Vitenskap

Vitenskap er et systematisk foretak som gjennom kritisk undersøkelse organiserer kunnskap og metoder, og inneholder et sett med prinsipper og kriterier for hvordan både metoder og observasjoner skal forstås. Moderne vitenskap deles ofte i naturvitenskap, som er studiet av den materielle verden, samfunnsvitenskap, som studerer folk og samfunn, og formell vitenskap, som logikk og matematikk. De formelle vitenskapene regnes ikke alltid med ettersom de er basert på en metodikk som ikke baserer seg på empiri og observasjoner. Fagfelt som bruker vitenskap, som medisin eller ingeniørfag, regnes som anvendt vitenskap.
Vitenskap bygger på ideen om at verden kan forstås ved hjelp av en kombinasjon av rasjonelle og empiriske framgangsmåter, og har vært beskrevet som "en kreativ prosess som handler om å frembringe ideer og resonnementer, mens forskning omfatter datainnsamling, analyse og publikasjon".
Fra antikken og frem til 1800-tallet var filosofi og vitenskap knyttet sammen, og forskere innen astronomi, fysikk eller medisin ble kalt naturfilosofer. Ibn al-Haytham, fra Basra i nåværende Irak, arbeidet med optikk, og la grunnlaget for vitenskapelig metode gjennom sine systematiske eksperimenter.
På 1600- og 1700-tallet ønsket stadig flere å formulere viten i form av fysiske lover. På 1800-tallet ble vitenskap mer og mer assosiert med metodikken man brukte i studier av verden, og fagfelt som biologi, kjemi og fysikk fant sin moderne form. Termer som "forsker" og "vitenskapelige miljø" oppstod, og etableringen av forsknings-institusjoner økte betydningen og påvirkningen av vitenskap i forhold til flere deler av samfunnet og kulturen.

