היסטוריה של המדע

היסטוריה של המדע היא המיקוד ההיסטורי בהתפתחותו של המדע לאורך הזמן – החל מתקופות קדומות של האנושות ועד ימים אלו., ובהשפעות התרבותיות, הכלכליות, הפילוסופיות, הטכנולוגיות והפוליטיות של תהליכים אלו. העיסוק בהיסטוריה של המדע כולל נושאים כהגדרת המדע ובהתהוותו, ומבקש לבחון ולזהות דפוסים ומגמות ביצירה ובעשייה המדעית. שני תחומים המשיקים להיסטוריה של המדע, הם הפילוסופיה של המדע והסוציולוגיה של המדע – המתמקדות בשיטות ומתודות המדעיות, בהתפתחותן של התאוריות המדעיות, בבחינת המרכיב האנושי בתהליך המדעי, וביצירתו של הידע המדעי.  

מאז שנות ה־60, המגמה השכיחה במחקר הסוציולוגי וההיסטורי של המדע הייתה להדגיש את הפרספקטיבה האנושית של הידע המדעי, והיכולת להגיע לאובייקטיביות מדעית. שלושה פילוסופים שהגותם משקפת את הקטבים העיקריים בדיון זה הם: קרל פופר, שטען כי הידע המדעי הוא פרוגרסיבי ומצטבר נדבך על נדבך; תומאס קון, שטען כי הידע המדעי משתנה על ידי "שינוי פרדיגמות" המובילות למהפכה מדעית, ומכאן הפרדיגמה החדשה יוצרת עולם חדש. לפיכך לדידו של קון, המדע אינו מתקדם באופן פרוגרסיבי דווקא, אלא בהתפתחות מפתיעה וחסרת תקדים כאשר אמת הבוחן להתקדמות זו היא סוציולוגית, דהיינו הכרה ולגיטימציה של הקהילה המדעית בתיאוריה החדשה; ופול פייראבנד, אשר טען כי הידע המדעי אינו מצטבר או פרוגרסיבי, ולכן גם אין צורה ברורה להבדיל בין מדע לבין מה שאינו מדע. מאז פרסום ספרו של קון, "המבנה של מהפכות מדעיות" ב־1962 אשר עוסק בהיסטוריה של המדעים המדויקים, החל דיון רב בקהילה האקדמית לגבי המשמעות והאובייקטיביות של המדע, ומקומו של המדען כסובייקט שאינו נטול ערכים בהתבוננותו בעולם - 'בזירת ההתרחשות'. פעמים רבות, אם כי לא תמיד, עימות על האמת של המדע מתחלק למחנות של אנשי מדעי החברה, מדעי הרוח ואנשי המדעים המדויקים.

 היסטוריוגרפיה של המדע 

ההיסטוריוגרפיה של המדע דנה וחוקרת את התפתחותם של המדע והטכנולוגיה ואת השפעתם החברתית, תרבותית, כלכלית ופוליטית של אלו. עצם כתיבת היסטוריה של המדע, טביעת מושגים כגון המהפכה המדעית וההתמקדות בתהליך התגבשותו של המדע המודרני הוא לפחות בחלקו – ביטוי לעניין שיש "לנו" בקודמינו, כאשר המילה "לנו" מתייחסת למי שעבורם אמונותיהם של מדענים בסוף המאה ה־20 נחשבת כאמת על אודות עולם הטבע.

בעקבות ספרו של תומאס קון – "המבנה של מהפכות מדעיות" – החלו לכתוב את ההיסטוריה של המדע אחרת ממה שהיה נהוג. קון יצא נגד התפיסה שהתפתחות מדעית היא, כפי שטוענים רבים – תהליך הדרגתי שבאמצעותו מתווספים פרטים (מכלול העובדות, התאוריות והשיטות המקובצות בספרים מקובלים) אל ערמת המלאי הגדלה ללא הרף. אם כך טוען קון, ההיסטוריה של המדע היא רישום לפי סדר הופעתן, הן את ההתווספויות הללו, הבאות זו לאחר זו והן רישום של המכשולים שעיכבו את הצטברותן. ההיסטוריון של המדע, מצטייר אפוא כבעל שתי משימות. מצד אחד עליו לקבוע לגבי התקופה בה הוא עוסק, על ידי מי ומתי בדיוק התגלתה או הומצאה כל עובדה, חוק ותאוריה המדעיים. ומצד אחר עליו לתאר ולהסביר את אוסף הטעויות, המיתוסים והאמונות הטפלות שגרמו להאטת קצב ההצטברות של מרכיבי ספר המדע המודרני. קון כאמור, יוצא כנגד תפיסה זו וטוען: 
תפיסתו של קון הובילה בהכרח לשינוי היסטוריוגרפי. התוצאה של כל הספקות והקשיים האלה היא מהפכה היסטוריוגרפית בחקר המדע.

