Ciência

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O Universo representado como múltiplas fatias em forma de disco ao longo do tempo, que passam da esquerda para a direita

Ciência (do latim scientia  'conhecimento') [1] é um empreendimento sistemático que constrói e organiza o conhecimento na forma de explicações e previsões testáveis sobre o universo . [2] [3] [4]

As raízes mais antigas da ciência podem ser rastreadas até o Egito Antigo e a Mesopotâmia por volta de 3.000 a 1.200 aC . [5] [6] Suas contribuições para a matemática , astronomia e medicina entraram e moldaram a filosofia natural grega da antiguidade clássica , por meio da qual tentativas formais foram feitas para fornecer explicações de eventos no mundo físico com base em causas naturais. [5] [6] Após a queda do Império Romano Ocidental , o conhecimento das concepções gregas do mundo se deteriorou emA Europa Ocidental durante os primeiros séculos (400 a 1000 DC) da Idade Média , [7] mas foi preservada no mundo muçulmano durante a Idade de Ouro islâmica . [8] A recuperação e assimilação de obras gregas e investigações islâmicas na Europa Ocidental do século 10 ao 13 reavivou a " filosofia natural ", [7] [9] que foi posteriormente transformada pela Revolução Científica que começou no século 16 [10] ] à medida que novas ideias e descobertas se afastavam das concepções gregas anteriorese tradições. [11] [12] [13] [14] O método científico logo desempenhou um papel maior na criação do conhecimento e foi somente no século 19 que muitas das características institucionais e profissionais da ciência começaram a tomar forma; [15] [16] [17] junto com a mudança da "filosofia natural" para "ciências naturais". [18]

A ciência moderna é normalmente dividida em três ramos principais [19] que consistem nas ciências naturais (por exemplo, biologia , química e física ), que estudam a natureza no sentido mais amplo; as ciências sociais (por exemplo, economia , psicologia e sociologia ), que estudam indivíduos e sociedades; [20] [21] e as ciências formais (por exemplo, lógica , matemática e ciência da computação teórica ), que lidam com símbolos governados por regras. [22][23] Há discordância, [24] [25] [26] no entanto, sobre se as ciências formais realmente constituem uma ciência, já que não se baseiam em evidências empíricas . [27] [25] Disciplinas que usam o conhecimento científico existente para fins práticos, como engenharia e medicina, são descritas como ciências aplicadas . [28] [29] [30] [31] [32]

Novos conhecimentos em ciência são desenvolvidos por pesquisas de cientistas motivados pela curiosidade sobre o mundo e pelo desejo de resolver problemas. [33] [34] A pesquisa científica contemporânea é altamente colaborativa e geralmente é feita por equipes em instituições acadêmicas e de pesquisa , [35] agências governamentais e empresas . [36] [37] O impacto prático de seu trabalho levou ao surgimento de políticas científicas que buscam influenciar o empreendimento científico priorizando o desenvolvimento de produtos comerciais , armamentos ,saúde , infraestrutura pública e proteção ambiental .

História

A ciência em um sentido amplo existia antes da era moderna e em muitas civilizações históricas . [38] A ciência moderna é distinta em sua abordagem e bem-sucedida em seus resultados , então agora define o que é ciência no sentido mais estrito do termo. [3] [5] [39] Ciência em seu sentido original era uma palavra para um tipo de conhecimento , ao invés de uma palavra especializada para a busca de tal conhecimento. Em particular, era o tipo de conhecimento que as pessoas podem comunicar umas às outras e compartilhar. Por exemplo, o conhecimento sobre o funcionamento das coisas naturais foi reunido muito antes da história registradae levou ao desenvolvimento de um pensamento abstrato complexo . Isso é demonstrado pela construção de calendários complexos , técnicas para tornar comestíveis plantas venenosas, obras públicas em escala nacional, como aquelas que aproveitaram a planície de inundação do Yangtse com reservatórios , [40] represas e diques, e edifícios como o Pirâmides. No entanto, nenhuma distinção consciente consistente foi feita entre o conhecimento de tais coisas, que são verdadeiras em todas as comunidades, e outros tipos de conhecimento comunitário, como mitologias e sistemas jurídicos. A metalurgia era conhecida na pré-história e na cultura Vinčafoi o primeiro produtor conhecido de ligas semelhantes ao bronze. Acredita-se que a experimentação inicial com aquecimento e mistura de substâncias ao longo do tempo evoluiu para a alquimia .

Raízes mais antigas

Modelos de argila de fígados de animais datados entre os séculos XIX e XVIII aC, encontrados no palácio real em Mari, na Síria

As raízes mais antigas da ciência podem ser rastreadas até o Egito Antigo e a Mesopotâmia por volta de 3.000 a 1.200 aC. [5] Embora as palavras e os conceitos de "ciência" e "natureza" não fizessem parte da paisagem conceitual na época, os antigos egípcios e mesopotâmicos fizeram contribuições que mais tarde encontrariam um lugar na ciência grega e medieval: matemática, astronomia, e remédios. [41] [5] Começando por volta de 3000 aC, os antigos egípcios desenvolveram um sistema de numeração de caráter decimal e orientaram seu conhecimento de geometria para resolver problemas práticos, como os de topógrafos e construtores. [5]Eles até desenvolveram um calendário oficial que continha doze meses, trinta dias cada e cinco dias no final do ano. [5] Com base nos papiros médicos escritos em 2500-1200 aC, os antigos egípcios acreditavam que a doença era causada principalmente pela invasão de corpos por forças ou espíritos malignos. Assim, além dos tratamentos com drogas, as terapias de cura envolveriam orações , encantamentos e rituais. [5]

Os antigos mesopotâmios usavam o conhecimento sobre as propriedades de vários produtos químicos naturais para a fabricação de cerâmica , faiança , vidro, sabão, metais, gesso de cal e impermeabilização; [42] eles também estudaram a fisiologia , anatomia e comportamento animal para propósitos divinatórios [42] e fizeram extensos registros dos movimentos de objetos astronômicos para o seu estudo da astrologia . [43] Os mesopotâmicos tinham intenso interesse na medicina [42] e nas primeiras prescrições médicasaparecem em sumério durante a Terceira Dinastia de Ur ( c. 2112 AEC - c. 2004 AEC). [44] No entanto, os mesopotâmicos parecem ter tido pouco interesse em reunir informações sobre o mundo natural com o mero propósito de reunir informações [42] e principalmente estudaram apenas assuntos científicos que tinham aplicações práticas óbvias ou relevância imediata para seu sistema religioso. [42]

Antiguidade Clássica

Na antiguidade clássica , não existe um verdadeiro análogo antigo de um cientista moderno . Em vez disso, indivíduos bem-educados, geralmente de classe alta e quase universalmente homens, realizavam várias investigações sobre a natureza sempre que podiam. [45] Antes da invenção ou descoberta do conceito de " natureza " ( grego antigo phusis ) pelos filósofos pré-socráticos , as mesmas palavras tendem a ser usadas para descrever o "modo" natural pelo qual uma planta cresce, [46]e o "caminho" pelo qual, por exemplo, uma tribo adora um determinado deus. Por esta razão, afirma-se que esses homens foram os primeiros filósofos em sentido estrito, e também as primeiras pessoas a distinguir claramente "natureza" e "convenção". [47] : 209 A filosofia natural , a precursora das ciências naturais , foi assim distinguida como o conhecimento da natureza e das coisas que são verdadeiras para todas as comunidades, e o nome da busca especializada de tal conhecimento era filosofia  - o reino do primeiro filósofo -físicos. Eles eram principalmente especuladores ou teóricos , particularmente interessados ​​em astronomia. Em contraste, tentar usar o conhecimento da natureza para imitá-la (artifício ou tecnologia , techn grego ) foi visto pelos cientistas clássicos como um interesse mais apropriado para artesãos de classes sociais mais baixas . [48]

O universo conforme concebido por Aristóteles e Ptolomeu a partir da obra Cosmographia de Peter Apian, em 1524. A terra é composta por quatro elementos: Terra, Água, Fogo e Ar. A terra não se move ou gira. É cercado por esferas concêntricas contendo os planetas, o sol, as estrelas e o céu. [49]

Os primeiros filósofos gregos da escola Milesiana , que foi fundada por Tales de Mileto e mais tarde continuada por seus sucessores Anaximandro e Anaxímenes , foram os primeiros a tentar explicar os fenômenos naturais sem depender do sobrenatural . [50] Os pitagóricos desenvolveram uma filosofia de números complexos [51] : 467-68 e contribuíram significativamente para o desenvolvimento da ciência matemática. [51] : 465 A teoria dos átomos foi desenvolvida pelo filósofo grego Leucipoe seu aluno Demócrito . [52] [53] O médico grego Hipócrates estabeleceu a tradição da ciência médica sistemática [54] [55] e é conhecido como " O Pai da Medicina ". [56]