Historie

I førhistorisk tid ble kunnskap delt vi muntlig tradisjon mellom generasjonene. Utviklingen av skrivekunsten åpnet for at kunnskap kunne lagres og mer nøyaktig formidles. Mange tidlige kulturer, særlig i Egypt og Mesopotamia, gjorde nøyaktige astronomiske observasjoner og gjorde fremskritt innen medisin og matematikk. Årets lengde og månens bevegelse ble beskrevet med stor nøyaktighet.
Grekeren Thales (640-546 f.Kr.) var den første til å forklare naturlige fenomener med naturlige krefter, f.eks. at land flyter på vann, og jordskjelv skyldes at vannet under endrer seg, ikke guden Poseidon. Pytagoras utforsket matematikken og postulerte at jorda var rund. Platon og Aristoteles hadde systemer for å diskutere naturfilosofien, og Aristoteles idé om å observere naturen og ut fra det å trekke generelle konklusjoner via induksjon fikk stor betydning for ettertiden. Aristoteles navngav over 500 fugler, dyr og fisk, og studerte anatomien til over hundre dyr, mange ved disseksjon. Hippokrates beskrev en rekke sykdommer og medisinske tilstander, og laget etiske retningslinjer for medisinen med den Hippokratiske eden. Egypteren Euclid og Arkimedes bidro med å formulere matematisk metodikk.
I India var linguistikk et tema i oldtiden, og Pāṇini (ca 520–460 f.Kr) formulerte 4000 gramatiske regler for Sanskrit og hadde en analytisk tilnærming til språket. En tid etter introduserte astronomen og matematikeren Aryabhata (476-550) funksjoner som sinus og cosinus. Brahmagupta og forklarte hvorfor tallet 0 var viktig i et tallsystem med desimaltall - og det Hindu-Arabiske tallsystemet spredte seg siden til hele verden.
Kina var tidlig ute observasjoer av solflekker og supernovaer, og forutsigelser av solformørkelser - men kunnskapen gikk tapt under Ming-dynastiet. Fra det første århundret regnet kinerne med negative tall, og fra 1200-tallet løste de ligninger med potens mer enn tre. Shen Kuo (1031–1095) beskrev hvordan magnetisme kunne brukes til navigasjon, og bidro til anvendt vitenskap med å beskrive hvordan en tørrdokk kunne bygges. I opplysningstiden sendte misjonærer meldiger tilbake til Europa om kineisk vitenskap og bidro slik til at kinesisk teknologi fant veien til europeiske universiteter.
I middelalderen utviklet vitenskapelig metode seg i den muslimske verden. Ibn al-Haytham redgjorde i sin "Optikk" (كتاب المناظر) for bruk av eksperimentelle data som grunnlag for vitenskapelige argumenter.  Algoritme fikk navn etter Muhammad ibn Musa al-Khwarizmi, som selv kom med termen algebra. Astronomer bevarte gammel gresk kunnskap, og revisjoner av det geosentriske verdensbildet hadde likheter med Copernicus' heliosentriske modell.
Medisinere og alkymister la fundamentet for moderne kjemi, og Jābir ibn Hayyān (Geber) introduserte termen "alkali" og regnes av mange som grunnlegger av kjemi som fagfelt.
De første universitetene i Europa oppstod på 1100-tallet, og kontakt med den muslimske verden via Spania og Sicilia gjorde at gamle greske filosofer, og arabiske tenkere, kunne oversettes til latin og studeres. Innen hundre år fantes nesten alle viktige vitenskapelige verk på latin, og ble spredt via universiteter og klostre. I 1277 fordømte universitetet i Paris, etter undersøkelser gjort av biskopen, en rekke "hedenske" skrifter, deriblant mange teologiske skrifter og Aristoteles "Fysikk" (Φυσικὴ ἀκρόασις). Dette åpnet for en kritikk av Aristotelisk tenking, og mens f.eks. vakuum ble avfeid som umulig innen Aristotelisk tenking, ble dette utforsket av senere naturfilosofer. Historikere diskuter om fordømmelsen i 1277 skadet eller skjerpet vitenskapen og om det reelt økte interessen for Aristoteles.
Svartedauen satte i 1348 en stopper for den raske vitenskapelige utviklingen i Europa.
På 1600-tallet tok stadig flere i bruk vitenskapelig metode. Nicolaus Copernicus og Galileo Galilei (1564-1642) var i utgangspunktet støttet av kirken, men en polemisk Galielo fornærmet pave Urban VIII som til slutt førte til at Galileo ble satt i husarrest, hans verk "Dialog" ble forbudt, og troen på at jorden gikk rundt solen ble ansett som vranglære. Tycho Brahe kunne i 1572 ikke se noen parallakse på supernovaer, og konkluderte at universet ikke var uforanderlig. Mangelen på en parallakse ble i samtiden ansett som bevis på at solen gikk rundt jorden.
Isaac Newton (1642-1727) forklarte hvordan usynlige krefter styrte planetenes bevegelse, og hans teorier og metodikk ble raskt akseptert og førte til en kraftig vekst i vitenskapelige publikasjoner i Europa. Hans bevegelseslover førte til at klassisk mekanikk vokste frem som fagfelt.
På 1900-tallet lanserte fysikere som Niels Bohr, Max Planck og Albert Einstein, kvantefysikken. Den endret forståelsen av mekaniske lover i liten skala, og rokket med hele forståelsen av tid og rom. Werner Heisenberg og Erwin Schrödinger formulerte kvantemekanikken i 1925, og Edwin Hubbles observasjoner av galaksenes hastighet la grunnlaget for at presten, Georges Lemaître formulerte det som av motstandere ble kalt Big Bang teorien. En moderne vitenskap, der også "sikre observasjoner" må tolkes i lys av de gjeldende teoriene vokste frem.
Kjemiske egenskaper ble kartlagt av bl.a. Antoine Lavoisier og John Dalton, og i 1869 laget Dmitrij Mendelejev det periodiske system.
Biologi, medisin og genetikk ble forandret da Ignác Fülöp Semmelweis, Joseph Lister og Louis Pasteur viste at mikroorganismer kunne skape sykdom og at antiseptika kunne forebygge. Charles Darwin revolusjonerte bilogien ved sin evolusjonsteori, og munken Gregor Mendels studier av arv la grunnlaget for genetikk. Beskrivelsen av DNA-strukturen i 1953 åpnet nye muligheter innen vitenskap og industri.
Samfunnsvitenskap ble et begrep på 1800-tallet, og selv om moralfilosofi, politisk filosofi og historie har røtter eldre enn Platon og Aristoteles, er felt som ideologi, internasjonale studier, geopolitikk, politisk økonomi, offentlig administrasjon og fredsforskning, alle fagfelt fra 1900-tallet.
Psykologi, sosiologi og antropologi kom også som et resultat av den moderne vitenskapen. Studier fra 1800-tallet var ofte sterkt preget av kolonialistisk tenking og la grunnlag for en "vitenskapelig rasisme"

