자연과학

3. 자연과학의 역사

오늘날까지 남아 있는 많은 유적들을 통해 인류가 선사시대부터 과학적 지식을 이용하여 왔다는 것을 알 수 있다. 스톤 헨지와 고인돌 같은 석조물의 건축을 위해서는 지레, 빗면, 쐐기, 도르래와 같은 단순 기계들의 사용이 필수적이다.^[36]

일부 학자들은 자연 과학의 기원을 문자 이전 인류 사회까지 거슬러 올라가는데, 자연 세계에 대한 이해는 생존에 필수적이었기 때문이다. 사람들은 동물의 행동과 식량 및 약초로서 식물의 유용성에 대한 지식을 관찰하고 축적하여 세대를 거쳐 전해 내려왔다. 이러한 원시적인 이해는 기원전 3500년에서 3000년경 메소포타미아와 고대 이집트 문화에서 자연 과학의 전신인 자연철학에 대한 최초의 기록된 증거를 남기면서 더욱 공식화된 탐구로 발전했다. 이러한 기록들은 천문학, 수학, 그리고 물리적 세계의 다른 측면에 대한 관심을 보여주지만, 자연의 작용에 대한 탐구의 궁극적인 목표는 과학적이라기보다는 종교적 또는 신화적이였다.

과학적 탐구의 전통은 고대 중국에서도 나타났는데, 도교 연금술사와 철학자들은 불로장생의 영약을 만들고 질병을 치료하기 위해 실험했다. 그들은 자연의 대조적인 요소인 음(陰)과 양(陽)에 초점을 맞추었는데, 음은 여성성과 차가움과 관련이 있었고, 양은 남성성과 따뜻함과 관련이 있었다. 오행(五行) - 불, 흙, 금, 나무, 물 - 은 자연의 변화 과정을 설명했다. 물은 나무가 되고, 나무는 타면 불이 되었습니다. 불이 남긴 재는 흙이었습니다. 이러한 원리를 사용하여 중국 철학자들과 의사들은 인체 해부학을 탐구하고, 기관을 주로 음 또는 양으로 특징짓고, 서구에서 받아들여지기 수세기 전에 맥박, 심장, 그리고 혈액의 흐름 사이의 관계를 이해했다.

고대 인도의 인더스 문명이 자연을 어떻게 이해했는지에 대한 증거는 거의 남아 있지 않지만, 그들의 관점 중 일부는 신성한 힌두교 경전인 베다에 반영되어 있을 수 있다. 베다는 우주를 끊임없이 팽창하고 끊임없이 재활용되고 재구성되는 것으로 개념화하고 있다. 아유르베다 전통의 외과 의사들은 건강과 질병을 세 가지 체액(바람, 담즙, 점액)의 조합으로 보았다. 건강한 삶은 이러한 체액의 균형에서 비롯되었다. 아유르베다 사상에서 신체는 흙, 물, 불, 바람, 공간의 다섯 가지 요소로 구성되었다. 아유르베다 외과 의사들은 복잡한 수술을 시행하고 인체 해부학에 대한 자세한 이해를 발전시켰다.

기원전 600년에서 400년 사이에 고대 그리스 문화의 전소크라테스 철학자들은 자연철학을 자연에서의 인과 관계에 대한 직접적인 탐구에 한 걸음 더 가까이 다가가게 했다. 그러나 마법과 신화의 요소는 여전히 남아 있었다. 지진이나 일식과 같은 자연 현상은 분노한 신들에게 돌리는 대신 자연 자체의 맥락에서 점점 더 설명되었다. 기원전 625년에서 546년까지 살았던 초기 철학자 탈레스는 세계가 물 위에 떠 있고 물이 자연의 기본 요소라고 이론화함으로써 지진을 설명했다. 기원전 5세기에 류키포스는 세계가 기본적인 불가분의 입자로 구성되어 있다는 원자론의 초기 지지자였다. 피타고라스는 천문학에 그리스의 수학적 혁신을 적용하여 지구가 구형이라고 제안했다.