תקופות פרה־היסטוריות
בזמנים הפרה־היסטוריים, בחברות של ציידים-לקטים שהתקיימו במשך עשרות אלפי שנים, הידע הועבר מדור לדור במסורת בעל פה. אנשי התרבות החקלאית והתעשייתית שנפגשו עם עמים ילידים נוטים לראות בהם בורים ופרימטיבים בגלל מחסור ברכוש ונחיתות טכנולוגית וצבאית. מחקרים אנתרופולגיים מאוחרים יותר גילו כי מדובר בדעה קדומה. דווקא בחברה של ציידים לקטים, המקיימת בדרך כלל גם נדידה תכופה, יש הכרח לצבור ולשמר ידע רב בגלל המגוון הגדול של מזונות, מקומות מחיה וסכנות מצד חיות שונות או מאכלים רעילים. זאת לעומת חקלאים הדרים בישובי קבע וניזונים ממגוון מצומצם יותר של מזונות.

כדי לשמר כמות גדולה של ידע אודות העולם הטבעי ולגבי נורמות התנהגות השתמשו הצידיים לקטים בשזירת הידע בתוך סיפורים, שירים ואומנות. לדוגמה שירה בחרוזים והקפדה על מבנה בתים קבוע, מקלה על זכירה טקסט מסוים כך שלא ישתנה במהלך הדורות. דבר זה מקובל בדתות שונות ברחבי העולם. ההסברים של חברות ציידים לקטים אודות העולם הטבעי מערבבים בדרך כלל הסברים מיסטיים של אנימיזם, היבטים אלה אפשרו לחלק מהציידים לקטים לשמור על מערכות אקולוגיות תקינות שאפשרו קיום חברות למשך זמן רב. באופן דומה נצבר מידע גם על עונות נדידה של בעלי חיים, ידע בתזונה ורפואה ועוד. רוב הידע נצבר בידי זקני החבורה. עם זאת ההסברים המיסטיים שימרו ביחד הן ידע נכון והן אמונות תפלות. כמו כן העברה של מידע דרך סיפורים וללא כתב, הגבילה את כמות הידע וגרמה לעיוותים במידע שנמסר במהלך הדורות.  

בעקבות המהפכה הנאוליתית השתנו חברות האדם, הפכו גדולות, מורכבות והיררכיות יותר וצמחו מחבורות לשבטים ואחר כך לערי-מדינה. בשלבים אלה החלו להופיע דתות היררכיות יותר.  בשלב זה הפכו זקני השבט למעמד של כוהני דת ופקידים שפעלו יחד עם מוסדות של מלוכה על נגידויות, ערי מדינה ובהמשך ממלכות. הידע והמסורת על הטבע, ועל התנהגות אנושית שנשזרו בסיפורי עמים, נשזרו כעת במסורות דתיות על אלים, ודבר זה גם שולב להצדקת המבנה החברתי בכלל ושלטון המלוכה בפרט.   

פיתוח הכתיבה אפשר לצבור ידע ולהעביר אותו מדור לדור בצורה ברורה הרבה יותר. פיתוח החקלאות, הוביל הן להגדלת ייצור המזון, הן לעלייה בגודל האוכלוסייה, ובסך הכל במשך אלפי שנים נוצרה הפחתה בכמות המזון לנפש באופן ממוצע. עם זאת חברות גדולות יותר היו היררכיות יותר ונוצרו שכבות עשירות יותר - מעמדות של פקידים, אומנים, סוחרים, אצולה וכוהני דת שיכלו להשקיע זמן רב יותר בצבירת ידע. כמו כן הידע שימש את המעמדות הולו כדי להבטיח את מעמדם החברתי ואת פרנסתם. 

