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과학 분야

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목차

1. 개요

과학 분야는 형식 과학, 자연 과학, 사회 과학, 응용 과학으로 분류되며, 각 분야는 특정 대상과 방법론을 통해 지식을 탐구한다. 형식 과학은 논리, 수학 등을 다루며 현실 관찰보다는 형식 체계의 속성에 집중한다. 자연 과학은 물리학, 화학, 생명 과학, 지구 과학으로 나뉘며 관찰과 실험을 통해 경험적 증거를 기반으로 자연 현상을 설명하고 이해하려 한다. 사회 과학은 사회와 개인 간의 관계를 연구하며, 경제학, 정치학, 사회학, 심리학 등을 포함한다. 응용 과학은 기존 과학 지식을 실질적인 목표 달성에 활용하며, 공학, 농학, 의학, 약학 등이 해당된다.

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과학 분야

2. 형식 과학

논리, 수학, 이론 전산학, 정보 이론, 시스템 이론, 의사 결정 이론, 통계학과 같은 형식 체계를 다루는 과학 분야이다.

다른 분야와 달리 형식 과학은 현실 세계의 관찰에 기반한 과학 이론의 타당성(경험적 지식)에 관여하지 않고, 정의와 추론 규칙에 기반한 형식 체계의 속성에 관여한다. 따라서 형식 과학이 실제로 과학을 구성하는지에 대한 이견이 있다. 그러나 형식 과학의 방법은 관찰 가능한 현실을 다루는 과학 모델의 구축 및 테스트에 필수적이며,[3] 형식 과학의 주요 발전은 종종 경험 과학의 주요 발전을 가능하게 했다.

2. 1. 논리학

'''논리''' (λογική|로기케grc)는 타당한 추론 규칙에 대한 체계적인 연구, 즉 다른 명제 집합(전제)을 바탕으로 하나의 명제(결론)의 수용으로 이어지는 관계이다.[3][4] 더 넓게는 논리는 논증의 분석 및 평가이다.[5]

전통적으로 논리는 논증의 분류, 논리 형식의 체계적인 설명, 연역 추론의 타당성 및 건전성, 귀납 추론의 강도, 형식 증명 및 추론 (역설 및 오류 포함) 연구, 그리고 구문 및 의미론 연구를 포함해 왔다.

역사적으로 논리는 철학 (고대부터)과 수학 (19세기 중반부터)에서 연구되었다. 더 최근에는 인지 과학에서 논리가 연구되었으며, 이는 컴퓨터 과학, 언어학, 철학 및 심리학을 비롯한 여러 분야에서 사용된다.

2. 2. 수학

'''수학'''은 가장 넓은 의미에서 형식 과학의 동의어이지만, 전통적으로는 양, 구조, 공간, 변화를 연구하는 산술, 대수, 기하학, 해석학의 네 가지 영역을 의미한다.

2. 3. 통계학

'''통계학'''은 자료의 수집, 조직화, 해석을 연구하는 학문이다.[6][7] 이는 자료 수집 계획, 통계 조사 및 실험 설계를 포함하여 이와 관련된 모든 측면을 다룬다.[6]

통계학자는 통계 분석을 성공적으로 적용하는 데 필요한 사고방식에 특히 정통한 사람이다. 이러한 사람들은 종종 광범위한 분야에서 일하면서 이러한 경험을 얻었다. 이 학문의 이론적 기초를 다루는 '''수리 통계학'''이라는 학문도 있다.

과학 분야를 지칭할 때 '''통계학'''은 "통계학은 예술이다"와 같이 단수형으로 사용된다.[8] 이는 데이터 집합에서 계산된 양(예: 평균 또는 중앙값)을 의미하는 '''통계량'''과 혼동해서는 안 되며, 그 복수는 '''통계량들'''이다("이 통계량은 잘못된 것 같다" 또는 "이 통계량들은 오해의 소지가 있다").[9]

2. 4. 시스템 이론

'''시스템 이론'''은 모든 연구 분야의 모든 유형의 시스템에 적용할 수 있는 원리를 밝히기 위해 일반적인 시스템을 다학제적으로 연구하는 것이다. 이 용어는 아직 잘 확립되고 정확한 의미를 가지고 있지 않지만, 시스템 이론은 시스템 사고의 전문 분야이자 시스템 과학의 일반화로 합리적으로 간주될 수 있다. 이 용어는 베르탈란피의 일반 시스템 이론(GST)에서 유래되었으며, 탤컷 파슨스의 행동 이론 및 니클라스 루만의 사회학적 자기생성과 같은 다른 분야의 후기 노력에 사용되었다.[1]