자연과학의 탄생 시점에 대한 견해는 과학사 연구자마다 다르다. 자연을 대상으로 한 학문으로는 고대 그리스 시대 이래로 「자연학」이 있었다. 또한 유럽 중세에는 스콜라학이 있었고, 「자유 7과」라는 학문 분류 중 「콰드리움(四科)」에는 천문학도 포함되어 있었다. 그러나 과학사 등에서는 이러한 학문들 속에 새로운 방법론이나 경향이 싹튼 것을 지적함으로써, 이러한 학문과 자연과학적 방법론을 대비시키거나, 그것을 자연과학 초기 역사의 설명으로 삼는 경우가 많다.

과학적 방법에 대한 설명은 여러 가지가 있지만, 실험과 관찰로, 또는 분석과 종합으로, 가설과 검증으로 설명되기도 한다.



현재 생각하는 것과 같은 자연과학(근대 자연과학)을 설명할 때는, 17세기 유럽의 「자연과학자」(당시에는 자연철학자, 자연학자라고 불렸던 사람들)의 연구의 일부가 소개되는 경우가 많다. 과학사학자의 배경(예를 들어 물리학·화학·생물학 등의 차이)에 따라 어떤 방법을 선택하는지, 선택이나 중점을 두는 부분이 다르다. 물리학 분야에서는 케플러, 갈릴레이, 데카르트, 뉴턴 등의 방법론의 일부를 언급하는 경우가 많다.

중세의 이슬람 과학이든 중세 라틴 과학이든 분석 개념은 중요한 방법론으로 여겨졌다. 고대의 아르키메데스는 해석적 방법의 거장이었고, 이슬람 중세의 이븐 시나도 그러한 해석적 방법의 전통을 잇는 사람이었지만, 20세기에 라틴 과학의 역사 연구가 발전함에 따라 중세 라틴 과학의 중심 인물 중 한 명인 로버트 그로세테스트가 「근대적 과학 방법론 개척자」로 여겨진 이유 중 하나는, 그가 아리스토텔레스의 『분석론 후서』에 독창적인 주석을 덧붙였기 때문이었다.^[25] 이러한 고대~중세의 분석 개념에 갈릴레이와 데카르트가 큰 발전을 가져왔다.^[25] 갈릴레이는 파도바 학자들이 만들어낸 것들의 혜택을 받으면서 그의 업적을 이룩했다.^[25] 데카르트는 그때까지의 수학적인 해석을 대수적인 것으로 전환하는 데 큰 역할을 한 것 외에도 자연철학에서 분석 개념에 중추적인 지위를 부여했다.^[25] 분석을 종합과 대비시키면서 심화시킨 인물로 뉴턴은 특필할 만하다.^[26] 뉴턴은 실험 과학에 관한 저서로 여겨지는 『광학』의 끝에 덧붙인 「의문」(''Queries'')의 장에서 다음과 같이 논했다.^[26]

뉴턴은 실험과 관찰을 통해 결론을 도출하고, 실험을 통해 이를 검증해야 한다고 주장했다.^[26]

또한 종합에 대해서는 다음과 같이 말했다.

종합이란 발견되어 원리로서 확립된 원인을 임시로 채택하고, 그것들에 의해 그것들로부터 발생하는 여러 현상을 설명하고, 그 설명을 증명하는 것이다.

이러한 분석과 종합에 대한 설명에는 동국인 베이컨의 생각이 크게 영향을 주고 있다.^[26] 뉴턴에 의해 분석과 종합의 대개념이 비판적 귀납법을 거치면서 명확하게 자연과학까지 확장되었다고 사사키 리키는 지적했다.^[26]

검증을 뒷받침하는 정밀한 실험이나 실험 분석 방법의 발전에 더해, 이론을 전개하는 기반이 되는 수학적 방법도 구축되었고, 과학의 성과를 공개적으로 교류할 수 있는 장( 왕립학회, 프랑스 과학 아카데미 등)도 등장했다. 또한 같은 시기에 학술지가 등장하여 저널 아카데미즘이 확립되었다. 새로운 지식은 공개적인 장에서 토론되고 다듬어지게 되었고, 과학적 성과는 발견자의 소유물이 아니라 만인의 지적 공유 재산이 되었다. 이와 같이 지식이 효율적으로 공유되는 시스템이 구축된 것이 그 후 과학 지식이 방대하게 축적되어 가는 원동력이 되었다. 이 모든 것을 가능하게 한 시스템 전체가 근대 자연과학의 활동이다.