Vitenskapelig metode

Naturvitenskapelig forskning drives i hovedsak ved at forskere lanserer teorier eller hypoteser for å forklare fenomen. Fenomener som forutsies av hypotesen testes mot observasjoner («empiri»), gjerne ved bruk av eksperimenter. Dersom teorien kan forklare observasjonene, er teorien styrket; hvis observasjonene motsier teorien, må teorien forkastes eller modifiseres. Den hypotesen som best forklarer et fenomen beholdes mens de andre forkastes. (Kjent som Ockhams barberkniv.) En hypotese som ikke kan forutsi målbare resultater som kan bevise at hypotesen er feil, regnes som uvitenskapelig. (Eks. "Det finnes paralelle universer som ikke kan observeres" er uvitenskapelig, men ikke nødvendigvis feil.) Arbeidsmåten kalles også for den hypotetisk-deduktive metode.
Strengt tatt kan ikke noe sies å være «vitenskapelig bevist», bare at det hittil ikke er funnet observasjoner som motbeviser teorien. Det som til enhver tid er de mest plausible, troverdige og mest motsigelsesfrie kunnskapene om sitt fagfelt, regnes som vitenskapelige. 
Innen matematikk og logikk brukes aksiomatisk metode. Et sett med grunnregler vedtas og blir definisjoner (en sirkel er rund) eller aksiomer (a+b=b+a), og ved å ikke fravike systemet og unngå selvmotsigelser, bevares sannheten. Noen fagfelt, som astrofysikk - der eksperimentering er vanskelig, og partikkelfysikk - der observasjon er vanskelig, baserer seg i stor grad på forutsigelser som er utledet matematisk under forutsetning at formulerte lovmessigheter beskriver naturen korrekt.
Metodikken for å finne data varierer mellom fagfelt. Innen fysikk kan empiri være måleresulater fra instrumenter. Innen samfunnsvitenskap kan det for eksempel være svar fra spørreundersøkelser. I historievitenskap finnes data i historiske kilder eller arkeologiske utgravninger. I rettsvitenskap brukes lover og rettspraksis m.m. Det er også variasjoner i hvordan de ulike fagene rapporterer og publiserer sine resultater. En av de vanligste måtene å formidle resultater er gjennom artikler i vitenskapelige tidsskrifter der artiklene ofte følger en ITMRD-struktur.