이 맥락에서 '시스템'이라는 단어는 특히 피드백을 통해 자기 수정되는, 즉 자기 조절 시스템을 지칭하는 데 사용된다. 자기 조절 시스템은 인간 신체의 생리적 시스템, 지역 및 글로벌 생태계, 기후를 포함하여 자연에서 발견된다.[1]

2. 5. 의사 결정 이론

의사결정 이론( 선택 이론과 혼동해서는 안 되는 선택 이론)은 행위자의 선택에 대한 연구이다.[10] 의사결정 이론은 두 가지 분야로 나눌 수 있다. 즉, 제약 조건과 가정을 고려하여 결정의 결과를 분석하거나 최적 결정을 결정하는 규범적 의사결정 이론과 행위자가 실제로 의사결정을 ''어떻게'' 하는지를 분석하는 기술적 의사결정 이론이다.

의사결정 이론은 게임 이론 분야와 밀접하게 관련되어 있으며,[11] 경제학자, 통계학자, 심리학자, 생물학자,[12] 정치학자 및 기타 사회 과학자, 철학자,[13] 그리고 컴퓨터 과학자들이 연구하는 학제간 주제이다.

이 풍부한 이론의 경험적 적용은 일반적으로 통계적 및 계량 경제학 방법을 사용하여 수행된다.

2. 6. 이론 전산학

'''이론 전산학'''(TCS)은 전산학과 수학의 하위 분야로, 컴퓨팅의 좀 더 수학적인 주제에 초점을 맞추며, 계산 이론을 포함한다.

이론 분야를 정확하게 제한하기는 어렵다. ACM의 알고리즘 및 계산 이론 특별 관심 그룹(SIGACT)은 다음과 같은 설명을 제공한다.[14]

3. 자연 과학

'''자연과학'''은 현상에 대한 설명, 예측 및 이해를 다루는 과학의 한 분야로, 관찰과 실험을 통해 얻은 경험적 증거를 기반으로 한다. 동료 검토 및 발견의 재현성과 같은 메커니즘은 과학적 발전의 타당성을 보장하기 위해 사용된다.

자연과학은 크게 생명 과학(생물학)과 물리 과학으로 나눌 수 있다. 물리 과학은 다시 물리학, 화학, 천문학, 지구 과학으로 세분화된다. 이러한 자연과학의 분야는 더 전문화된 분야로 더 세분될 수 있다.

3. 1. 물리학

물리학은 물질의 물리적 성질과 물질이 나타내는 모든 현상, 그리고 물질들 사이의 관계나 법칙을 연구하는 과학의 한 분야이다. 물리학은 무생물계를 연구하는 자연 과학 분야를 포괄하며, 생명 과학과 대조된다. 그러나 "물리적"이라는 용어는 다소 임의적인 구분을 만들어내는데, 많은 물리학 분야가 생물학적 현상도 연구하기 때문이다.

물리학(그리스어: φύσις, physis, 자연)은 물질[15]과 운동을 시공간을 통해 연구하는 자연 과학으로, 에너지 및 힘과 같은 관련 개념을 포함한다.[16] 더 넓게는, 우주가 어떻게 작동하는지 이해하기 위해 수행되는 자연에 대한 일반적인 분석이다.[17][18]

3. 1. 1. 물리학의 현대적 발전

물리학은 가장 오래된 학문 분야 중 하나이며, 천문학을 포함하는 학문 중 가장 오래되었을 수 있다.[15] 지난 2천 년 동안 물리학은 화학, 특정 분야의 수학, 생물학과 함께 자연 철학의 일부였지만, 16세기의 과학 혁명 동안 자연 과학은 독자적인 연구 프로그램으로 등장했다.[16] 생물리학 및 양자 화학과 같은 특정 연구 분야는 학제간 연구이며, 이는 물리학의 경계가 엄격하게 정의되지 않음을 의미한다. 19세기와 20세기에는 물리주의가 과학 철학의 주요 통합 특징으로 등장했는데, 물리학이 모든 관찰된 자연 현상에 대한 근본적인 설명을 제공하기 때문이다. 물리학의 새로운 아이디어는 종종 다른 과학의 근본적인 메커니즘을 설명하는 동시에 수학과 철학의 새로운 연구 분야를 개척한다.