Um ponto de inflexão na história da ciência filosófica inicial foi o exemplo de Sócrates de aplicar a filosofia ao estudo das questões humanas, incluindo a natureza humana, a natureza das comunidades políticas e o próprio conhecimento humano. O método socrático, conforme documentado pelos diálogos de Platão , é um método dialético de eliminação de hipóteses: melhores hipóteses são encontradas identificando e eliminando constantemente aquelas que levam a contradições. Essa foi uma reação à ênfase do sofista na retórica . O método socrático procura verdades gerais comumente aceitas que moldam as crenças e as examina para determinar sua consistência com outras crenças. [57]Sócrates criticou o antigo tipo de estudo da física por ser puramente especulativo e carente de autocrítica. Sócrates foi mais tarde, nas palavras de sua Apologia , acusado de corromper a juventude de Atenas porque ele "não acreditava nos deuses em que o estado acredita, mas em outros novos seres espirituais". Sócrates refutou essas alegações, [58] mas foi condenado à morte. [59] : 30e

Mais tarde, Aristóteles criou um programa sistemático de filosofia teleológica : Movimento e mudança são descritos como a atualização de potenciais já nas coisas, de acordo com os tipos de coisas que são. Em sua física, o Sol gira em torno da Terra, e muitas coisas têm como parte de sua natureza serem para os humanos. Cada coisa tem uma causa formal , uma causa final e um papel em uma ordem cósmica com um motor imóvel . Os socráticos também insistiam que a filosofia deveria ser usada para considerar a questão prática da melhor maneira de viver para um ser humano (um estudo que Aristóteles dividiu em ética e filosofia política) Aristóteles afirmava que o homem sabe de uma coisa cientificamente "quando possui uma convicção a que se chegou de uma certa maneira, e quando os primeiros princípios em que se baseia essa convicção lhe são conhecidos com certeza". [60]

O astrônomo grego Aristarco de Samos (310–230 aC) foi o primeiro a propor um modelo heliocêntrico do universo, com o Sol no centro e todos os planetas orbitando-o. [61] O modelo de Aristarco foi amplamente rejeitado porque se acreditava que violava as leis da física. [61] O inventor e matemático Arquimedes de Siracusa fez grandes contribuições para o início do cálculo [62] e às vezes foi creditado como seu inventor, [62] embora seu protocálculo carecesse de várias características definidoras. [62] Plínio, o Velhofoi um escritor e polímata romano que escreveu a enciclopédia seminal História Natural , [63] [64] [65] lidando com história, geografia, medicina, astronomia, ciências da terra, botânica e zoologia. [63] Outros cientistas ou protocientistas na Antiguidade foram Teofrasto , Euclides , Herófilos , Hiparco , Ptolomeu e Galeno .

Ciência medieval

De potentiis anime sensitive, Gregor Reisch (1504) Margarita philosophica . A ciência medieval postulou um ventrículo do cérebro como o local para nosso senso comum , [66] : 189 onde as formas de nossos sistemas sensoriais se misturavam.

Por causa do colapso do Império Romano Ocidental devido ao Período de Migração, um declínio intelectual ocorreu na parte ocidental da Europa nos anos 400. Em contraste, o Império Bizantino resistiu aos ataques dos invasores e preservou e aprimorou o aprendizado. John Philoponus , um estudioso bizantino nos anos 500, questionou o ensino de física de Aristóteles, observando suas falhas. [67] : pp.307, 311, 363, 402 A crítica de John Philoponus aos princípios aristotélicos da física serviu de inspiração para estudiosos medievais, bem como para Galileu Galilei que dez séculos depois, durante a Revolução Científica, citou extensivamente Philoponus em suas obras enquanto argumentava por que a física aristotélica era falha. [67] [68]

Durante a antiguidade tardia e o início da Idade Média , foi usada a abordagem aristotélica das investigações sobre os fenômenos naturais. As quatro causas de Aristóteles prescreviam que a pergunta "por que" deveria ser respondida de quatro maneiras para explicar as coisas cientificamente. [69] Algum conhecimento antigo foi perdido, ou em alguns casos mantido na obscuridade, durante a queda do Império Romano Ocidental e lutas políticas periódicas. No entanto, os campos gerais da ciência (ou " filosofia natural ", como era chamada) e muito do conhecimento geral do mundo antigo permaneceram preservados por meio das obras dos primeiros enciclopedistas latinos como Isidoro de Sevilha . [70]No entanto, os textos originais de Aristóteles foram eventualmente perdidos na Europa Ocidental, e apenas um texto de Platão era amplamente conhecido, o Timeu , que foi o único diálogo platônico e uma das poucas obras originais da filosofia natural clássica, disponível para leitores latinos no início da Idade Média. Outro trabalho original que ganhou influência neste período foi o Almagesto de Ptolomeu , que contém uma descrição geocêntrica do sistema solar.

Durante a antiguidade tardia, no império bizantino, muitos textos clássicos gregos foram preservados. Muitas traduções siríacas foram feitas por grupos como Nestorianos e Monofisitas. [71] Eles desempenharam um papel quando traduziram textos clássicos gregos para o árabe sob o Califado , durante o qual muitos tipos de aprendizagem clássica foram preservados e em alguns casos melhorados. [71] [a] Além disso, o vizinho Império Sassânida estabeleceu a Academia Médica de Gondeshapur, onde médicos gregos, siríacos e persas estabeleceram o centro médico mais importante do mundo antigo durante os séculos 6 e 7. [72]

A Casa da Sabedoria foi estabelecida em Abbasid -era Bagdá , Iraque , [73] onde o estudo islâmico do aristotelismo floresceu. Al-Kindi (801–873) foi o primeiro dos filósofos peripatéticos muçulmanos e é conhecido por seus esforços para introduzir a filosofia grega e helenística no mundo árabe . [74] A Idade de Ouro islâmica floresceu desta época até as invasões mongóis do século 13. Ibn al-Haytham (Alhazen), bem como seu antecessorIbn Sahl estava familiarizado com a Óptica de Ptolomeu e usou experimentos como um meio de obter conhecimento. [b] [75] [76] : 463–65 Alhazen refutou a teoria da visão de Ptolomeu, [77] mas não fez nenhuma mudança correspondente na metafísica de Aristóteles . Além disso, médicos e alquimistas como os persas Avicena e Al-Razi também desenvolveram muito a ciência da Medicina, com o primeiro escrevendo o Cânon da Medicina , uma enciclopédia médica usada até o século 18 e o último descobrindo vários compostos como o álcool. O cânone de Avicena é considerado uma das publicações mais importantes da medicina e ambos contribuíram significativamente para a prática da medicina experimental, usando ensaios clínicos e experimentos para respaldar suas afirmações. [78]

Na antiguidade clássica , tabus gregos e romanos significavam que a dissecção era geralmente proibida nos tempos antigos, mas na Idade Média isso mudou: professores e estudantes de medicina em Bolonha começaram a abrir corpos humanos e Mondino de Luzzi (c. 1275-1326) produziu o primeiro livro de anatomia conhecido baseado em dissecação humana. [79] [80]

No século XI, a maior parte da Europa havia se tornado cristã; surgiram monarquias mais fortes; as fronteiras foram restauradas; desenvolvimentos tecnológicos e inovações agrícolas foram feitos, o que aumentou a oferta de alimentos e a população. Além disso, textos clássicos do grego começaram a ser traduzidos do árabe e do grego para o latim, dando um maior nível de discussão científica na Europa Ocidental. [7]

Em 1088, a primeira universidade da Europa (a Universidade de Bolonha ) emergiu de seus primórdios clericais. A demanda por traduções para o latim cresceu (por exemplo, da Escola de Tradutores de Toledo ); os europeus ocidentais começaram a coletar textos escritos não apenas em latim, mas também em traduções latinas do grego, árabe e hebraico. Cópias dos manuscritos do Livro de Óptica de Alhazen também se propagaram pela Europa antes de 1240, [81] : Intro. p. xx conforme evidenciado por sua incorporação na Perspectiva da Vitello . O Cânon de Avicena foi traduzido para o latim. [82] Em particular, os textos de Aristóteles, Ptolomeu , [c]e Euclides , preservado nas Casas de Sabedoria e também no Império Bizantino , [83] eram procurados entre os estudiosos católicos. O influxo de textos antigos causou o Renascimento do século XII e o florescimento de uma síntese do catolicismo e do aristotelismo conhecida como Escolástica na Europa Ocidental , que se tornou um novo centro geográfico da ciência. Um experimento neste período seria entendido como um processo cuidadoso de observação, descrição e classificação. [84] Um cientista proeminente nesta época foi Roger Bacon. A escolástica tinha um forte foco na revelação e no raciocínio dialético , e gradualmente caiu em desuso ao longo dos séculos seguintes, à medida que o foco da alquimia em experimentos que incluem observação direta e documentação meticulosa aumentaram lentamente em importância.

Renascença e ciência moderna

A astronomia tornou-se mais precisa depois que Tycho Brahe desenvolveu seus instrumentos científicos para medir ângulos entre dois corpos celestes , antes da invenção do telescópio. As observações de Brahe foram a base para as leis de Kepler .