3. 1. 고대

3. 2. 중세·근세

12세기 르네상스 동안, 그리스어와 아랍어로 쓰인 저술들이 라틴어로 번역되면서 서구에 알려졌고, 이는 중세 후기 유럽 문명의 발전과 자연철학의 발전을 더욱 촉진시켰다. 유럽의 발명품들은 급격한 인구 증가를 가져왔고, 도시화와 학교들의 설립으로 이어졌다. 학교들은 논리를 사용하여 자연과 다른 주제들에 대한 질문에 답하려는 기독교 신학에 대한 접근 방식을 발전시켰지만, 일부 비판자들에게 이단으로 여겨졌다. 서유럽은 라틴어로 번역된 그리스어와 아랍어 저술들을 통해 아리스토텔레스와 그의 자연철학을 접하게 되었지만, 가톨릭 교회의 눈에는 좋지 않게 보였다. 1210년 파리 공의회는 아리스토텔레스의 자연철학 관련 책이나 주석을 사용하여 강의하는 것을 금지했다.

후기 중세에 도미니쿠스 군디살리누스는 알파라비의 논문을 라틴어로 번역하여 자연의 역학에 대한 연구를 ''Scientia naturalis'', 즉 자연 과학이라고 불렀다. 군디살리누스는 자연 과학을 "추상화되지 않고 운동을 하는 것만을 고려하는 과학"으로 정의하고, 물리학, 우주론, 기상학, 광물학, 식물학 및 동물학을 포함한 여덟 부분으로 나누었다. 로버트 킬워드비는 의학을 기계적 과학으로 분류하고, 자연 과학을 운동하는 물체를 다루는 과학으로 정의했다. 로저 베이컨은 자연 과학이 운동과 정지의 원리를 다룬다고 썼으며, 식물, 동물, 천체도 포함했다. 토마스 아퀴나스는 자연 과학을 "움직이는 존재"와 "물질에 의존하는 것들"을 다루는 것으로 정의했다. 중세 시대의 학자들은 자연 과학이 운동하는 물체에 관한 것이라는 데 대체로 동의했지만, 의학, 음악, 원근법과 같은 분야를 포함하는 것에 대해서는 의견이 분분했다.

중세 말까지 수 세기 동안 자연 과학은 종종 마법과 오컬트에 대한 철학과 혼합되었다. 자연철학은 논문에서 백과사전, 아리스토텔레스에 대한 주석에 이르기까지 다양한 형태로 나타났다. 이 기간 동안 자연철학과 기독교의 상호 작용은 복잡했다. 일부 초기 신학자들은 자연철학을 이교 그리스 과학의 파생물로 간주하고 의심했지만, 일부 후기 기독교 철학자들은 자연 과학을 성경을 해석하는 수단으로 보기 시작했다. 1277년의 파문은 가톨릭 지도자들이 신학적 관점에서조차 자연철학의 발전에 저항한 것을 보여준다. 아퀴나스와 알베르투스 마그누스는 신학과 과학을 분리하려고 노력했다.

과학적 방법에 대한 설명은 실험과 관찰, 분석과 종합, 가설과 검증 등으로 다양하다. 중세의 이슬람 과학과 중세 라틴 과학에서는 분석 개념이 중요한 방법론으로 여겨졌다. 아르키메데스와 이븐 시나는 해석적 방법의 전통을 이었으며, 로버트 그로세테스트는 아리스토텔레스의 『분석론 후서』에 독창적인 주석을 덧붙여 근대적 과학 방법론 개척자로 여겨졌다. 갈릴레이와 데카르트는 분석 개념에 큰 발전을 가져왔다. 특히 뉴턴은 분석과 종합을 심화시켜 실험 과학에 관한 저서 『광학』에서 "분석이란 실험과 관찰을 하는 것이고, 그것들로부터 귀납에 의해 일반적인 결론을 도출하고, 그리고 이 결론에 대한 이의는 실험 또는 다른 진리로부터 얻은 것이 아닌 것은 인정하지 않는 것이다."라고 논했다. 또한 종합에 대해서는 "종합이란 발견되어 원리로서 확립된 원인을 임시로 채택하고, 그것들에 의해 그것들로부터 발생하는 여러 현상을 설명하고, 그 설명을 증명하는 것이다."라고 말했다. 뉴턴에 의해 분석과 종합의 개념이 비판적 귀납법을 거치면서 명확하게 자연과학까지 확장되었다.