Vitenskapsfilosofi

Mange sentrale problemer innen vitenskapsfilosofien er det ikke enighet om, blant annet om vitenskapen kan avdekke sannheter om det vi ikke kan observere, eller om vitenskapelig funderte beslutninger kan tas i det hele tatt. Antipositivistene er talsmenn for bruk av hermeneutiske eller fenomenologiske metoder i samfunnsvitenskapene. Positivistene, empirisk orienterte vitenskapsfilosofer, ser den hypotetisk-deduktive metode som en sentral vitenskapelig metode, og har satt studiet av vitenskapens logiske strukturer i sentrum. I tillegg til generelle problemstillinger diskuterer vitenskapsfilosofer også problemer innen avgrensede felt, som biologi, fysikk eller humaniora.
Forskere tar normalt for gitt at det finnes en objektiv verden som kan studeres, at det finnes naturlover som forklarer denne virkeligheten, og at disse lovene kan avdekkes ved bruk av systematiske observasjoner og eksperimenter. Vitenskapsfilosofien studerer disse betingelsene og hvor riktige de er.
Forståelsen av hva vitenskap er og hvordan kunnskap blir til har endret seg gjennom historien. I moderne tid kan man dele inn vitenskapsfilosfien i empirisme og instrumentalisme. Empirisme baserer seg på at man gjennom observasjoner lager hypoteser som kan forutsi nye observasjoner. Klassisk vitenskap trakk slutninger via induskjon, mens Bayesianisme (Baye's sannsynlighet) og hypotetisk-deduktiv metode er mer moderne metodikker. Empirisme er filosofisk i kontrast til rasjonalisme. Karl Popper har hevdet at empirisk baserte hypoteser må være falsifiserbare for å være vitenskap.
Instrumentalisme fokuserer på målbarhet og bruker teorier som instrumenter for å forklare og forutsi fenomener. Hypoteser anses som svarte bokser der bare utgangspunktet (inn) og resulatet (ut) er relevant. Instrumentalisme har som hovedkriterium at en teori må gi riktige prediksjoner av det som kan observeres. 
Innen humaniora er det tvil om den hypotetisk-deduktive metoden er brukbar. Den gjør det vanskelig å utforske intensjonalitet, og får problemet med forholdet mellom det som er i bevisstheten (immanent) og det som er utenfor (transcendent).

Avgensning av vitenskap

Karl Popper (1902-1994) var opptatt av falsifiserbarhet. En teori som ikke kan forutsi en observasjon som kan bevise at teorien er feil, er ikke vitenskapelig. Popper var også opptatt av at vitenskapelig status andre typer teorier, som Marxisme eller psykoanalyse, ikke er falsifiserbare, og må regnes som pseudo-vitenskapelige. En sammfunnsfaglig hypotese blir ikke motbevist av en eneste observasjon som ikke passer med forventningen, men bare av at det er flere observasjoner som ikke passer enn det er observasjoner som passer med forventningene. Popper valgte å ikke kalle fagfelt som ikke kan levere falsifiserbare naturllover for vitenskap.
Karl Popper skilte klart mellom sannhet og sikkerhet, og at vitenskapen bare kan oppnå sikkerhet, men aldri sannhet. Charles Sanders Peirce var en pragmatiker, og mente at metodikken var fallibilistisk, den er bevisst sin egen feilbarlighet. Når alle teorier kan motbevises med ett enkelt tilfelle, er det viktigere å se på om metodikken er praktisk enn å krangle om detaljer. Pierce mente genuin tvil var viktig, men at alle sterke teorier burde understøttes av flere typer argumentasjon.
Ronald Fisher mente hypoteser burde forkastes hvis resultatene var usannsynlige i forhold til hypotesen. Jerzy Neyman og Karl Pearson mente derimot at hvordan man forholder seg til hypotesen var viktigst, og laget et skille mellom det å forkaste en sann hypotese på bakgrunn av sviktende data, og det å akseptere en gal hypotese på samme grunnlag.
Hypotetisk-deduktiv metode, den grunnleggende metodikken innen naturvitenskap, og ideen om at vitenskapen vokser sakte frem og statig styrkes, er blitt kritisert av Thomas Kuhn. Han argumenterte for at paradigmet man er en del av avgjør hvilke eksperimenter forskere gjør, og hvilke spørsmål de stiller. Carl Gustav Hempel viste med sitt ravne-paradoks hvordan et grønt eple kan brukes som empiri for å styrke en hypotese om at alle ravner er sorte.
Paul Feyerabend mente at det ikke finnes regler uten unntak, og mente at vitenskap er mer en ideologi på linje med religion eller mytologi, og at å skille mellom vitenskap og pseudo-vitenskap på et objektivt grunnlag var umulig.
«Sannhet» er et ideal vitenskapelig metode aldri med sikkerhet kan vite å ha oppnådd (se erkjennelsesteori).