Novos desenvolvimentos em óptica desempenharam um papel no início da Renascença , tanto por desafiar idéias metafísicas de longa data sobre a percepção, quanto por contribuir para o aprimoramento e o desenvolvimento de tecnologias como a câmera obscura e o telescópio . Antes do início do que agora conhecemos como Renascimento, Roger Bacon , Vitello e John Peckham construíram, cada um, uma ontologia escolástica sobre uma cadeia causal começando com sensação, percepção e, finalmente, apercepção das formas individuais e universais de Aristóteles. [85] Um modelo de visão mais tarde conhecido como perspectivismo foiexplorado e estudado pelos artistas do Renascimento. Essa teoria usa apenas três das quatro causas de Aristóteles : formal, material e final. [86]

No século XVI, Copérnico formulou uma heliocêntrica modelo do sistema solar, ao contrário do modelo geocêntrico de Ptolomeu 's Almagesto . Isso foi baseado em um teorema de que os períodos orbitais dos planetas são mais longos à medida que suas órbitas estão mais distantes do centro de movimento, que ele descobriu não concordar com o modelo de Ptolomeu. [87]

Kepler e outros desafiaram a noção de que a única função do olho é a percepção e mudaram o foco principal da óptica do olho para a propagação da luz. [86] [88] : 102 O Kepler modelou o olho como uma esfera de vidro cheia de água com uma abertura na frente para modelar a pupila de entrada. Ele descobriu que toda a luz de um único ponto da cena foi fotografada em um único ponto na parte de trás da esfera de vidro. A cadeia óptica termina na retina, na parte posterior do olho. [d] Kepler é mais conhecido, no entanto, por melhorar o modelo heliocêntrico de Copérnico por meio da descoberta das leis de movimento planetário de Kepler . Kepler não rejeitou a metafísica aristotélica e descreveu seu trabalho como uma busca pelaHarmonia das Esferas .

Galileu fez uso inovador de experimentos e matemática. No entanto, ele foi perseguido depois que o papa Urbano VIII abençoou Galileu para escrever sobre o sistema copernicano. Galileu usou argumentos do Papa e os colocou na voz do simplório na obra "Diálogo sobre os Dois Principais Sistemas do Mundo", que ofendeu muito Urbano VIII. [89]

No norte da Europa, a nova tecnologia da imprensa escrita foi amplamente usada para publicar muitos argumentos, incluindo alguns que discordavam amplamente das idéias contemporâneas sobre a natureza. René Descartes e Francis Bacon publicaram argumentos filosóficos em favor de um novo tipo de ciência não aristotélica. Descartes enfatizou o pensamento individual e argumentou que a matemática, em vez da geometria, deveria ser usada para estudar a natureza. Bacon enfatizou a importância do experimento sobre a contemplação. Bacon questionou ainda os conceitos aristotélicos de causa formal e causa final, e promoveu a ideia de que a ciência deveria estudar as leis das naturezas "simples", como o calor, em vez de assumir que existe alguma natureza específica, ou " causa formal", de cada tipo complexo de coisa. Essa nova ciência começou a se ver como descrevendo" leis da natureza ". Essa abordagem atualizada dos estudos da natureza era vista como mecanicista . Bacon também argumentou que a ciência deveria visar pela primeira vez as invenções práticas para a melhoria de toda a vida humana.

Idade da iluminação

A cópia de Isaac Newton de Principia de 1687. Newton fez contribuições seminais para a mecânica clássica , gravidade e óptica . Newton também compartilha o crédito com Gottfried Leibniz pelo desenvolvimento do cálculo.

Como um precursor da Idade do Iluminismo , Isaac Newton e Gottfried Wilhelm Leibniz conseguiram desenvolver uma nova física, agora referida como mecânica clássica , que poderia ser confirmada por experimentos e explicada usando matemática (Newton (1687), Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica ) . Leibniz também incorporou termos da física aristotélica , mas agora está sendo usado de uma nova forma não teleológica, por exemplo, " energia " e " potencial " (versões modernas da " energeia e potentia " aristotélica"). Isso implicava uma mudança na visão dos objetos: onde Aristóteles havia notado que os objetos têm certos objetivos inatos que podem ser atualizados, os objetos agora eram considerados como desprovidos de objetivos inatos. No estilo de Francis Bacon, Leibniz assumiu que diferentes tipos das coisas, todas funcionam de acordo com as mesmas leis gerais da natureza, sem nenhuma causa formal ou final especial para cada tipo de coisa. [90] É durante este período que a palavra "ciência" gradualmente se tornou mais comumente usada para se referir a um tipo de busca de um tipo de conhecimento, especialmente o conhecimento da natureza - chegando perto do antigo termo " filosofia natural ".

Durante esse tempo, o propósito e o valor declarados da ciência passaram a produzir riqueza e invenções que melhorariam a vida humana, no sentido materialista de ter mais comida, roupas e outras coisas. Nas palavras de Bacon , "o objetivo real e legítimo das ciências é o dote da vida humana com novas invenções e riquezas", e ele desencorajou os cientistas a perseguir idéias filosóficas ou espirituais intangíveis, que ele acreditava contribuíram pouco para a felicidade humana além "da fumaça de especulação sutil, sublime ou agradável ". [91]

A ciência durante o Iluminismo foi dominada por sociedades científicas [92] e academias , que substituíram amplamente as universidades como centros de pesquisa e desenvolvimento científico. Sociedades e academias também foram a espinha dorsal do amadurecimento da profissão científica. Outro desenvolvimento importante foi a popularização da ciência entre uma população cada vez mais alfabetizada. Philosophes apresentou ao público muitas teorias científicas, principalmente por meio da Encyclopédie e da popularização do newtonianismo por Voltaire , bem como por Émilie du Châtelet, a tradutora francesa dos Principia de Newton .

Alguns historiadores marcaram o século 18 como um período monótono na história da ciência ; [93] no entanto, o século viu avanços significativos na prática da medicina , matemática e física ; o desenvolvimento da taxonomia biológica ; uma nova compreensão do magnetismo e eletricidade ; e o amadurecimento da química como disciplina, que estabeleceu as bases da química moderna.

Os filósofos iluministas escolheram uma curta história de predecessores científicos - Galileu , Boyle e Newton principalmente - como guias e fiadores de suas aplicações do conceito singular de natureza e lei natural a todos os campos físicos e sociais da época. Nesse sentido, as lições da história e as estruturas sociais construídas sobre ela poderiam ser descartadas. [94]

Idéias sobre a natureza humana, a sociedade e a economia também evoluíram durante o Iluminismo. Hume e outros pensadores do Iluminismo escocês desenvolveram uma " ciência do homem ", [95] que foi expressa historicamente em obras de autores como James Burnett , Adam Ferguson , John Millar e William Robertson , todos os quais fundiram um estudo científico de como os humanos se comportavam em culturas antigas e primitivas com uma forte consciência das forças determinantes da modernidade . A sociologia moderna originou-se em grande parte desse movimento. [96] Em 1776, Adam Smith publicou The Wealth of Nations, que muitas vezes é considerado o primeiro trabalho sobre economia moderna. [97]

século 19

O primeiro diagrama de uma árvore evolucionária feito por Charles Darwin em 1837, que acabou levando ao seu trabalho mais famoso, On the Origin of Species , em 1859.

O século XIX é um período particularmente importante na história da ciência, uma vez que durante esta época muitas características distintivas da ciência moderna contemporânea começaram a tomar forma, tais como: transformação da vida e das ciências físicas, uso frequente de instrumentos de precisão, surgimento de termos como " biólogo "," físico "," cientista "; afastando-se lentamente de rótulos antiquados como "filosofia natural" e " história natural ", o aumento da profissionalização daqueles que estudam a natureza levou à redução de naturalistas amadores, os cientistas ganharam autoridade cultural sobre muitas dimensões da sociedade, a expansão econômica e a industrialização de vários países, prosperando em escritos científicos populares e surgimento de periódicos científicos. [17]

No início do século 19, John Dalton sugeriu a teoria atômica moderna , baseada na ideia original de Demócrito de partículas indivisíveis chamadas átomos .

Tanto John Herschel quanto William Whewell sistematizaram a metodologia: o último cunhou o termo cientista . [98]

Durante meados do século 19, Charles Darwin e Alfred Russel Wallace propuseram independentemente a teoria da evolução por seleção natural em 1858, que explicou como diferentes plantas e animais se originaram e evoluíram. Sua teoria foi exposta em detalhes no livro de Darwin On the Origin of Species , que foi publicado em 1859. [99] Separadamente, Gregor Mendel apresentou seu artigo, " Versuche über Pflanzenhybriden " (" Experiments on Plant Hybridization "), em 1865, [100] que delineou os princípios da herança biológica, servindo como base para a genética moderna. [101]

As leis de conservação de energia , conservação de momento e conservação de massa sugeriram um universo altamente estável onde poderia haver pouca perda de recursos. Com o advento da máquina a vapor e a revolução industrial , houve, no entanto, um entendimento maior de que todas as formas de energia definidas na física não eram igualmente úteis: elas não tinham a mesma qualidade de energia . Essa compreensão levou ao desenvolvimento das leis da termodinâmica , nas quais a energia livre do universo é vista em declínio constante: a entropia de um universo fechado aumenta com o tempo.