정밀한 실험, 실험 분석 방법, 수학적 방법이 구축되었고, 과학 성과를 공개적으로 교류할 수 있는 장(왕립학회, 프랑스 과학 아카데미 등)과 학술지가 등장하여 저널 아카데미즘이 확립되었다. 지식은 공개적인 장에서 토론되고 다듬어졌으며, 과학적 성과는 만인의 지적 공유 재산이 되었다.

3. 3. 르네상스 시대

3. 4. 근대

15세기의 인쇄술 발명, 현미경과 망원경의 발명, 프로테스탄트 종교 개혁은 과학적 탐구가 발전하는 사회적 맥락을 근본적으로 변화시켰다. 크리스토퍼 콜럼버스의 신대륙 발견은 세계의 물리적 구성에 대한 인식을 바꾸었고, 코페르니쿠스, 티코 브라헤, 갈릴레오 갈릴레이의 관측은 태양중심설을 더 정확하게 묘사하고 천체에 대한 아리스토텔레스의 이론이 틀렸음을 증명했다. 토마스 홉스, 존 로크, 프랜시스 베이컨을 포함한 17세기 철학자들은 아리스토텔레스와 그의 중세 추종자들의 자연철학적 접근 방식을 비판하며 과거와의 결별을 선언했다.

요하네스 케플러의 ''신천문학''과 갈릴레오의 ''두 가지 새로운 과학''은 17세기에 아리스토텔레스가 새로운 자연 세계 탐구 방법에 밀려나면서 일어난 변화의 분위기를 강조했다. 프랜시스 베이컨은 사람들이 자연을 지배하기 위해 예술과 과학을 사용해야 한다고 주장하며 이러한 변화를 대중화하는 데 중요한 역할을 했다. 그는 과학적 탐구가 국가에 의해 지원되고 과학자들의 공동 연구에 의해 이루어져야 한다고 제안했는데, 이는 당시로서는 전례 없는 비전이었다. 아이작 뉴턴, 에반젤리스타 토리첼리, 프란체스코 레디를 포함한 자연철학자들은 물의 흐름에 초점을 맞춘 실험을 수행하고, 기압계를 사용하여 기압을 측정하고, 자연 발생설을 반증했다. 과학 학회와 과학 저널이 등장하여 인쇄술을 통해 널리 퍼져 과학 혁명을 촉발했다. 1687년 뉴턴은 ''자연철학의 수학적 원리''(프린키피아)를 출판했는데, 이는 19세기까지 유효했던 물리 법칙의 기반을 마련했다.

18세기에는 고생물학의 화석 연구 성과를 기준으로 지질 시대를 분류하는 지질학 연구가 이루어졌고,^[56] 여러 생물 종의 특징을 조사하고 분류한 분류학 등이 활발히 연구되었다.^[57] 칼 폰 린네가 생물의 학명 분류로 제시한 이명법은 오늘날에도 계속 사용되고 있다.^[57]

19세기에는 전자기파의 예언과 발견, 진화 이론의 성립, 멘델의 유전법칙 발표와 유전학의 수립 등 다양한 분야가 새롭게 학문으로 수립되었다. 제임스 클러크 맥스웰은 전기와 자기가 같은 종류인 전자기력임을 증명하고 전자기파의 존재를 예언하였으며, 그가 제시한 맥스웰 방정식은 무선 통신과 방송 등 전파 이용의 기반이 되었다.^[58] 찰스 다윈은 자연선택에 의한 종분화를 진화의 요인으로 보는 진화 이론을 발표하여 현대 진화 이론의 핵심 개념으로 자리 잡게 되었다.^[59][60] 그레고어 멘델은 완두콩을 이용한 실험에서 멘델의 유전법칙을 발견하여 유전학의 기초를 놓았고,^[61] 그의 유전법칙은 20세기 초 여러 과학자들에 의해 재발견되면서 고전 유전학의 핵심 원리로 자리 잡게 되었다.^[62]