3. 2. 화학

화학은 물질의 조성, 구조, 성질, 변화, 제법, 응용 등을 연구하는 과학의 한 분야이다. 화학이라는 단어의 어원에 대해서는 많은 논쟁이 있어왔다. 화학은 물질과 물질이 겪는 변화에 대한 과학이다.

3. 2. 1. 화학과 사회

화학은 물질과 물질이 겪는 변화에 대한 과학이다. 물질에 대한 과학은 물리학에서도 다루지만, 물리학이 더 일반적이고 근본적인 접근 방식을 취하는 반면, 화학은 구성, 행동 (또는 반응), 구조 및 물질의 특성, 그리고 화학 반응 중에 물질이 겪는 변화에 더 특화되어 있다.[19][20] 다양한 화학 물질, 원자, 분자 및 물질 (특히 탄소 기반)을 연구하는 자연과학이다. 화학의 예시 하위 분야로는 다음과 같은 것들이 있다.

  • 생화학: 생물체에서 발견되는 화학 물질에 대한 연구
  • 물리 화학: 열역학 및 양자 역학과 같은 물리적 개념을 사용하여 화학적 과정을 연구하는 분야
  • 분석 화학: 재료 샘플을 분석하여 화학 조성 및 화학 구조에 대한 이해를 얻는 분야


최근 몇 년 동안 더 많은 전문 분야가 등장했다. 예를 들어, 신경 화학은 신경계에 대한 화학적 연구이다.

3. 3. 생명 과학

생명 과학은 생물체 내에서 일어나는 생명 현상을 연구하는 과학 분야이다. '생물학'이라고도 하며, 미생물, 식물, 동물(인간 포함)을 포함한 생명체를 연구하는 자연 과학이다. 신체 구조, 화학적 과정, 분자 상호 작용, 생리적 기전, 발생, 진화 등을 연구한다.[27] 세포를 생명의 기본 단위로, 유전자를 유전의 기본 단위로, 진화를 종의 멸종과 생성을 추진하는 원동력으로 인식한다. 생물체는 에너지를 변환하고 국소적인 엔트로피를 감소시켜 항상성으로 정의되는 안정적이고 활력 있는 상태를 유지하면서 생존한다.[28][29]

생태학은 생물과 생물의 생물물리적 환경 간의 상호 작용을 다루는 생물학의 한 분야로, 생물적 요소와 비생물적 요소를 모두 포함한다. 생물 다양성, 유기체의 분포, 생물량, 개체군뿐만 아니라 종 내 및 종 간의 협력과 경쟁이 연구 주제이다. 생태계는 생물, 그들이 구성하는 군집, 그리고 환경의 무생물적 요소가 역동적으로 상호 작용하는 시스템이다. 1차 생산, 토양생성, 영양 순환, 생태적 지위 구축과 같은 생태계 과정은 환경을 통한 에너지와 물질의 흐름을 조절하며, 특정 생활사 특성을 가진 생물이 이러한 과정을 유지한다.

3. 3. 1. 생명 과학의 주요 분야

생명체 내에서 일어나는 생명 현상에 관해 연구하는 과학의 한 분야이다.

생물학이라고도 하며, 미생물, 식물, 동물(인간 포함)을 포함한 생명체를 연구하는 자연 과학으로, 이들의 신체 구조, 화학적 과정, 분자 상호 작용, 생리적 기전, 발생, 진화 등을 연구한다.[27] 세포를 생명의 기본 단위로, 유전자를 유전의 기본 단위로, 진화를 종의 멸종과 생성을 추진하는 원동력으로 인식한다. 생물체는 에너지를 변환하고 국소적인 엔트로피를 감소시켜 항상성으로 정의되는 안정적이고 활력 있는 상태를 유지하면서 생존한다.[28][29]

3. 4. 지구 과학

지구과학(또는 지구 과학)은 행성 지구와 관련된 과학을 포괄하는 용어이다.[21] 지구는 유일하게 알려진 생명체를 가진 행성이기 때문에, 행성 과학의 특별한 경우라고 할 수 있다. 지구과학에는 환원주의적 접근과 전체론적 접근이 모두 존재한다.

3. 4. 1. 지구 과학의 연구 분야

지구 및 우주에 대해 연구하는 과학의 한 분야이다.