A teoria eletromagnética também foi estabelecida no século 19 pelos trabalhos de Hans Christian Ørsted , André-Marie Ampère , Michael Faraday , James Clerk Maxwell , Oliver Heaviside e Heinrich Hertz . A nova teoria levantou questões que não poderiam ser facilmente respondidas usando a estrutura de Newton. Os fenômenos que permitiriam a desconstrução do átomo foram descobertos na última década do século 19: a descoberta dos raios X inspirou a descoberta da radioatividade . No ano seguinte, veio a descoberta da primeira partícula subatômica, o elétron.

Durante o final do século 19, a psicologia emergiu como uma disciplina separada da filosofia quando Wilhelm Wundt fundou o primeiro laboratório de pesquisa psicológica em 1879. [102]

século 20

A dupla hélice do DNA é uma molécula que codifica as instruções genéticas usadas no desenvolvimento e funcionamento de todos os organismos vivos conhecidos e muitos vírus .

A teoria da relatividade de Albert Einstein e o desenvolvimento da mecânica quântica levaram à substituição da mecânica clássica por uma nova física que contém duas partes que descrevem diferentes tipos de eventos na natureza.

Na primeira metade do século, o desenvolvimento de antibióticos e fertilizantes artificiais possibilitou o crescimento da população humana global . Ao mesmo tempo, a estrutura do átomo e seu núcleo foram descobertos, levando à liberação de " energia atômica " ( energia nuclear ). Além disso, o uso extensivo de inovação tecnológica estimulado pelas guerras deste século levou a revoluções nos transportes ( automóveis e aeronaves ), o desenvolvimento de ICBMs , uma corrida espacial e uma corrida armamentista nuclear .

A evolução tornou-se uma teoria unificada no início do século 20, quando a síntese moderna reconciliou a evolução darwiniana com a genética clássica . [103] A estrutura molecular do DNA foi descoberta por James Watson e Francis Crick em 1953.

A descoberta da radiação cósmica de fundo em microondas em 1964 levou à rejeição da teoria do estado estacionário do universo em favor da teoria do Big Bang de Georges Lemaître .

O desenvolvimento do voo espacial na segunda metade do século permitiu as primeiras medições astronômicas feitas em ou perto de outros objetos no espaço, incluindo seis pousos tripulados na lua . Os telescópios espaciais levam a inúmeras descobertas em astronomia e cosmologia.

O uso generalizado de circuitos integrados no último quarto do século 20 combinado com satélites de comunicações levou a uma revolução na tecnologia da informação e ao surgimento da internet global e da computação móvel , incluindo smartphones . A necessidade de sistematização em massa de longas cadeias causais entrelaçadas e grandes quantidades de dados levou ao surgimento dos campos da teoria dos sistemas e da modelagem científica assistida por computador , que são parcialmente baseados no paradigma aristotélico. [104]

Questões ambientais prejudiciais , como destruição da camada de ozônio , acidificação , eutrofização e mudanças climáticas chamaram a atenção do público no mesmo período, e causaram o surgimento da ciência ambiental e da tecnologia ambiental .

século 21

Um evento simulado no detector CMS do Large Hadron Collider , apresentando uma possível aparência do bóson de Higgs

O Projeto Genoma Humano foi concluído em 2003, determinando a sequência de pares de bases de nucleotídeos que compõem o DNA humano e identificando e mapeando todos os genes do genoma humano. [105] As células-tronco pluripotentes induzidas foram desenvolvidas em 2006, uma tecnologia que permite que células adultas sejam transformadas em células-tronco capazes de dar origem a qualquer tipo de célula encontrada no corpo, potencialmente de grande importância para o campo da medicina regenerativa . [106]

Com a descoberta do bóson de Higgs em 2012, foi encontrada a última partícula prevista pelo Modelo Padrão da física de partículas. Em 2015, ondas gravitacionais , previstas pela relatividade geral um século antes, foram observadas pela primeira vez . [107] [108]

Ramos da ciência

A escala do Universo mapeada para ramos da ciência e mostrando como um sistema é construído sobre o próximo por meio da hierarquia das ciências

A ciência moderna é comumente dividida em três ramos principais : ciências naturais , ciências sociais e ciências formais . [19] Cada um desses ramos compreende várias disciplinas científicas especializadas, embora sobrepostas , que muitas vezes possuem sua própria nomenclatura e especialização. [109] As ciências naturais e sociais são ciências empíricas , [110] já que seu conhecimento é baseado em observações empíricas e pode ser testado quanto à sua validade por outros pesquisadores trabalhando nas mesmas condições. [111]

Existem também disciplinas intimamente relacionadas que usam ciências, como engenharia e medicina , que às vezes são descritas como ciências aplicadas . As relações entre os ramos da ciência são resumidas na tabela a seguir.

Ciência
Ciências empíricas Ciência formal
Ciência natural Ciências Sociais
Básico Física , química , biologia , ciências da terra e ciências espaciais Antropologia , economia , ciência política , geografia humana , psicologia e sociologia Lógica , matemática e estatística
Aplicado Engenharia , ciências agrícolas , medicina e ciência dos materiais Administração de empresas , políticas públicas , marketing , direito , pedagogia e desenvolvimento internacional Ciência da Computação

Ciência natural

A ciência natural é o estudo do mundo físico. Pode ser dividido em dois ramos principais: ciências da vida (ou ciências biológicas) e ciências físicas . Esses dois ramos podem ser divididos em disciplinas mais especializadas. Por exemplo, as ciências físicas podem ser subdivididas em física , química , astronomia e ciências da terra . A ciência natural moderna é a sucessora da filosofia natural que começou na Grécia Antiga . Galileo , Descartes , Bacon e Newton debateram os benefícios do uso de abordagens que eram maismatemático e mais experimental de forma metódica. Ainda assim, as perspectivas, conjecturas e pressuposições filosóficas , muitas vezes esquecidas, permanecem necessárias nas ciências naturais. [112] A coleta sistemática de dados, incluindo a ciência da descoberta , sucedeu à história natural , que surgiu no século 16 ao descrever e classificar plantas, animais, minerais e assim por diante. [113] Hoje, "história natural" sugere descrições observacionais destinadas a audiências populares. [114]

Ciências Sociais

Em economia , o modelo de oferta e demanda descreve como os preços variam em uma economia de mercado como resultado de um equilíbrio entre a disponibilidade do produto e a demanda do consumidor.

As ciências sociais são o estudo do comportamento humano e do funcionamento das sociedades. [20] [21] Tem muitas disciplinas que incluem, mas não se limitam a antropologia , economia , história , geografia humana , ciência política , psicologia e sociologia . [20] Nas ciências sociais, existem muitas perspectivas teóricas concorrentes, muitas das quais são estendidas por meio de programas de pesquisa concorrentes , como os funcionalistas , teóricos do conflito e interacionistas em sociologia. [20]Devido às limitações de conduzir experimentos controlados envolvendo grandes grupos de indivíduos ou situações complexas, os cientistas sociais podem adotar outros métodos de pesquisa, como o método histórico , estudos de caso e estudos transculturais . Além disso, se houver informações quantitativas disponíveis, os cientistas sociais podem contar com abordagens estatísticas para entender melhor as relações e processos sociais. [20]

Ciência formal

A ciência formal é uma área de estudo que gera conhecimento por meio de sistemas formais . [115] [22] [23] Inclui matemática , [116] [117] teoria de sistemas e ciência da computação teórica . As ciências formais compartilham semelhanças com os outros dois ramos, contando com o estudo objetivo, cuidadoso e sistemático de uma área do conhecimento. Eles são, no entanto, diferentes das ciências empíricas, pois se baseiam exclusivamente no raciocínio dedutivo, sem a necessidade de evidências empíricas , para verificar seus conceitos abstratos. [27] [118] [111] As ciências formais são, portanto, a priori disciplines and because of this, there is disagreement on whether they actually constitute a science.[24][26] Nevertheless, the formal sciences play an important role in the empirical sciences. Calculus, for example, was initially invented to understand motion in physics.[119] Natural and social sciences that rely heavily on mathematical applications include mathematical physics, mathematical chemistry, mathematical biology, mathematical finance, and mathematical economics.

Applied science

O experimento de pasteurização de Louis Pasteur ilustra que a deterioração do líquido é causada por partículas no ar, e não pelo próprio líquido. Pasteur também descobriu os princípios da vacinação e fermentação .