근대 초기 과학자들은 과학 발전이 인류 복리 증진에 이바지할 것이라고 믿었지만, 과학의 결과물은 무기로 이용되어 더 큰 파괴와 살상을 불러왔다. 다이너마이트를 발명한 알프레드 노벨은 자신의 발명품이 무기로 사용되는 것에 대한 비난에, 자신의 자산을 인류 복리 증진과 평화를 위해 노력한 사람에게 사용하고자 노벨상을 만들었으나, 원자 폭탄과 같은 더 강력한 무기가 만들어져 더 많은 파괴를 가져왔다.^[63]

근대 과학과 산업 혁명의 결합으로 이루어진 대량 생산과 교통의 발달은 전 세계를 하나의 시장으로 연결시켰고, 열강이라 불리던 유럽 강대국들은 다른 나라와 민족을 식민지로 삼는 제국주의 정책을 취했다.^[64] 제국주의 열강은 근대 과학의 결과물인 물자와 기술로서 세계의 거의 대부분을 억압하였다.^[64]

|thumb|마이켈슨-몰리 실험은 빛이 광エーテル을 통해 전파된다는 것을 반증하는 데 사용되었다. 이 19세기 개념은 이후 알베르트 아인슈타인의 특수 상대성 이론에 의해 대체되었다.

19세기에 과학 연구는 전문가와 연구 기관의 영역이 되었고, "자연과학"이라는 명칭을 얻게 되었다. 윌리엄 휴얼이 1834년 메리 서머빌의 저서 ''On the Connexion of the Sciences''에 대한 서평에서 "과학자"라는 용어를 만들었지만,^[9] 이 단어는 같은 세기의 거의 끝 무렵까지 일반적으로 사용되지 않았다.

과학적 방법에 대한 설명은 실험과 관찰, 분석과 종합, 가설과 검증 등 여러 가지가 있다.

|75px]] 이븐 시나

|75px]] 로버트 그로세테스트

|75px]] 프랜시스 베이컨

|75px]] 갈릴레오 갈릴레이

|75px]] 요하네스 케플러

74px 르네 데카르트

|75px]] 아이작 뉴턴

아이작 뉴턴은 실험 과학에 관한 저서 ''광학''에서, 수학과 마찬가지로 자연철학에서도 어려운 문제의 연구에는 분석 방법에 의한 연구가 종합 방법에 선행해야 한다고 말했다. 또한 분석은 실험과 관찰을 하고 귀납에 의해 일반적인 결론을 도출하며, 이 결론에 대한 이의는 실험 또는 다른 진리로부터 얻은 것이 아니면 인정하지 않는 것이라고 설명했다.^[26] 종합에 대해서는 발견되어 원리로서 확립된 원인을 임시로 채택하고, 그것들에 의해 그것들로부터 발생하는 여러 현상을 설명하고, 그 설명을 증명하는 것이라고 말했다.^[26]

검증을 뒷받침하는 정밀한 실험이나 실험 분석 방법의 발전에 더해, 이론을 전개하는 기반이 되는 수학적 방법도 구축되었고, 과학의 성과를 공개적으로 교류할 수 있는 장(왕립학회, 프랑스 과학 아카데미 등)도 등장했다. 같은 시기에 학술지가 등장하여 저널 아카데미즘이 확립되었고, 새로운 지식은 공개적인 장에서 토론되고 다듬어지게 되었으며, 과학적 성과는 발견자의 소유물이 아니라 만인의 지적 공유 재산이 되었다.

3. 5. 현대

20세기에 들어 과학의 발전은 더욱 가속화되었으며, 과학은 세분화되어 전문적인 하위 학문들을 구성하게 되었다.^{[65][66][67][68]}

20세기 전반기 물리학에서는 양자역학이 성립되고 아인슈타인의 특수상대성이론과 일반상대성이론이 발표되었다.^[65] 양자역학의 성립은 고전역학이 완벽하지 않다는 것을 입증하였고, 우주와 자연 현상이 확률적으로 일어난다는 양자역학의 핵심 개념은 사람들의 세계관에 큰 영향을 주었다. 슈뢰딩거의 고양이는 사고실험으로 양자 역학의 확률성을 잘 보여준다.^[65] 아인슈타인의 특수상대성이론은 시간, 길이와 같은 물리량이 고전 역학의 관점과는 달리 고정적인 상수로서 취급될 수 없다는 것을 증명하였다. 일반상대성이론은 중력장에 의한 공간의 변형을 예언하였으며, 이는 훗날 태양의 중력장에 의한 빛의 굴절을 관측함으로써 증명되었다.^[66]