지구과학은 행성 지구와 관련된 과학을 포괄하는 용어이다.[21] 지구는 유일하게 알려진 생명체를 가진 행성이기 때문에, 행성 과학의 특별한 경우라고 할 수 있다. 지구과학에는 환원주의적 접근과 전체론적 접근이 모두 존재한다. 지구과학의 공식적인 학문 분야는 대기, 수권, 암석권, 생물권뿐만 아니라 고체 지구의 연구를 포함할 수 있다. 일반적으로 지구과학자들은 물리학, 화학, 생물학, 지리학, 연대기 및 수학의 도구를 사용하여 지구 시스템이 어떻게 작동하는지, 그리고 현재 상태로 어떻게 진화했는지에 대한 정량적인 이해를 구축한다.

4. 사회 과학

'''사회 과학'''은 사회와 그 사회 안의 개인 간의 사회 관계를 연구하는 과학 분야이다. 이 용어는 원래 19세기에 만들어진 최초의 "사회 과학"인 사회학을 가리키는 데 쓰였다. 사회학 외에도 인류학, 고고학, 경제학, 교육, 역사, 인문 지리학, 법, 언어학, 정치학, 심리학 등 다양한 학문 분야를 포함한다.

4. 1. 사회 과학의 주요 분야

사회 과학은 사회와 그러한 사회 내 개인 간의 사회 관계를 연구하는 과학 분야이다. 이 용어는 원래 19세기에 설립된 최초의 "사회 과학"인 사회학 분야를 지칭하는 데 사용되었다. 사회학 외에도 인류학, 고고학, 경제학, 교육, 역사, 인문 지리학, 법, 언어학, 정치학, 심리학을 포함한 광범위한 학문 분야를 포함한다.

실증주의자 사회 과학자들은 사회를 이해하기 위한 도구로서 자연 과학의 방법과 유사한 방법을 사용하며, 따라서 과학을 더 엄격한 현대 과학적 의미로 정의한다. 반대로 해석주의자 사회 과학자들은 경험적으로 반증 가능성 있는 이론을 구성하는 대신 사회 비판이나 상징적 해석을 사용할 수 있다. 현대 학문적 관행에서 연구자들은 종종 여러 방법론을 사용하는 절충주의를 보이며, 양적 연구와 질적 연구를 모두 결합하기도 한다. "사회 조사"라는 용어는 다양한 분야의 실무자들이 그 목표와 방법을 공유함에 따라 어느 정도 자율성을 얻었다.

5. 응용 과학

'''응용 과학'''은 기술이나 발명과 같은 실질적인 목표를 달성하기 위해 기존의 과학 지식을 사용하는 것이다.

자연 과학 내에서, 기초 과학은 자연 현상을 설명하고 예측하기 위한 기본적인 정보를 개발한다. 응용 과학은 과학적 과정과 지식을 특히 실용적이거나 유용한 결과를 얻기 위한 수단으로 사용한다.

5. 1. 응용 과학의 주요 분야

응용 과학에는 농업 과학, 공학, 의학을 포함한 광범위한 관련 분야가 있다.

응용 과학은 역학에서처럼 통계 및 확률론과 같은 형식 과학을 적용할 수 있다. 유전 역학은 생물학적 방법과 통계적 방법을 모두 적용하는 응용 과학이다.[1]

참조

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[3] 문서 Logikos https://www.perseus.[...] Oxford University Press 1940
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[8] 웹사이트 Statistics http://www.merriam-w[...]
[9] 웹사이트 Statistic http://www.merriam-w[...] 2024-03-29
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[29] 논문 A physiologist's view of homeostasis 2015-12
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[31] 간행물 The State of the World's Plants Report – 2016 https://stateofthewo[...] Royal Botanic Gardens, Kew 2016
[32] 웹사이트 Bryophytes (Mosses and liverworts) — The Plant List http://www.theplantl[...]
[33] 웹사이트 zoology http://www.etymonlin[...]
[34] 웹사이트 the definition of ecology http://www.dictionar[...] 2018-02-20
[35] 서적 The University and its Boundaries: Thriving or Surviving in the 21st Century 1st Edition https://www.routledg[...] Routledge
[36] 논문 Work honored by Nobel prizes clusters heavily in a few scientific fields 2020-07-29
[37] 웹사이트 Open Alex Data Evolution https://observablehq[...] 2022-02-08


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