תרבויות עתיקות רבות אספו מידע אסטרונומי באופן מסודר על ידי תצפיות פשוטות וקיבצו את הכוכבים למזלות שתוארו כחפצים, בעלי חיים ובני אדם. הרישומים העתיקים ביותר שיש לנו של תצפיות אסטרונומיות הם ציורים בני 30,000 שנה שנמצאו על קירות מערות. אם כי הם לא הבינו את המבנה האמיתי של הכוכבים, הוצעו הסברים רבים. בתרבוית המלוכניות והמסורתיות ההנחה הייתה כי הסדר החברתי קבוע מימים ימימה, העולם לא משתנה. הסדר החברתי הקיים שבו המלך ואנשי הכהונה שולטים הוא הסדר החברתי הצודק ביותר והוא נקבע על ידי האל עצמו. בחברות כאלה לא עודדו אנשים לשאול שאלות. טקסטים עתיקים נחשבו נכונים בזכות היותם עתיקים ולכן קרובים יותר להיווצרות העולם בידי האלים. ההסברים על היווצרות העולם או על מבנה הכוכבים הוצגו בדרך כלל כאמיתות ברורות מאליהן, תשובות ידועות שיש לשנן ולהעביר הלאה. לא תאוריות שצריך לנסות לאשש או להפריך. 

עוד בימי הציידים לקטים היו תצפיות רבות על צמחים ובעלי חיים. דבר זה היה חיוני לשם הישרדות. באופן דומה בני אדם עקבו אחר מזג האוויר, האקלים והאסטרונומיה. ידע זה היה חיוני עבור ציידים לקטים שנדדו ואשר היו צריכים לתאם את עונות הנדידה שלהם עם היבטים של מזג האוויר, נדידה של בעלי חיים ועונות ביכורי פירות. שמירה על ארוחות חיים מותאמים לאקולוגיה ולמזג האוויר נשמרו במידה רבה גם בקרב חקלאים שבייתו צמחים ובעלי חיים והיו תלויים בהם למחייתם. חברות חקלאיות מורכבות יותר היו צריכות לשמר ידע גם ביחס לאופן ההיערכות למצבים של בצורת או שיטפון, והן לשמר מבנים חברתיים שיאפשרו הישרדות של השלטון. ידע אסטרונומי ומעקב אחר אורך השנה, היה מתי כדאי לזרוע זרעים כך שיניבו יבול טוב. 

עובדות בסיסיות מסוימות על רפואת צמחים ועל האנטומיה האנושית היו ידועות במקומות מסוימים. נעשה שימוש באלכימיה בתרבויות שונות. ידע על חומרי בנייה, סכרים, ומבנים התפתח ברוב החברות החקלאיות, ידע על מטלורגיה התפשט במרחב אירו-אסיה והוביל לתקופות המכונות התקופה הכלקוליתית, תקופת הברונזה ותקופת הברזל.

 העת העתיקה 
 תחילת המתודה המדעית 
תאלס החי במילטוס שבחוף טורקיה של היום בסביבות שנת 600 לפני הספירה שואל את השאלה המתודית המדעית הראשונה הידועה לנו: "ממה עשוי היקום?". טענתו היא שהעולם עשוי בבסיסו ממים ומהם נוצרו כל התופעות, והבסיס לכך אפשר והוא עקב כך שהקרח המוצק נוצר ממים וכך גם האדים שהם גז. לפי קרל סייגן תאלס אולי שאב חלק מהרעיונות שלו ממסורת בבלית שהכיר, אבל הוא יצר חידוש אחר - הוא הותיר את האלים מחוץ למשוואה. פחות חשוב ההסבר המדויק שלו ויותר העובדה שהוא הסביר את התנהגות העולם באמצעות חוקים פנימיים שטבועים בעולם, ולא באמצעות התערבות של אלים כל-יכולים מבחוץ.