입자물리학의 발달은 기본입자의 발견을 가져왔으며, 양자 역학의 성과와 결합하여 표준 모형을 수립하게 되었다. 표준모형에서는 물질 사이에 존재하는 힘을 전자기력, 약력, 강력, 중력으로 정리하였으며, 20세기 후반부터 이들 힘들을 하나로 통합하여 설명하려는 대통일이론에 대한 연구가 진행되고 있다.^[67] 20세기 말 스티븐 호킹은 그 동안의 이론물리학 연구성과를 바탕으로 현대 우주론을 종합하였다.^[68]

1953년 제임스 D. 왓슨과 프랜시스 크릭은 X선 회절로 DNA의 구조를 밝혔다.^[69] 이들이 밝힌 DNA의 구조는 두 개의 뉴클레오타이드 사슬이 이중 나선의 형태로 꼬여 있는 모습이었다.^[70] DNA의 이러한 구조는 뉴클레오타이드의 서열이 유전과 밀접한 관련이 있다는 것과 DNA의 복제가 유전형질의 전달과 관련이 있다는 것을 암시하는 것이었다. 왓슨과 크릭은 이 공로로 1962년 노벨 생리학·의학상을 수상하였다.^[71] DNA 구조가 알려진 후 분자생물학과 유전학은 급속도로 발전하였다. 유전자 발현의 기제가 알려지고^[72] 유전성 질환에서 유전자의 역할이 하나 둘 밝혀지게 되었다.^[73] 2003년 인간 게놈 프로젝트가 완료되어 인간의 전체 게놈 지도가 완성되었다.^[74] 또한 진화 현상이 직접 관측이 가능해지고, 네안데르탈인의 유전자 지도를 완성했으며, 살아있는 화석들의 유전체 연구를 통해 진화론이 발전하였고, 이는 진화학 혹은 집단 유전학으로 발달했다.

입자물리학의 발전은 여러 방사능 물질들의 핵분열과 핵융합의 조작을 가능하게 하였다. 이를 통해 과학자들은 플루토늄과 같이 자연적으로 존재하지 않는 물질을 합성하였다. 핵물리학의 지식은 핵발전소와 같이 평화적인 분야에 이용되기도 하나 핵폭탄과 같이 재래식 무기를 초월하는 파괴력을 가진 무기가 되기도 한다.^[75]

20세기 이후 현대는 우주 탐사의 시대이기도 하였다. 인류는 달을 탐험하였고^[76] 태양계 외부로 보이저 2호와 같은 탐사선을 보냈으며^[77] 허블 우주 망원경을 지구 궤도에 띄워 외계를 관찰하고 있다.^[78]

4. 자연과학의 분야

물리학은 물체사이의 상호작용과 물체의 운동, 물질의 구성과 성질과 변화, 에너지의 변화 등을 연구하여 자연을 이해하는 학문이다.^[79] 화학, 생물학 등과 더불어 자연과학을 이루며, 자연과학 중에서 제일 기본적이고 가장 먼저 체계화되었다. 물질에 대하여 연구하며^[79], 힘이나 에너지와 같은 개념을 포함한 시공간에서 물질의 운동을 연구하고^[80], 더 나아가 우주의 존재 방식을 탐구한다.^[81] 아원자 입자에서부터 은하계에 이르기까지 광범위한 대상을 연구하며, 이 때문에 "기초 과학"이라고 불린다.^[82] 현대의 물리학은 입자물리학, 핵물리학, 열역학, 양자역학과 같은 여러 하위 학문으로 세분화되어 있다.

4. 1. 물리학

4. 2. 화학

4. 3. 생물학

4. 4. 지구과학

4. 5. 천문학

4. 6. 행성 과학

5. 학제간 연구

자연과학 분야 간의 구분은 항상 명확하지 않으며, 여러 학제 간 분야를 공유한다. 물리는 천체물리학, 지구물리학, 화학물리학, 생물물리학에서 볼 수 있듯이 다른 자연과학에서 중요한 역할을 한다. 화학은 생화학, 물리화학, 지구화학, 천체화학과 같은 분야에서 나타난다.