Ciência aplicada é o uso do método científico e do conhecimento para atingir objetivos práticos e inclui uma ampla gama de disciplinas, como engenharia e medicina . [28] [29] [30] [31] [32] Engenharia é o uso de princípios científicos para projetar e construir máquinas, estruturas e outros itens, incluindo pontes, túneis, estradas, veículos e edifícios. [120] A própria engenharia abrange uma gama de campos mais especializados da engenharia , cada um com uma ênfase mais específica em áreas específicas da matemática aplicada, science, and types of application. Medicine is the practice of caring for patients by maintaining and restoring health through the prevention, diagnosis, and treatment of injury or disease.[121][122][123][124] Contemporary medicine applies biomedical sciences, medical research, genetics, and medical technology to prevent, diagnose, and treat injury and disease, typically through the use of medications, medical devices, surgery, and intervenções não farmacológicas . As ciências aplicadas são frequentemente contrastadas com as ciências básicas , que se concentram no avanço de teorias científicas e leis que explicam e predizem eventos no mundo natural.

Pesquisa científica

Scientific research can be labeled as either basic or applied research. Basic research is the search for knowledge and applied research is the search for solutions to practical problems using this knowledge. Although some scientific research is applied research into specific problems, a great deal of our understanding comes from the curiosity-driven undertaking of basic research. This leads to options for technological advances that were not planned or sometimes even imaginable. This point was made by Michael Faraday when allegedly in response to the question "what is the use of basic research?" he responded: "Sir, what is the use of a new-born child?".[125] For example, research into the effects of red light on the human eye's rod cells did not seem to have any practical purpose; eventually, the discovery that our night vision is not troubled by red light would lead search and rescue teams (among others) to adopt red light in the cockpits of jets and helicopters.[126] Finally, even basic research can take unexpected turns, and there is some sense in which the scientific method is built to harness luck.

Scientific method

The scientific method originated with Aristotle's idea that knowledge came from careful observation, and was brought into modern form by Galileo's collection of empirical evidence.[127]

Scientific research involves using the scientific method, which seeks to objectively explain the events of nature in a reproducible way.[128] An explanatory thought experiment or hypothesis is put forward as explanation using principles such as parsimony (also known as "Occam's Razor") and are generally expected to seek consilience – fitting well with other accepted facts related to the phenomena.[129] This new explanation is used to make falsifiable predictions that are testable by experiment or observation. The predictions are to be posted before a confirming experiment or observation is sought, as proof that no tampering has occurred. Disproof of a prediction is evidence of progress.[e][f][128][130] This is done partly through observation of natural phenomena, but also through experimentation that tries to simulate natural events under controlled conditions as appropriate to the discipline (in the observational sciences, such as astronomy or geology, a predicted observation might take the place of a controlled experiment). Experimentation is especially important in science to help establish causal relationships (to avoid the correlation fallacy).

Quando uma hipótese se mostra insatisfatória, ela é modificada ou descartada. [131] Se a hipótese sobreviveu ao teste, pode ser adotada na estrutura de uma teoria científica , um modelo ou estrutura autoconsistente com raciocínio lógico para descrever o comportamento de certos fenômenos naturais. Uma teoria normalmente descreve o comportamento de conjuntos de fenômenos muito mais amplos do que uma hipótese; comumente, um grande número de hipóteses pode ser logicamente vinculado por uma única teoria. Assim, uma teoria é uma hipótese que explica várias outras hipóteses. Nesse sentido, as teorias são formuladas de acordo com a maioria dos mesmos princípios científicos das hipóteses. Além de testar hipóteses, os cientistas também podem gerar um modelo, uma tentativa de descrever ou retratar o fenômeno em termos de uma representação lógica, física ou matemática e de gerar novas hipóteses que podem ser testadas, com base em fenômenos observáveis. [132]

Ao realizar experimentos para testar hipóteses, os cientistas podem ter preferência por um resultado em vez de outro, por isso é importante garantir que a ciência como um todo possa eliminar esse viés. [133] [134] Isso pode ser alcançado por um projeto experimental cuidadoso , transparência e um processo de revisão por pares completo dos resultados experimentais, bem como quaisquer conclusões. [135] [136] Depois que os resultados de um experimento são anunciados ou publicados, é uma prática normal para pesquisadores independentes verificarem como a pesquisa foi realizada e acompanhar a realização de experimentos semelhantes para determinar o quão confiáveis ​​os resultados podem ser . [137]Tomado em sua totalidade, o método científico permite a resolução de problemas altamente criativa, enquanto minimiza quaisquer efeitos de viés subjetivo por parte de seus usuários (especialmente o viés de confirmação ). [138]

Verificabilidade

John Ziman destaca que a verificabilidade intersubjetiva é fundamental para a criação de todo conhecimento científico. [139] Ziman mostra como os cientistas podem identificar padrões entre si ao longo dos séculos; ele se refere a essa habilidade como "consensibilidade perceptiva". [139] Ele então faz a consensibilidade, levando ao consenso, a pedra de toque do conhecimento confiável. [140]

Papel da matemática

O cálculo, a matemática da mudança contínua, sustenta muitas das ciências.

A matemática é essencial na formação de hipóteses , teorias e leis [141] nas ciências naturais e sociais . Por exemplo, é usado em modelagem científica quantitativa , que pode gerar novas hipóteses e previsões a serem testadas. Ele também é usado extensivamente na observação e coleta de medições . A estatística , um ramo da matemática, é usada para resumir e analisar dados, o que permite aos cientistas avaliar a confiabilidade e a variabilidade de seus resultados experimentais.

A ciência da computação aplica o poder da computação para simular situações do mundo real, permitindo uma melhor compreensão dos problemas científicos do que a matemática formal sozinha pode alcançar. De acordo com a Society for Industrial and Applied Mathematics , a computação é agora tão importante quanto a teoria e a experiência no avanço do conhecimento científico. [142]

Filosofia da ciência

Os cientistas geralmente aceitam um conjunto de suposições básicas necessárias para justificar o método científico: (1) que existe uma realidade objetiva compartilhada por todos os observadores racionais; (2) que essa realidade objetiva é governada por leis naturais ; (3) que essas leis podem ser descobertas por meio de observação e experimentação sistemáticas . [3] A filosofia da ciência busca uma compreensão profunda do que essas suposições subjacentes significam e se são válidas.

A crença de que as teorias científicas devem representar e representam a realidade metafísica é conhecida como realismo . Pode ser contrastado com o anti-realismo , a visão de que o sucesso da ciência não depende de ser precisa sobre entidades inobserváveis ​​como os elétrons . Uma forma de anti-realismo é o idealismo , a crença de que a mente ou consciência é a essência mais básica e que cada mente gera sua própria realidade. [g] Em uma visão de mundo idealista , o que é verdade para uma mente não precisa ser verdade para outras mentes.

Existem diferentes escolas de pensamento na filosofia da ciência. A posição mais popular é o empirismo , [h] que sustenta que o conhecimento é criado por um processo que envolve observação e que as teorias científicas são o resultado de generalizações de tais observações. [143] O empirismo geralmente engloba o indutivismo , uma posição que tenta explicar a maneira como as teorias gerais podem ser justificadas pelo número finito de observações que os humanos podem fazer e, portanto, a quantidade finita de evidências empíricas disponíveis para confirmar as teorias científicas. Isso é necessário porque o número de previsões que essas teorias fazem é infinito, o que significa que elas não podem ser conhecidas a partir da quantidade finita de evidências usando a lógica dedutivasó. Existem muitas versões de empirismo, sendo as predominantes o Bayesianismo [144] e o método hipotético-dedutivo . [143]

The Horse in Motion (1878) falsifica o galope voador . Karl Popper , mais conhecido por seu trabalho sobre falsificação empírica , propôs substituir a verificabilidade por conjectura e refutação como o marco das teorias científicas.

O empirismo se opôs ao racionalismo , a posição originalmente associada a Descartes , que afirma que o conhecimento é criado pelo intelecto humano, não pela observação. [145] O racionalismo crítico é uma abordagem contrastante da ciência do século 20, definida pela primeira vez pelo filósofo austríaco-britânico Karl Popper . Popper rejeitou a maneira como o empirismo descreve a conexão entre teoria e observação. Ele afirmou que as teorias não são geradas pela observação, mas que a observação é feita à luz das teorias e que a única maneira de uma teoria ser afetada pela observação é quando entra em conflito com ela. [146] Popper propôs substituir a verificabilidade por falseabilidade como o marco das teorias científicas e substituir a indução pela falsificação como o método empírico. [146]Popper afirmou ainda que na verdade existe apenas um método universal, não específico da ciência: o método negativo da crítica, tentativa e erro . [147] Abrange todos os produtos da mente humana, incluindo ciência, matemática, filosofia e arte. [148]

Outra abordagem, o instrumentalismo , enfatiza a utilidade das teorias como instrumentos para explicar e prever fenômenos. [149] Ele vê as teorias científicas como caixas pretas com apenas sua entrada (condições iniciais) e saída (previsões) sendo relevantes. As consequências, as entidades teóricas e a estrutura lógica são consideradas algo que deve ser simplesmente ignorado e sobre o qual os cientistas não devem se preocupar (veja as interpretações da mecânica quântica ). Perto do instrumentalismo está o empirismo construtivo , segundo o qual o principal critério para o sucesso de uma teoria científica é se o que ela diz sobre entidades observáveis ​​é verdadeiro.

Para Kuhn , a adição de epiciclos na astronomia ptolomaica era "ciência normal" dentro de um paradigma, enquanto a revolução copernicana era uma mudança de paradigma.