חלק מהפילוסופים שגרו באיי יוון העתיקה (תָאלֵס איש מילֵטוֹס, אנכסימנדרוס, תאודורוס מסמאמוס, אמפדוקלס, דמוקריטוס, אריסטרכוס מסאמוס), רדפו באופן חופשי אחר ידע מדעי, לטענת קרל סייגן הם רצו להנחיל אותו להמונים. דבר זה היה שונה לעומת מלומדים שחיו בחברות היררכיות כמו מסופוממיה שבה קרוא וכתוב היה נחלתם של מעמד חברתי של פקידים וסוד פרנסתם. אמפדוקלס גילה באמצעות התבוננות בכד בעל פיה צרה מלמעלה וחורים מלמטה שאם סותמים את פיית הכד לא ניתן למלא את הכד במים. הוא הסיק מכך שאוויר הוא חומר ולא סתם ריק. דמוקריטוס הצליח למזג ולהבין את העולם בצורה טובה תוך התבססות על לוגיקה ותצפיות. דמוקריטוס הניח כי העולם בנוי אטומים שביניהם יש רווחים או ריק. הוא הסיק גם כי הכוכבים הם שמשות מרוחקות וכי הם מוקפים בכוכבי לכת כמו כדור הארץ.

בהמשך לרעיונות של תאלס נוצרו מספר דיונים לאורך הדורות ביוון, אולי הדיון המדעי הראשון המתועד, שבו נשמעות דעות החולקות עליו של הרקליטוס, פיתגורס, אפלטון ועוד, כאשר בין ההצעות האחרות קיימת הטענה שהעולם עשוי מאוויר, ממספרים, מרעיונות, שהעולם עשוי מחומר בלתי מובחן ואף כי הוא עשוי מאטומים. בשלב זה כבר קיימים מאפיינים מדעיים ברורים כמו העיסוק בשאלות תאורטיות שאין בצידן תועלת כלכלית גלויה לעין, הנכונות של מתדיינים לחלוק זה על זה ואפילו תלמיד מעז לחלוק על רבו, וכן פיתוח שיטות וטיעונים על מנת לבחון זאת ולחפש את האמת העומדת מאחורי הנגלה לעין.

בבסיסו של התהליך עמדו בעיקר אנשים אמידים שזמנם בידם, אנשים שחיו בערי נמל אשר אליהן הגיעו אנשים ודעות וידיעות מתרבויות אחרות, הם נחשפו לאותו ידע שנאסף ונאגר על ידי החכמים של ממלכות דוגמת מצרים ובבל, הידע הזה עורר אותם לחשוב, פתח בפניהם אפשרויות חשיבה חדשות ואפשרויות אלה הן מעבר למה שיכול היה לקרות בארצות מהן הגיע הידע הזה, הם גדלו ביוון העתיקה – סביבה פוליטית פתוחה בה האזרחים היו שותפים בתהליך השלטוני מה שפיתח את הכישורים הרטוריים והלוגיים שלהם, יוון בה הדת לא הייתה קנאית והאנשים היו חופשיים לחשוב באופן פתוח יותר, האלים לא היו בעלי סמכות, הסיפורים עליהם היו לעיתים משעשעים ולא פעם הם השתקפו בהם כקטנוניים וילדותיים, כך שהגיע ידע מכל העולם ולאנשים היה זמן, חופש מחשבתי וחשיבה מפותחת על מנת לקחת אותו צעד אחד הלאה גם לעבר מקומות שנראו כבלתי פרקטיים לחלוטין ולהמציא דרכים חדשות איך לקדם אותו הלאה.

 מדע קדם־ניסויי 
במערב, מהעת העתיקה הקלאסית ועד למהפכה המדעית, מחקר היקום נודע כפילוסופיה טבעית, ואלה שעסקו בו – פילוסופים טבעיים. תחום זה כלל גם כמה שדות לימוד שאינם נחשבים כיום למדעיים. במקרים רבים, לימוד מסודר על העולם הטבעי היה תוצאה ישירה של הדת, לעיתים כפרויקט של קהילה דתית מסוימת.

מאפיין חשוב של המחקר הקדם־מדעי (במערב או במקומות אחרים) היה חוסר המוכנות לעסוק בניסויים. הכיוון של תצפיות והתבוננות עמוקה בטבע הוחל בימי המסורת האיונית אולם נקטע בקרב פילוסופים מאוחרים יותר. עם הזמן עלתה אסכולה חדשה של פילוסופים באזור יוון- זו של פיתגורס, אפלטון, ואריסטו. פיתגורס פיתח את המתמטיקה והגיע להישגים רבים אחרים אבל הוא וממשיכי דרכו רצו במחקר המדעי כחלק מדת מיסטית. הם בזו לניסויים ותצפיות וסגדו למספרים. הם הניחו כי העולם בנוי מ-5 מצולעים ופרסמו ברבים רק 4 יסודו משום שהניחו שהעיסוק הפומבי במצולע החמישי ה"שמימי" מסוכן לאדם הפשוט. כאשר התברר כי יש בעולם מספרים אי-רציונליים כמו שורש שתיים, הם הדחיקו והסתירו את הנושא משום שהדבר פגע באמונה מיסטית שלהם.