환경과학은 여러 자연과학을 활용하는 과학 분야의 사례이다. 이 분야는 물리적, 화학적, 지질학적 및 생물학적 구성 요소의 환경 상호 작용을 연구하며, 특히 인간 활동이 생물다양성 및 지속가능성에 미치는 영향에 주목한다. 또한, 경제학, 법학, 사회과학과 같은 다른 분야의 전문 지식도 활용한다.

해양학은 유사한 폭넓은 과학 분야를 활용하며, 물리 해양학 및 해양생물학과 같은 더 전문화된 학제 간 분야로 세분화된다. 해양 생태계가 광대하고 다양하기 때문에 해양생물학은 특정 종에 대한 전문화를 포함하여 많은 하위 분야로 나뉜다.

나노과학, 우주생물학, 그리고 복잡계 정보학과 같이 문제 해결의 성격에 따라 전문화에 역행하는 강력한 흐름이 있는 학제 간 분야도 있다. 통합적 응용 분야에서는 하나 이상의 분야 전문가가 대부분의 과학적 논의의 핵심이다.

6. 메타 과학

토머스 쿤이 제시한 패러다임의 전환 이론에 따르면 자연 과학의 과학적 방법 역시 시대적 상황에 의해 형성되는 지식 체계의 일부이다. 쿤은 과학의 발전은 과거의 지식을 토대로 쌓아 올려지는 것이 아니라 서로 충돌하는 지식 체계의 주도권 싸움의 결과로 보았다. 쿤의 이러한 주장은 과학 지식과 과학적 방법에 대한 성찰로 이어졌으며 과학과 철학에 많은 영향을 주었다.^[95] 자연과학의 지식체계와 과학적 방법 자체에 대해 고찰하고 연구하는 학문 분야를 메타 과학이라 한다.^[96]

7. 현대 사회와 자연과학

현대 일본의 초·중·고등학교에서는 자연과학 분야의 교육이 "과학"이라는 이름의 교과목으로 이루어진다. 초등·중등 교육 등에서의 자연과학 교육을 "과학 교육"이라고 부른다.

일본의 대학교에서는 주로 이학부·이공학부·의학부·치학부·약학부·수의학부·농학부·수산학부(또는 공학부) 등이 교육 연구를 한다. 방송대학교에는 (교양학부 교양학과(학사(교양)), 자연과 환경 코스, 대학원석사과정(석사(학술)), 자연환경과학 프로그램, 박사과정(박사(학술)), 자연과학 프로그램)과 자연과학 학사 과정의 코스와 석사 및 박사 과정의 프로그램도 있으므로, 학생으로서 학비를 내고 수강하여 학점을 취득할 수도 있고, 학점이 필요 없다면 학생 등록을 하지 않고 방송을 무료로 시청하여 배우는 것도 가능하다.

케임브리지 대학교에서는 NST(Natural Sciences Tripos)로 자연과학을 배울 수 있다.

미국의 일부 대학은 자연과학을 배우기 위한 무료 온라인 강좌를 개설하고 있다. 예를 들어 카네기멜론 대학교는 "생화학", "현대생물학", 매사추세츠 공과대학교는 "생물학 기초", "(물리 I) 고전역학", "(물리 II) 전기와 전자기학", 터프츠 대학교는 "유전학", "현대물리학 입문", 캘리포니아 대학교 버클리는 "천문학", "화학" 등의 강좌를 제공한다.

참조

_[1] 웹사이트 Definitions of the Natural Science https://www.uopeople[...] 2021-06-10
_[2] 서적 Scientific Method in Practice https://books.google[...] Cambridge University Press 2003
_[3] 웹사이트 Natural History http://wordnetweb.pr[...] Princeton University WordNet
_[4] 웹사이트 Planetary & Exoplanetary Atmospheres https://scienceandte[...] National Aeronautic Space Administration
_[5] 웹사이트 John Philoponus, Commentary on Aristotle's Physics, pp http://homepages.wmi[...]
_[6] 웹사이트 The Stanford Encyclopedia of Philosophy https://plato.stanfo[...] Metaphysics Research Lab, Stanford University 2018-03-08
_[7] 서적 The Beginnings of Western Science University of Chicago Press 1992
_[8] 웹사이트 Johannes Kepler: His Life, His Laws and Times https://www.nasa.gov[...] 2016-09-24
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