Thomas Kuhn argumentou que o processo de observação e avaliação ocorre dentro de um paradigma, um "retrato" logicamente consistente do mundo que é consistente com as observações feitas a partir de seu enquadramento. Ele caracterizou a ciência normal como o processo de observação e "resolução de quebra-cabeças" que ocorre dentro de um paradigma, enquanto a ciência revolucionária ocorre quando um paradigma ultrapassa outro em uma mudança de paradigma . [150]Cada paradigma tem suas próprias questões, objetivos e interpretações distintas. A escolha entre paradigmas envolve definir dois ou mais "retratos" contra o mundo e decidir qual semelhança é mais promissora. Uma mudança de paradigma ocorre quando um número significativo de anomalias observacionais surge no antigo paradigma e um novo paradigma as faz sentido. Ou seja, a escolha de um novo paradigma é baseada em observações, mesmo que essas observações sejam feitas contra o pano de fundo do antigo paradigma. Para Kuhn, a aceitação ou rejeição de um paradigma é um processo social tanto quanto um processo lógico. A posição de Kuhn, no entanto, não é de relativismo . [151]

Finalmente, outra abordagem frequentemente citada em debates de ceticismo científico contra movimentos controversos como a " ciência da criação " é o naturalismo metodológico . Seu ponto principal é que uma diferença entre as explicações naturais e sobrenaturais deve ser feita e que a ciência deve ser restrita metodologicamente às explicações naturais. [152] [i] Que a restrição é meramente metodológica (em vez de ontológica) significa que a ciência não deve considerar as explicações sobrenaturais em si, mas também não deve alegar que estão erradas. Em vez disso, as explicações sobrenaturais devem ser deixadas como uma questão de crença pessoal fora do escopo da ciência. O naturalismo metodológico afirma que a ciência adequada requer adesão estrita ao estudo empírico e verificação independente como um processo para desenvolver e avaliar adequadamente as explicações para os fenômenos observáveis . [153] A ausência desses padrões, argumentos de autoridade , estudos observacionais tendenciosos e outras falácias comuns são freqüentemente citados por defensores do naturalismo metodológico como característica da não-ciência que eles criticam.

Certeza e ciência

Uma teoria científica é empírica [h] [154] e está sempre aberta a falsificações se novas evidências forem apresentadas. Ou seja, nenhuma teoria é considerada estritamente certa, já que a ciência aceita o conceito de falibilismo . [j] O filósofo da ciência Karl Popper distinguiu nitidamente a verdade da certeza. Ele escreveu que o conhecimento científico "consiste na busca da verdade", mas "não é a busca da certeza ... Todo conhecimento humano é falível e, portanto, incerto". [155]

Novos conhecimentos científicos raramente resultam em grandes mudanças em nossa compreensão. De acordo com o psicólogo Keith Stanovich , pode ser o uso excessivo de palavras como "descoberta" pela mídia que leva o público a imaginar que a ciência está constantemente provando que tudo o que pensava ser verdadeiro é falso. [126] Embora existam casos famosos como a teoria da relatividade que exigiu uma reconceitualização completa, esses são exceções extremas. O conhecimento em ciência é obtido por uma síntese gradual de informações de diferentes experimentos de vários pesquisadores em diferentes ramos da ciência; é mais uma escalada do que um salto. [126] Theories vary in the extent to which they have been tested and verified, as well as their acceptance in the scientific community.[k] For example, heliocentric theory, the theory of evolution, relativity theory, and germ theory still bear the name "theory" even though, in practice, they are considered factual.[156] Philosopher Barry Stroud adds that, although the best definition for "knowledge" is contested, being skeptical and entertaining the possibilityaquele que está incorreto é compatível com ser correto. Portanto, os cientistas que aderem a abordagens científicas adequadas duvidarão de si mesmos, mesmo quando possuírem a verdade . [157] O falibilista C. S. Peirce argumentou que a investigação é a luta para resolver a dúvida real e que a dúvida meramente briguenta, verbal ou hiperbólica é infrutífera [158]  - mas também que o investigador deve tentar obter a dúvida genuína ao invés de descansar sem crítica no comum senso. [159] Ele sustentou que as ciências bem-sucedidas não confiam em uma única cadeia de inferência (não mais forte do que seu elo mais fraco), mas no cabo de vários e vários argumentos intimamente conectados. [160]

Stanovich também afirma que a ciência evita a busca por uma "bala mágica"; evita a falácia de causa única . Isso significa que um cientista não perguntaria apenas "Qual é a causa de ...", mas sim "Quais são as causas mais significativas de ...". Este é especialmente o caso nos campos mais macroscópicos da ciência (por exemplo , psicologia , cosmologia física ). [126] A pesquisa freqüentemente analisa alguns fatores de uma vez, mas estes são sempre adicionados à longa lista de fatores que são mais importantes a serem considerados. [126] Por exemplo, saber apenas os detalhes da genética de uma pessoa, ou sua história e educação, ou a situação atual pode não explicar um comportamento, mas uma compreensão profunda de todas essas variáveis ​​combinadas pode ser muito preditiva.

Literatura científica

Capa do primeiro volume da revista científica Science em 1880

Scientific research is published in an enormous range of scientific literature.[161] Scientific journals communicate and document the results of research carried out in universities and various other research institutions, serving as an archival record of science. The first scientific journals, Journal des Sçavans followed by the Philosophical Transactions, began publication in 1665. Since that time the total number of active periodicals has steadily increased. In 1981, one estimate for the number of scientific and technical journals in publication was 11,500.[162] The United States National Library of Medicineatualmente indexa 5.516 periódicos que contêm artigos sobre tópicos relacionados às ciências da vida. Embora os periódicos estejam em 39 idiomas, 91% dos artigos indexados são publicados em inglês. [163]

A maioria das revistas científicas cobre um único campo científico e publica a pesquisa nesse campo; a pesquisa é normalmente expressa na forma de um artigo científico . A ciência tornou-se tão difundida nas sociedades modernas que geralmente é considerado necessário comunicar as realizações, notícias e ambições dos cientistas a uma população mais ampla.

Revistas científicas como New Scientist , Science & Vie e Scientific American atendem às necessidades de um público muito mais amplo e fornecem um resumo não técnico de áreas populares de pesquisa, incluindo descobertas e avanços notáveis ​​em certos campos de pesquisa. Os livros de ciência atraem o interesse de muito mais pessoas. Tangencialmente, o gênero de ficção científica , principalmente de natureza fantástica, envolve a imaginação do público e transmite as idéias, senão os métodos, da ciência.

Esforços recentes para intensificar ou desenvolver ligações entre ciências e disciplinas não científicas, como literatura ou, mais especificamente, poesia , incluem o recurso Creative Writing Science desenvolvido por meio do Royal Literary Fund . [164]

Impactos práticos

As descobertas na ciência fundamental podem mudar o mundo. Por exemplo:

Pesquisar Impacto
Eletricidade estática e magnetismo (c. 1600)
Corrente elétrica (século 18)
Todos os aparelhos elétricos, dínamos, estações de energia elétrica, eletrônicos modernos , incluindo iluminação elétrica , televisão , aquecimento elétrico , estimulação magnética transcraniana , estimulação cerebral profunda , fita magnética , alto-falante , bússola e pára-raios .
Difração (1665) Óptica , daí o cabo de fibra ótica (anos 1840), comunicações intercontinentais modernas e TV a cabo e internet.
Teoria do germe (1700) Higiene , levando à diminuição da transmissão de doenças infecciosas; anticorpos , levando a técnicas de diagnóstico de doenças e terapias anticâncer direcionadas .
Vacinação (1798) Levando à eliminação da maioria das doenças infecciosas dos países desenvolvidos e à erradicação mundial da varíola .
Efeito fotovoltaico (1839) Células solares (1883), daí a energia solar , relógios movidos a energia solar , calculadoras e outros dispositivos.
A estranha órbita de Mercúrio (1859) e outras pesquisas que
levam à relatividade especial (1905) e geral (1916)
Tecnologia baseada em satélite, como GPS (1973), satnav e comunicações por satélite . [eu]
Ondas de rádio (1887) Radio had become used in innumerable ways beyond its better-known areas of telephony, and broadcast television (1927) and radio (1906) entertainment. Other uses included – emergency services, radar (navigation and weather prediction), medicine, astronomy, wireless communications, geophysics, and networking. Radio waves also led researchers to adjacent frequencies such as microwaves, used worldwide for heating and cooking food.
Radioatividade (1896) e antimatéria (1932) Tratamento do câncer (1896), datação radiométrica (1905), reatores nucleares (1942) e armas (1945), exploração mineral , varreduras PET (1961) e pesquisa médica (via marcação isotópica ).
Raios X (1896) Imagens médicas , incluindo tomografia computadorizada .
Cristalografia e mecânica quântica (1900) Dispositivos semicondutores (1906), daí a computação e telecomunicações modernas, incluindo a integração com dispositivos sem fio: o telefone móvel , [l] lâmpadas LED e lasers .
Plásticos (1907) Começando com a baquelite , muitos tipos de polímeros artificiais para inúmeras aplicações na indústria e na vida diária.
Antibióticos (1880s, 1928) Salvarsan , penicilina , doxiciclina , etc.
Ressonância magnética nuclear (1930) Espectroscopia de ressonância magnética nuclear (1946), imagem por ressonância magnética (1971), imagem por ressonância magnética funcional (1990s).