אריסטו, אחר מהפילוסופים הטבעיים הפוריים ביותר בעת העתיקה, ערך תצפיות רבות מאוד בטבע, במיוחד לגבי ההרגלים והתכונות של הצמחים והחיות שסביבו. הוא התמקד בחלוקה של הטבע לקטגוריות שונות, והגיע למסקנות שונות לגבי דרך הפעולה של היקום. אריסטו יעץ לצופים בכוכבים לחדול מכך ורק לחשוב עליהם. מסורת זו של לוגיקה טהורה כפרה באמונות רבות של הפילוסופיה האיונית. היא הניחה כי יש הבדל בין גוף לנפש, כי הארץ היא "טמעה" והשמש והכוכבים טהורים, וכי הארץ לא קשורה לכוכבים האחרים. עד למהפכה המדעית, תאוריות אלו מעולם לא נבחנו בניסויים. עד לאותה תקופה, לא השתמשו כמעט בכלי זה. יש שהאמינו כי התנאים המלאכותיים בניסוי אינם יכולים להביא לתוצאות שדרכם יהיה אפשר להבין את העולם הטבעי האמיתי.

ימי הביניים
אירופה והעולם הנוצרי
עם נפילתה של הקיסרות הרומית המערבית, ברוב אירופה נוצר נתק ממצבורי הידע של העבר. אם כי באימפריה הביזנטית עדיין היו מרכזי לימוד באלכסנדריה וקונסטנטינופול, הידע באירופה המערבית היה מרוכז במנזרים עד לפיתוחן של האוניברסיטאות במאות ה־12 וה־13. בתחילה, אוניברסיטאות אלו לימדו רק תאולוגיה, אך אישים כמו רוג'ר בייקון עודדו את לימוד המדעים גם כן. ההוראה המדעית הייתה מבוססת על עותקים מטקסטים עתיקים שנותרו באירופה המערבית, במסגרת האסכולה הידועה כסכולסטית. בתוך העולם הנוצרי הייתה תופעה מוזרה: פילוסופיה יוונית קלאסית (יחד עם אמנות רומית ויוונית, ספרות ואיקונוגרפיה דתית) דוכאה, אך עם זאת גם נשמרה.

המזרח התיכון והאסלאם
במזרח התיכון, הפילוסופיה היוונית קיבלה תמיכה מהח'ליפות הערבית. עם התפשטותו של האסלאם במאה ה־7 וה־8, החלה תקופה של למדנות אסלאמית שנמשכה עד למאה ה־14. עולם הלמדנות הזה נעזר בכמה גורמים. השימוש בשפה אחת, ערבית, אפשרה תקשורת ללא תרגום. הגישה לטקסטים יווניים ורומאיים מהאימפריה הביזנטית יחד עם מקורות הידע ההודיים סיפקו למלומדים האסלאמיים בסיס ידע לבנות עליו. גם החג' – העלייה לרגל השנתית למכה – סייע לשיתוף הפעולה המדעי בכך שהביא אנשים ורעיונות יחד למקום אחד.

בגרסאות האסלאמיות של מתודה מדעית מוקדמת, היה לאתיקה תפקיד חשוב. בתקופה זו פותחו המושגים של ציטוט מסודר ממדענים אחרים וביקורת עמיתים על המחקר. מחקרים קודמים ברפואה, אסטרונומיה ומתמטיקה הביאו לפיתוחה של האלכימיה. במתמטיקה, המלומד הפרסי אבו ג'עפר מחמד אל ח'ואריזמי העניק את שמו למה שהיום קרוי אלגוריתם; המילה אלגברה הגיעה מ"אל־ג'אבר", תחילת הכותרת של אחד מספריו. המתמטיקאי הסביאני אל־בטאני (850–929) תרם לאסטרונומיה ולמתמטיקה, והמלומד הפרסי אל ראזי לכימיה. את פירות המחקרים האלה אפשר לראות בפלדה הדמשקאית ובסוללה הבגדאדית. האלכימיה הערבית העניקה השראה לרוג'ר בייקון, ומאוחר יותר לאייזק ניוטון. באסטרונומיה, אל-בטאני שיפר את המדידות של היפרכוס, שנשמר בתרגום לערבית כ"אלמגסט". אל־בטאני גם שיפר את דיוק המדידה של הנטייה של ציר כדור הארץ.

