natural. [35] Esses trabalhos foram ensinados em novas universidades em Paris e Oxfordno início do século 13, embora a prática fosse desaprovada pela Igreja Católica. [36] Um decreto de 1210 do Sínodo de Paris ordenou que "nenhuma aula seja realizada em Paris, seja pública ou privada, usando os livros de Aristóteles sobre filosofia natural ou os comentários, e proibimos tudo isso sob pena de ex-comunicação". [36]

No final da Idade Média, o filósofo espanhol Dominicus Gundissalinus traduziu para o latim um tratado do antigo erudito persa Al-Farabi intitulado Sobre as Ciências , chamando o estudo da mecânica da natureza de Scientia naturalis , ou ciência natural. [37] Gundissalinus também propôs sua própria classificação das ciências naturais em seu trabalho de 1150, On the Division of Philosophy . [37] Esta foi a primeira classificação detalhada das ciências baseadas na filosofia grega e árabe a chegar à Europa Ocidental. [37]Gundissalinus definiu as ciências naturais como "a ciência que considera apenas coisas não abstratas e com movimento", em oposição à matemática e às ciências que dependem da matemática. [38] Seguindo Al-Farabi, ele então separou as ciências em oito partes, incluindo física, cosmologia, meteorologia, ciência de minerais e ciência de plantas e animais. [38]

Filósofos posteriores fizeram suas próprias classificações das ciências naturais. Robert Kilwardby escreveu Sobre a Ordem das Ciências no século 13, que classificou a medicina como uma ciência mecânica, junto com a agricultura, a caça e o teatro, enquanto definia as ciências naturais como a ciência que lida com corpos em movimento. [39] Roger Bacon , um frade e filósofo inglês, escreveu que as ciências naturais lidavam com "um princípio de movimento e repouso, como nas partes dos elementos fogo, ar, terra e água, e em todas as coisas inanimadas feitas a partir deles . " [40] Essas ciências também cobriram plantas, animais e corpos celestes. [40] Mais tarde no século 13, um padre católico e teólogoTomás de Aquino definiu as ciências naturais como lidando com "seres móveis" e "coisas que dependem de um assunto não apenas para sua existência, mas também para sua definição". [41] Havia um amplo consenso entre os estudiosos da época medieval de que as ciências naturais tratavam de corpos em movimento, embora houvesse divisão sobre a inclusão de campos, incluindo medicina, música e perspectiva. [42] Os filósofos refletiram sobre questões incluindo a existência de um vácuo, se o movimento poderia produzir calor, as cores dos arco-íris, o movimento da terra, se os elementos químicos existem e estavam na atmosfera a chuva é formada. [43]

Nos séculos até o final da Idade Média, as ciências naturais muitas vezes se misturaram com filosofias sobre magia e ocultismo. [44] A filosofia natural apareceu em uma ampla gama de formas, de tratados a enciclopédias e comentários sobre Aristóteles. [45] A interação entre a filosofia natural e o Cristianismo foi complexa durante este período; alguns dos primeiros teólogos, incluindo Taciano e Eusébio , consideravam a filosofia natural um afloramento da ciência grega pagã e suspeitavam dela. [46]Embora alguns filósofos cristãos posteriores, incluindo Tomás de Aquino, viessem a ver as ciências naturais como um meio de interpretar as escrituras, essa suspeita persistiu até os séculos XII e XIII. [47] A Condenação de 1277 , que proibia colocar a filosofia em um nível igual à teologia e o debate de construções religiosas em um contexto científico, mostrou a persistência com que os líderes católicos resistiram ao desenvolvimento da filosofia natural, mesmo de uma perspectiva teológica. [48] Aquino e Albertus Magnus , outro teólogo católico da época, procuraram distanciar a teologia da ciência em suas obras. [49]"Não vejo o que a interpretação de Aristóteles tem a ver com o ensino da fé", escreveu ele em 1271. [50]

Newton e a revolução científica (1600-1800)