Desafios

Crise de replicação

The replication crisis is an ongoing methodological crisis primarily affecting parts of the social and life sciences in which scholars have found that the results of many scientific studies are difficult or impossible to replicate or reproduce on subsequent investigation, either by independent researchers or by the original researchers themselves.[165][166] The crisis has long-standing roots; the phrase was coined in the early 2010s[167] as part of a growing awareness of the problem. The replication crisis represents an important body of research in metascience, which aims to improve the quality of all scientific research while reducing waste.[168]

Fringe science, pseudoscience, and junk science

An area of study or speculation that masquerades as science in an attempt to claim a legitimacy that it would not otherwise be able to achieve is sometimes referred to as pseudoscience, fringe science, or junk science.[m] Physicist Richard Feynman coined the term "cargo cult science" for cases in which researchers believe they are doing science because their activities have the outward appearance of science but actually lack the "kind of utter honesty" that allows their results to be rigorously evaluated.[169]Vários tipos de publicidade comercial, desde exageros a fraudes, podem se enquadrar nessas categorias. A ciência foi descrita como "a ferramenta mais importante" para separar as reivindicações válidas das inválidas. [170]

Também pode haver um elemento de parcialidade política ou ideológica em todos os lados dos debates científicos. Às vezes, a pesquisa pode ser caracterizada como "ciência ruim", pesquisa que pode ser bem intencionada, mas na verdade é incorreta, obsoleta, incompleta ou exposições simplificadas demais de idéias científicas. O termo " má conduta científica " refere-se a situações como quando pesquisadores intencionalmente deturpam seus dados publicados ou dão crédito propositalmente por uma descoberta à pessoa errada. [171]

Comunidade científica

A comunidade científica é um grupo de todos os cientistas em interação, junto com suas respectivas sociedades e instituições.

Cientistas

O cientista alemão Albert Einstein (1879–1955) desenvolveu a teoria da relatividade . Ele também ganhou o Prêmio Nobel de Física em 1921 por sua explicação do efeito fotoelétrico .

Scientists are individuals who conduct scientific research to advance knowledge in an area of interest.[172][173] The term scientist was coined by William Whewell in 1833. In modern times, many professional scientists are trained in an academic setting and upon completion, attain an academic degree, with the highest degree being a doctorate such as a Doctor of Philosophy (PhD).[174] Many scientists pursue careers in various sectors of the economy such as academia, industry, government, and organizações sem fins lucrativos . [175] [176] [177]

Os cientistas exibem uma grande curiosidade sobre a realidade , com alguns cientistas desejando aplicar o conhecimento científico em benefício da saúde, das nações, do meio ambiente ou das indústrias. Outras motivações incluem reconhecimento por seus pares e prestígio. O Prêmio Nobel , um prêmio de prestígio amplamente considerado, [178] é concedido anualmente para aqueles que alcançaram avanços científicos nos campos da medicina , física , química e economia .

Mulheres na ciência

Marie Curie foi a primeira pessoa a receber dois prêmios Nobel : Física em 1903 e Química em 1911. [179]

A ciência tem sido historicamente um campo dominado por homens, com algumas exceções notáveis. [n] As mulheres enfrentaram considerável discriminação na ciência, assim como em outras áreas das sociedades dominadas pelos homens, como frequentemente sendo preteridas por oportunidades de emprego e negado crédito por seu trabalho. [o] Por exemplo, Christine Ladd (1847–1930) conseguiu entrar com o doutorado. programar como "C. Ladd"; Christine "Kitty" Ladd completou os requisitos em 1882, mas obteve seu diploma apenas em 1926, após uma carreira que abrangia a álgebra da lógica (ver tabela da verdade ), visão de cores e psicologia. Seu trabalho precedeu pesquisadores notáveis ​​como Ludwig Wittgenstein e Charles Sanders Peirce. As conquistas das mulheres na ciência foram atribuídas ao desafio de seu papel tradicional como trabalhadoras na esfera doméstica . [180]

No final do século 20, o recrutamento ativo de mulheres e a eliminação da discriminação institucional com base no sexo aumentaram muito o número de mulheres cientistas, mas grandes disparidades de gênero permanecem em alguns campos; no início do século 21, mais da metade dos novos biólogos eram mulheres, enquanto 80% dos doutores em física eram dados a homens. [ carece de fontes? ] Na primeira parte do século 21, as mulheres nos Estados Unidos obtiveram 50,3% dos títulos de bacharelado, 45,6% dos títulos de mestrado e 40,7% dos doutores em ciências e engenharia. Eles ganharam mais da metade dos diplomas em psicologia (cerca de 70%), ciências sociais (cerca de 50%) e biologia (cerca de 50-60%), mas receberam menos da metade dos diplomas em ciências físicas, ciências da terra, matemática, engenharia e ciência da computação.[181] A escolha do estilo de vida também desempenha um papel importante no envolvimento feminino na ciência; mulheres com filhos pequenos têm 28% menos probabilidade de assumir cargos de estabilidade devido a questões de equilíbrio entre vida profissional e pessoal, [182] e o interesse das alunas de pós-graduação em carreiras em pesquisa diminui drasticamente durante o curso de pós-graduação, enquanto o de seus alunos do sexo masculino colegas permanece o mesmo. [183]

Sociedades eruditas

Físicos em frente ao prédio da Royal Society em Londres (1952)

Sociedades eruditas para a comunicação e promoção do pensamento científico e da experimentação existem desde o Renascimento . [184] Muitos cientistas pertencem a uma sociedade erudita que promove suas respectivas disciplinas científicas , profissão ou grupo de disciplinas relacionadas. [185] A associação pode ser aberta a todos, pode exigir a posse de algumas credenciais científicas ou pode ser uma honra conferida por eleição. [186] A maioria das sociedades científicas são organizações sem fins lucrativos e muitas são associações profissionais . Suas atividades normalmente incluem a realização de conferências regularespara a apresentação e discussão de novos resultados de pesquisa e publicação ou patrocínio de periódicos acadêmicos em sua disciplina. Alguns também atuam como órgãos profissionais , regulando as atividades dos seus membros no interesse público ou no interesse coletivo dos associados. Estudiosos da sociologia da ciência [ quem? ] argumentam que as sociedades científicas são de importância fundamental e sua formação auxilia no surgimento e desenvolvimento de novas disciplinas ou profissões.

A profissionalização da ciência, iniciada no século 19, foi parcialmente possibilitada pela criação de uma distinta academia de ciências em vários países, como a Accademia dei Lincei italiana em 1603, [187] a Sociedade Real Britânica em 1660, a Académie Francesa des Sciences em 1666, [188] a American National Academy of Sciences em 1863, o German Kaiser Wilhelm Institute em 1911 e a Chinese Academy of Sciences em 1928. Organizações científicas internacionais, como o International Council for Science, desde então foram formados para promover a cooperação entre as comunidades científicas de diferentes nações.

Ciência e o público

Política de ciência

O Fórum Global de Ciência-Política-Negócios das Nações Unidas sobre o Meio Ambiente em Nairobi, Quênia (2017)

Política científica é uma área de política pública que se preocupa com as políticas que afetam a conduta do empreendimento científico, incluindo financiamento de pesquisa , muitas vezes em busca de outros objetivos de política nacional, como inovação tecnológica para promover o desenvolvimento de produtos comerciais, desenvolvimento de armas, saúde e monitoramento ambiental. Política científica também se refere ao ato de aplicar o conhecimento científico e o consenso ao desenvolvimento de políticas públicas. A política científica trata, portanto, de todo o domínio das questões que envolvem as ciências naturais. Em consonância com uma política pública preocupada com o bem-estar de seus cidadãos, a política de ciência tem como objetivo refletir sobre como a ciência e a tecnologia podem atender melhor ao público.

State policy has influenced the funding of public works and science for thousands of years, particularly within civilizations with highly organized governments such as imperial China and the Roman Empire. Prominent historical examples include the Great Wall of China, completed over the course of two millennia through the state support of several dynasties, and the Grand Canal of the Yangtze River, an immense feat of hydraulic engineering begun by Sunshu Ao (孫叔敖 7th cent. BCE), Ximen Bao (西門豹 5th cent. BCE), and Shi Chi (4th cent. BCE). This construction dates from the 6th century BCE under the Sui Dynasty and is still in use today. In China, such state-supported infrastructure and scientific research projects date at least from the time of the Mohists, who inspired the study of logic during the period of the Hundred Schools of Thought and the study of defensive fortifications like the Great Wall of China during the Warring States period.