 תקופת הרנסאנס 
הרנסאנס החל עם הגילוי מחדש של כתביהם של פילוסופים רבים מהעת העתיקה לצד תחייה אינטלקטואלית בכל אירופה. אלה היוו בסיס חשוב למחקר המדעי העתידי. קשר עם העולם המוסלמי בסיציליה וספרד אפשרו לאירופאים גישה לעותקים טובים של יצירות יווניות ורומאיות, וכן לכתביהם של הפילוסופים המוסלמים. תרגומים ופירושים על אריסטו מאת המלומד המוסלמי אברואס (אבן רושד) היו משפיעים ביותר באירופה במאות ה־12 וה־13. כתביו של מרקו פולו, המתארים את מסעותיו באסיה, וכן מסעי הצלב, הביאו להתעניינות מחודשת בגאוגרפיה. מעבר לכל אלה, פיתוחה של מכונת הדפוס בערך ב־1450 אפשרה את הפצתם המהירה של רעיונות חדשים וישנים לאנשים רבים.

 התפתחות המדע המודרני 

המדע המודרני באירופה החל בתקופה של מהפך גדול. לצד ההשפעות של תקופת הרנסאנס, היו אלו גם הרפורמציה הפרוטסטנטית, גילוי אמריקה על ידי כריסטופר קולומבוס, נפילתה של קונסטנטינופול והאינקוויזיציה הספרדית שהביאו לשינויים חברתיים ופוליטיים גדולים. כך נוצרה סביבה מתאימה לאתגור הדוקטרינה המדעית הקיימת. נמצא, כי כתביו של תלמי (באסטרונומיה), גלנוס (רפואה) ואריסטו (פיזיקה) אינם תמיד מתאימים למציאות. לדוגמה, חץ שעף באוויר לאחר שנורה סותר את קביעתו של אריסטו כי מצבו הטבעי של כל דבר הוא להיות במנוחה. במחקריו של וסליוס בגופות מתים נתגלו בעיות עם הראייה של גלנוס באנטומיה.

הרצון להעמיד אמיתות מקובלות בסימן שאלה ולחפש תשובות חדשות, הביא לתקופה של התקדמות מדעית משמעותית, שכיום ידועה בשם המהפכה המדעית. רוב ההיסטוריונים מצביעים על שנת 1543, כאשר הודפס "דה רבוליציוניבוס" (De Revloutionibus Orbium Coelestium; "על תנועתם הסיבובית של גרמי השמיים"), מאת קופרניקוס, כתחילתה של המהפכה הזו. התזה של ספר זה הייתה כי הארץ מסתובבת סביב השמש. את שנת 1687 אפשר לראות כשיאה של התקופה, שכן אז הודפס ספרו של ניוטון, "היסודות המתמטיים של פילוסופיית הטבע" (בלטינית, Philosophiae Naturalis Principia Mathematica).

התקדמויות משמעותיות אחרות נעשו בזמן זה על ידי גליליאו גליליי, כריסטיאן הויגנס, יוהאנס קפלר ובלז פסקל. גם יסודות המתודה המדעית פותחו בזמן זה: צורת המחשבה החדשה הדגישה את הניסוי וההיגיון על פני צורות החשיבה המסורתיות. המחשבה המדעית התבססה מעתה על חוקיות סיבתית מכניסטית וסילקה מושגים כגון 'תכלית' מן ההסבר המדעי. 

המהפכה המדעית מיסדה את המדע כמקור הראשי להתפתחות הידע. במהלך המאה ה-19, המדע נעשה למקצוע מסודר, והוא מוסד בדרכים שימשכו במהלך המאה ה־20, כאשר תפקידו של הידע המדעי נעשה חשוב יותר, ותפס מעמד מרכזי בבניה של מדינות הלאום החדשות.

תחומים חדשים
במהלך המאה ה־20 מספר שדות חדשים ובין תחומיים הופיעו. לימודי תקשורת משלבים מחקר של תקשורת בעלי חיים, תאוריית מידע, שיווק, יחסי ציבור, טלקומוניקציה וסוגים אחרים של תקשורת.