Nos séculos 16 e 17, a filosofia natural passou por uma evolução além dos comentários de Aristóteles, à medida que a filosofia grega inicial era descoberta e traduzida. [51] A invenção da imprensa no século 15, a invenção do microscópio e do telescópio, e a Reforma Protestante alteraram fundamentalmente o contexto social em que a investigação científica evoluiu no Ocidente. [51] A descoberta de Cristóvão Colombo de um novo mundo mudou as percepções sobre a composição física do mundo, enquanto as observações de Copérnico , Tyco Brahe e Galileu trouxeram uma imagem mais precisa do sistema solar como heliocêntricoe provou que muitas das teorias de Aristóteles sobre os corpos celestes eram falsas. [52] Vários filósofos do século 17, incluindo Thomas Hobbes , John Locke e Francis Bacon, romperam com o passado ao rejeitar Aristóteles e seus seguidores medievais completamente, chamando sua abordagem da filosofia natural como superficial. [53]

Os títulos de trabalho de Galileu Duas Novas Ciências e Johannes Kepler 's New Astronomy ressaltou a atmosfera de mudança que pegou no século 17 como Aristóteles foi demitido em favor de novos métodos de inquérito sobre o mundo natural. [54] Bacon foi fundamental para popularizar essa mudança; ele argumentou que as pessoas deveriam usar as artes e ciências para ganhar domínio sobre a natureza. [55] Para conseguir isso, ele escreveu que "a vida humana [deve] ser dotada de descobertas e poderes." [56] Ele definiu a filosofia natural como "o conhecimento das Causas e movimentos secretos das coisas; e ampliando os limites do Império Humano, para a efetivação de todas as coisas possíveis."[54] Bacon propôs que a investigação científica ser apoiada pelo Estado e alimentado pela pesquisa colaborativa de cientistas, uma visão sem precedentes em seu alcance, ambição e formas no momento. [56] Os filósofos naturais passaram a ver a natureza cada vez mais como um mecanismo que poderia ser desmontado e compreendido, bem como um relógio complexo. [57] Filósofos naturais, incluindo Isaac Newton , Evangelista Torricelli e Francesco Redi, conduziram experimentos com foco no fluxo de água, medindo a pressão atmosférica usando um barômetro e refutando a geração espontânea . [58]Sociedades científicas e periódicos científicos surgiram e se espalharam amplamente pela imprensa, desencadeando a revolução científica . [59] Newton em 1687 publicou seu The Mathematical Principles of Natural Philosophy , ou Principia Mathematica , que estabeleceu as bases para as leis físicas que permaneceram atuais até o século XIX. [60]

Alguns estudiosos modernos, incluindo Andrew Cunningham, Perry Williams e Floris Cohen , argumentam que a filosofia natural não é apropriadamente chamada de ciência e que a investigação científica genuína começou apenas com a revolução científica. [61] De acordo com Cohen, "a emancipação da ciência de uma entidade abrangente chamada 'filosofia natural é uma característica definidora da Revolução Científica." [61] Outros historiadores da ciência, incluindo Edward Grant , afirmam que a revolução científica que floresceu nos séculos 17, 18 e 19 ocorreu quando os princípios aprendidos nas ciências exatas da ótica, mecânica e astronomia começaram a ser aplicados às questões levantadas pela filosofia natural. [61]Grant argumenta que Newton tentou expor a base matemática da natureza - as regras imutáveis ​​que ela obedecia - e ao fazer isso juntou a filosofia natural e a matemática pela primeira vez, produzindo um trabalho inicial da física moderna. [62]

Isaac Newton é amplamente considerado um dos cientistas mais influentes de todos os tempos.