As políticas públicas podem afetar diretamente o financiamento de bens de capital e infraestrutura intelectual para a pesquisa industrial, fornecendo incentivos fiscais às organizações que financiam a pesquisa. Vannevar Bush , diretor do Escritório de Pesquisa e Desenvolvimento Científico do governo dos Estados Unidos, o precursor da National Science Foundation , escreveu em julho de 1945 que "A ciência é uma preocupação apropriada do governo". [189]

Financiamento da ciência

A Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO) Edifício Entomologia principal na Austrália

A pesquisa científica é freqüentemente financiada por meio de um processo competitivo no qual projetos de pesquisa em potencial são avaliados e apenas os mais promissores recebem financiamento. Esses processos, que são administrados por governos, empresas ou fundações, alocam recursos escassos. O financiamento total para pesquisa na maioria dos países desenvolvidos está entre 1,5% e 3% do PIB . [190] Na OCDE , cerca de dois terços da pesquisa e desenvolvimento nos campos científicos e técnicos são realizados pela indústria, e 20% e 10%, respectivamente, por universidades e governo. A proporção de financiamento do governo em certas indústrias é maior e domina a pesquisa em ciências sociais ehumanities. Similarly, with some exceptions (e.g. biotechnology) government provides the bulk of the funds for basic scientific research. Many governments have dedicated agencies to support scientific research. Prominent scientific organizations include the National Science Foundation in the United States, the National Scientific and Technical Research Council in Argentina, Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO) in Australia, Centre national de la recherche scientifique in France, the Max Planck Society and Deutsche Forschungsgemeinschaft in Germany, and CSIC na Espanha. Em pesquisa e desenvolvimento comercial, todas, exceto a maioria das empresas orientadas para a pesquisa, se concentram mais nas possibilidades de comercialização de curto prazo do que em idéias ou tecnologias do " céu azul " (como a fusão nuclear ).

Conscientização pública da ciência

Exposição de dinossauros no Museu de Ciências Naturais de Houston

The public awareness of science relates to the attitudes, behaviors, opinions, and activities that make up the relations between science and the general public. It integrates various themes and activities such as science communication, science museums, science festivals, science fairs, citizen science, and science in popular culture. Social scientists have devised various metrics to measure the public understanding of science such as factual knowledge, self-reported knowledge, and structural knowledge.[191][192]

Science journalism

Os meios de comunicação de massa enfrentam uma série de pressões que podem impedi-los de retratar com precisão afirmações científicas concorrentes em termos de sua credibilidade dentro da comunidade científica como um todo. Determinar quanto peso dar a lados diferentes em um debate científico pode exigir considerável conhecimento sobre o assunto. [193] Poucos jornalistas têm conhecimento científico real, e mesmo repórteres vencidos que sabem muito sobre certas questões científicas podem ser ignorantes sobre outras questões científicas que repentinamente são solicitados a cobrir. [194] [195]

Politização da ciência

Estudos acadêmicos de acordo científico sobre o aquecimento global causado pelo homem entre especialistas em clima (2010-2015) refletem que o nível de consenso se correlaciona com a experiência em ciência do clima. [196] Um estudo de 2019 concluiu que o consenso científico é de 100%. [197] Os resultados contrastam com a controvérsia política sobre esta questão , especialmente nos Estados Unidos .

A politização da ciência ocorre quando o governo , empresas ou grupos de defesa usam pressão legal ou econômica para influenciar as descobertas da pesquisa científica ou a maneira como ela é disseminada, relatada ou interpretada. Muitos fatores podem atuar como facetas da politização da ciência, como o antiintelectualismo populista , ameaças percebidas às crenças religiosas, subjetivismo pós-modernista e medo dos interesses comerciais. [198] A politização da ciência é geralmente realizada quando a informação científica é apresentada de uma forma que enfatiza a incerteza associada à evidência científica. [199] Táticas como mudar a conversa, deixar de reconhecer os fatos e tirar proveito da dúvida do consenso científico têm sido usadas para ganhar mais atenção para pontos de vista que foram minados por evidências científicas. [200] Exemplos de questões que envolveram a politização da ciência incluem a controvérsia do aquecimento global , os efeitos dos pesticidas na saúde e os efeitos do tabaco na saúde . [200] [201]

Veja também

Notes

  1. ^ Alhacen had access to the optics books of Euclid and Ptolemy, as is shown by the title of his lost work A Book in which I have Summarized the Science of Optics from the Two Books of Euclid and Ptolemy, to which I have added the Notions of the First Discourse which is Missing from Ptolemy's Book From Ibn Abi Usaibia's catalog, as cited in (Smith 2001):91(vol .1), p. xv
  2. ^ "[Ibn al-Haytham] followed Ptolemy's bridge building ... into a grand synthesis of light and vision. Part of his effort consisted in devising ranges of experiments, of a kind probed before but now undertaken on larger scale."— Cohen 2010, p. 59
  3. ^ The translator, Gerard of Cremona (c. 1114–1187), inspired by his love of the Almagest, came to Toledo, where he knew he could find the Almagest in Arabic. There he found Arabic books of every description, and learned Arabic in order to translate these books into Latin, being aware of 'the poverty of the Latins'. —As cited by Burnett, Charles (2002). "The Coherence of the Arabic-Latin Translation Program in Toledo in the Twelfth Century" (PDF). Science in Context. 14 (1–2): 249–88. doi:10.1017/S0269889701000096. S2CID 143006568. Archived from the original (PDF) on February 10, 2020.
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    • The full title translation is from p. 60 of James R. Voelkel (2001) Johannes Kepler and the New Astronomy Oxford University Press. Kepler was driven to this experiment after observing the partial solar eclipse at Graz, July 10, 1600. He used Tycho Brahe's method of observation, which was to project the image of the Sun on a piece of paper through a pinhole aperture, instead of looking directly at the Sun. He disagreed with Brahe's conclusion that total eclipses of the Sun were impossible because there were historical accounts of total eclipses. Instead, he deduced that the size of the aperture controls the sharpness of the projected image (the larger the aperture, the more accurate the image – this fact is now fundamental for optical system design). Voelkel, p. 61, notes that Kepler's experiments produced the first correct account of vision and the eye because he realized he could not accurately write about astronomical observation by ignoring the eye.
  5. ^ di Francia 1976, pp. 4–5: "One learns in a laboratory; one learns how to make experiments only by experimenting, and one learns how to work with his hands only by using them. The first and fundamental form of experimentation in physics is to teach young people to work with their hands. Then they should be taken into a laboratory and taught to work with measuring instruments – each student carrying out real experiments in physics. This form of teaching is indispensable and cannot be read in a book."
  6. ^ Fara 2009, p. 204: "Whatever their discipline, scientists claimed to share a common scientific method that ... distinguished them from non-scientists."
  7. ^ This realization is the topic of intersubjective verifiability, as recounted, for example, by Max Born (1949, 1965) Natural Philosophy of Cause and Chance, who points out that all knowledge, including natural or social science, is also subjective. p. 162: "Thus it dawned upon me that fundamentally everything is subjective, everything without exception. That was a shock."
  8. ^ a b In his investigation of the law of falling bodies, Galileo (1638) serves as an example for scientific investigation: Two New Sciences "A piece of wooden moulding or scantling, about 12 cubits long, half a cubit wide, and three finger-breadths thick, was taken; on its edge was cut a channel a little more than one finger in breadth; having made this groove very straight, smooth, and polished, and having lined it with parchment, also as smooth and polished as possible, we rolled along it a hard, smooth, and very round bronze ball. Having placed this board in a sloping position, by lifting one end some one or two cubits above the other, we rolled the ball, as I was just saying, along the channel, noting, in a manner presently to be described, the time required to make the descent. We ... now rolled the ball only one-quarter the length of the channel; and having measured the time of its descent, we found it precisely one-half of the former. Next, we tried other distances, comparing the time for the whole length with that for the half, or with that for two-thirds, or three-fourths, or indeed for any fraction; in such experiments, repeated many, many, times." Galileo solved the problem of time measurement by weighing a jet of water collected during the descent of the bronze ball, as stated in his Two New Sciences.
  9. ^ credits Willard Van Orman Quine (1969) "Epistemology Naturalized" Ontological Relativity and Other Essays New York: Columbia University Press, as well as John Dewey, with the basic ideas of naturalism – Naturalized Epistemology, but Godfrey-Smith diverges from Quine's position: according to Godfrey-Smith, "A naturalist can think that science can contribute to answers to philosophical questions, without thinking that philosophical questions can be replaced by science questions.".
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    • For example, Hewitt et al. Conceptual Physical Science Addison Wesley; 3 edition (July 18, 2003) ISBN 978-0-321-05173-8, Bennett et al. The Cosmic Perspective 3e Addison Wesley; 3 edition (July 25, 2003) ISBN 978-0-8053-8738-4; See also, e.g., Gauch HG Jr. Scientific Method in Practice (2003).
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    • "A pretended or spurious science; a collection of related beliefs about the world mistakenly regarded as being based on scientific method or as having the status that scientific truths now have," from the Oxford English Dictionary, second edition 1989.
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Works cited

Further reading

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