Vitenskap og religion

Både religion og vitenskap er et forholdsvis moderne og kulturavhengige begreper. Avgrensningen mellom vitenskap og religion har variert gjennom historien. I Norge registrerte flere prester menighetens båter, klær og språk eller samlet data om vær og vind, planter og dyr, for å lære om Gud ved å studere skaperverket. 
En type avgrensning er å si at vitenskap handler om den materielle verden, mens religion angår både den materielle og den åndelige verden. Metodologisk naturalisme skiller seg fra filosofisk naturalisme ved at førstnevnte mener at eventuelt overnaturlige vesner kan eksistere, men er utenfor vitenskapens handlingsrom. Filosofisk naturalisme avviser det overnaturlige. I USA ble Intelligent Design i 1996 avvist av rettsvesenet som en vitenskapelig teori på bagrunn av at hypotesen forutsetter noe overnaturlig og ikke er falsifiserbar.
En utbredt modell for forholdet mellom vitenskap og religion er at det er fire tilstander, konflikt, uavhengighet, dialog eller integrasjon. Konflikt-modellen, som ble popularisert av John William Draper (1811-1882) på 1800-tallet, tar utgangspunkt i historiske konflikter, som Galileos konflikt med kirken eller Darwinismens mottagelse i enkelte kristne kretser. Vitenskapelig materialisme, og bibelsk litterlaisme har som fellestrekk (kanskje det eneste) at de legger konflikt-modellen til grunn for sitt vitenskapssyn. 
Uavhengighetsmodellen beskrevet av Stephen Jay Gould (1941-2002) antar at vitenskap og religion utforsker forskjellige områder og stiller forskjellige typer spørsmål. Religiøse ledere bør ut fra en slik modell avstå fra å fastslå vitenskapelige sannheter, og naturvitere bør avstå fra å uttale seg om moral. Utfordringen med dette synet er at man da vanskelig kan argumentere empirisk for moralske regler. 
Dialog-modellen mener at det finnes et felles utgangspunkt for vitenskap og religion. Med Gud som skaper kan man anta at verden er forståelig og systematisk, noe som er en forutsetning for vitenskapen. Når Gud gjør egne valg kan det ikke utledes, men må undersøkes empirisk. Det som skiller vitenskap og religion er ifølge dialog-modellen teoriene, ikke metodene. Alvin Plantinga (1932 -) mener at den egentlige konflikten er mellom vitenskap og filosofisk naturalisme (kun naturlige fysiske forklaringer finnes), et syn naturalister har ment er uvitenskapelig.
Integrasjons-modellen tar utgangspunkt i at vitenskap, teologi, politikk samt sosiale og politiske forhold henger sammen i et komplekst system, og at å operere med vitenskap og religion adskilt strider mot den historiske normen. En tilnærming er at vitenskap kan gi utgangspunkt for religiøs tro og kunnskap om Gud gjennom naturteologi. En annen er at vitenskap ikke kan gi kunnskap om Gud, men kan endre forståelsen av religiøse doktriner. Dersom man tar Gud for gitt kan skapelsens mekanismer og resultater utforskes vitenskapelig. En tredje tilnærming er å bruke prosessfilosofi og lage en metafysikk som er samlende og åpner for en holistisk metodikk. Gud blir kilden til en prosess som ikke er deterministisk, og Gud endrer seg sammen med naturen. Den tredje tilnærmingen er vanskeligere å forene med et kristent gudsbilde enn med østlige og nyreligiøse strøminger, noe som i seg selv øker kompleksiteten, og tilnærmingen er vanskelig i praksis.