A revolução científica, que começou a se estabelecer no século 17, representou uma ruptura brusca com os modos de investigação aristotélicos. [63] Um de seus principais avanços foi o uso do método científico para investigar a natureza. Os dados foram coletados e medições repetíveis feitas em experimentos . [64] Os cientistas então formaram hipóteses para explicar os resultados desses experimentos. [65] A hipótese foi então testada usando o princípio da falseabilidade para provar ou refutar sua exatidão. [65]As ciências naturais continuaram a ser chamadas de filosofia natural, mas a adoção do método científico levou a ciência além do reino da conjectura filosófica e introduziu uma forma mais estruturada de examinar a natureza. [63]

Newton, um matemático e físico inglês, foi a figura seminal na revolução científica. [66] Com base nos avanços feitos na astronomia por Copérnico, Brahe e Kepler, Newton derivou a lei universal da gravitação e as leis do movimento . [67] Essas leis se aplicavam tanto na terra quanto no espaço sideral, unindo duas esferas do mundo físico anteriormente pensadas para funcionar independentemente uma da outra, de acordo com regras físicas separadas. [68] Newton, por exemplo, mostrou que as marés foram causadas pela atração gravitacional da lua . [69]Outro dos avanços de Newton foi fazer da matemática uma ferramenta explicativa poderosa para os fenômenos naturais. [70] Enquanto os filósofos naturais há muito usavam a matemática como meio de medição e análise, seus princípios não foram usados ​​como meio de compreensão de causa e efeito na natureza até Newton. [70]

Nos séculos 18 e 19, cientistas como Charles-Augustin de Coulomb , Alessandro Volta e Michael Faraday se basearam na mecânica newtoniana explorando o eletromagnetismo ou a interação de forças com cargas positivas e negativas em partículas eletricamente carregadas . [71] Faraday propôs que as forças da natureza operassem em " campos " que preenchiam o espaço. [72] A ideia de campos contrastou com a construção newtoniana da gravitação como simplesmente "ação à distância", ou a atração de objetos sem nada no espaço entre eles para intervir. [72] James Clerk Maxwellno século 19 unificou essas descobertas em uma teoria coerente da eletrodinâmica . [71] Usando equações matemáticas e experimentação, Maxwell descobriu que o espaço estava cheio de partículas carregadas que podiam agir sobre si mesmas e umas sobre as outras e que eram um meio para a transmissão de ondas carregadas. [71]

Avanços significativos na química também ocorreram durante a revolução científica. Antoine Lavoisier , um químico francês, refutou a teoria do flogisto , que postulava que as coisas queimavam ao soltar o "flogisto" no ar. [72] Joseph Priestley havia descoberto o oxigênio no século 18, mas Lavoisier descobriu que a combustão era o resultado da oxidação . [72] Ele também construiu uma tabela de 33 elementos e inventou a nomenclatura química moderna. [72] A ciência biológica formal permaneceu em sua infância no século 18, quando o foco estava na classificação e categorizaçãoda vida natural. Esse crescimento na história natural foi liderado por Carl Linnaeus , cuja taxonomia do mundo natural de 1735 ainda está em uso. Linnaeus na década de 1750 introduziu nomes científicos para todas as suas espécies. [73]

Desenvolvimentos do século 19 (1800-1900)

O experimento Michelson-Morley foi usado para refutar que a luz se propagou através de um éter luminífero . Este conceito do século 19 foi então substituído por Albert Einstein 's teoria da relatividade especial .

Por volta do século 19, o estudo da ciência passou a ser da competência de profissionais e instituições. Ao fazer isso, ela gradualmente adquiriu o nome mais moderno de ciência natural. O termo cientista foi cunhado por William Whewell em uma revisão de 1834 de Mary Somerville , On the Connexion of the Sciences . [74] Mas a palavra não entrou em uso geral até quase o final do mesmo século.

A ciência moderna naturais (1900-presente)

De acordo com um famoso livro de 1923, Thermodynamics and the Free Energy of Chemical Substances , do químico americano Gilbert N. Lewis e do físico-químico americano Merle Randall , [75] as ciências naturais contêm três grandes ramos:

Além das ciências lógicas e matemáticas, existem três grandes ramos das ciências naturais que se destacam pela variedade de deduções de longo alcance extraídas de um pequeno número de postulados primários - eles são a mecânica , a eletrodinâmica e a termodinâmica . [76]

Hoje, as ciências naturais são mais comumente divididas em ciências da vida, como botânica e zoologia; e ciências físicas, que incluem física, química, astronomia e ciências da Terra.

Veja também

Referências

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Bibliografia

Outras leituras