Vitenskap og samfunn

Vitenskapen har påvirket samfunnet ikke bare gjennom sine hypoteser og resultater, men også gjennom institusjoner. Italienske L'Accademia dei Lincei fra 1603 er den eldste eksisterende akademiske institusjonen. Nasjonale vitenskapsakademier har hatt stor betydning gjennom historien, som Royal Society (1660) og  Académie des Sciences fra 1666.
De første vitenskapelige tidsskriftene Journal des Sçavans og Philosophical Transactions startet i 1655. I 1981 antok man at antallet journaler var ca 11500, og i 2014 var det omtrent 28100 fagfellevurderte tidsskrifter.

Kvinner i vitenskapen

Vitenskap har vært et mannsdominert felt. Noen historiske unntak har bl.a. vært matematikeren Hypatia (370-415), en som underviste i astronomi og filosofi i Alexandria, Trotula fra Salerno (ca 1100) som tillegges tre tekseter om kvinnemedisin. På 1800-tallet fremstod viktige kvinner som dataprogrammeringens mor Ada Lovelace, fysiker og kjemiker Marie Curie, matematiker Emmy Noether astronom Henrietta Swan Leavitt, og i Norge ble Kristine Bonnevie professor i 1912.
Etter andre verdenskrig ble kvinner aktivt rekrutert til vitnskapelig arbeid, og kvinner kom for fullt inn i akademia. Kvinner og menn har likevel ikke fordelt seg likt mellom fagfeltene. I 2015 ble 70% av alle doktorgrader i historie, psykologi og antropologi gitt til kvinner. 50% av molekylærbiologier og hjerneforskere i USA kvinner, mens bare 20% var kvinner innen felt som fysikk og informatikk.

Vitenskapspolitikk

Vitenskap er også et politisk felt, for forskning kan gi teknologi som har stor betydning for produksjon og økonomi, våpenutvikling, helse, miljøvern eller kan gi politisk status gjennom romfart eller unike bygge-prosjekter. I Storbritannia har Royal Society fått støtte siden 1600-tallet, og offentlig støtte til universiteter, fra EU eller over statsbudsjettet, er vanlig i Europa. Hoveddelen av ny patenter i verden utvikles innen bedrifter, og 28 OECD land bruker skatte-insentiver for å støtte opp om forskning.
Vitenskap er også politisk kontroversielt. Vitenskapelig metode forutsetter at hypoteser og data ikke påvirkes av frykt for å miste øknomisk støtte, sosial status eller andre samfunnsmessige faktorer. I Norge skapte fiskeriminister Per Sandberg debatt bl.a. i 2016  ved å skape tvil om statlilg finansierte forskningsinstitusjoners uavhengighet og konklusjoner.
Forholdet mellom politikk og forskning er komplisert og variere fra område til område. Klimaforskning er et område som er kontroversielt fordi feltet leverer prediksjoner som kan brukes som politiske argumenter. Forskning innen atomfysikk er politisk betent fordi nye nasjoner kan bruke økt kunnskap til å utvikle atomvåpen. Samfunnsforskning kan gi data som angir hvor godt nye lover har fungert, eller lage hypoteser for hva som vil skje som følge av politiske endringer, og blir gjenstand for politisk tolkning . Medisinsk forskning eller mikrobilogi kan finne nye sykdommer eller sammenhenger som krever politisk handling, og nye dyre behandlinger utfordrer helseforetakenes budsjettering og prioritering. Forskningen påvirkes også av hvilke oppgaver man enklest får penger til. I Norge er petroleumsvirksomheten stor og lønnsom og bruker mye penger på forskning , noe regjeringen støtter , mens forskere i Danmark kritiserer at universitetene bruker penger på slik forskning.

Inndeling

Vitenskapene kan inndeles eller klassifiseres på mange ulike måter. Ingen av inndelingene har imidlertid helt klare grenser. Flere vitenskaper faller mellom kategoriene eller i flere av dem samtidig. I Norge er vanlige inndelinger av vitenskapsgrener Dewey, Norsk inndeling av vitenskapsdisipliner eller i undervisningsfag gjennom NUS2000-standarden.