מדעי המחשב, המיוסדים בעיקר על בלשנות תאורטית, מתמטיקה דיסקרטית והנדסת חשמל, חוקרים את המחשוב. תחומים של התמחות צרה יותר כוללים מורכבות חישובית, תכנון מאגרי מידע, רשתות מחשבים, בינה מלאכותית, ותכנון חומרה. מדעי המחשב מספקים את הבסיס התאורטי להנדסת תוכנה.

הנדסת חומרים הוא גם שדה בין תחומי הכולל כימיה, פיזיקה וכמה מההנדסות. הוא חוקר חומרים שונים. מבחינה היסטורית, שורשיו מצויים בתחומי המינרלוגיה, קריסטלוגרפיה ומטלורגיה.

 היסטוריה של תחומי דעת 
מדעים מדויקים
פיזיקה

המהפכה המדעית, שהחלה בערך בשנת 1600, היא גבול נוח בין המחשבה העתיקה לבין הפיזיקה הקלאסית. במאה ה־16 ניקולאי קופרניקוס חידש את המודל ההליוצנטרי של מערכת השמש. לאחר מכן הגיע המודל הראשון של תנועת כוכבי-הלכת בידי יוהאנס קפלר בתחילת המאה ה־17, שם הוא טען כי כוכבי הלכת אינם נעים במסלולים מעגליים אלא במסלולים אליפטיים, כאשר השמש נמצאת באחד מהמוקדים של האליפסה. גם כן בתחילת המאה ה־17, גלילאו גליליי השתמש לראשונה בניסויים על מנת לבדוק תאוריות פזיקיליות. ב־1687, אייזק ניוטון פרסם את הספר "עקרונות מתמטיים של פילוסופיית הטבע", שבו הוא מפרט שתי תאוריות פיזיקליות חשובות: חוקי התנועה של ניוטון, מהם התפתחה המכניקה הקלאסית; וחוק הכבידה האוניברסלי, שמתאר כיצד פועלת הכבידה. המאפיינים של החשמל והמגנטיות נחקרו בידי מייקל פארדיי, גאורג אוהם ואחרים במהלך תחילת המאה ה-19 והביאו לאיחוד שתי התופעות האלו לתאוריה אחת של האלקטרומגנטיות, על ידי ג'יימס קלרק מקסוול ב-1855, המתוארת במשוואות מקסוול.

תחילת המאה ה-20 הביאה למהפכה בפיזיקה. הובהר כי התאוריות של ניוטון אינן תמיד נכונות. מ-1900, פלאנק, איינשטיין, בוהר ואחרים פיתחו תאוריות קוונטיות על מנת להסביר תופעות ניסוייות אנומליות. מכניקת הקוונטים הראתה לא רק שחוקי התנועה של ניוטון אינם נכונים בקנה מידה קטן, אלא אף יותר מכך – תורת היחסות הכללית שאיינשטיין הציע ב־1915, הראתה כי הזמן והחלל אינם קבועים כפי שחשבו עד כה. ב־1925, הייזנברג ושרדינגר ניסחו את מכניקת הקוונטים, שמסבירה את תאוריות הקוונטים שכבר פותחו. תצפיותיו של אדווין האבל ב-1929 שהראו כי מהירותן של הגלקסיות תואמת למרחק שלהן, הביאה להבנה כי היקום מתפשט ולניסוח תאוריית המפץ הגדול בידי ג'ורג' גאמוב.

התפתחויות חשובות נוספות אירעו במהלך מלחמת העולם השנייה, שהביאה לשימוש בראדאר ולפיתוח ושימוש בפצצת האטום. אם כי התהליך החל עם המצאת הציקלוטרון בידי ארנסט לורנס בשנות ה־30, הפיזיקה לאחר המלחמה נכנסה לתקופה המכונה "המדע הגדול", המצריך מכונות ומעבדות עצומות ותקציבים בהתאם, על מנת לבחון את התאוריות החדשות ולהתקדם לחזיתות חדשות. המתקצב העיקרי של הפיזיקה הוא כעת הממשלה, שהכירה בכך כי מחקר "בסיסי" יכול להביא לטכנולוגיות מועילות במישור האזרחי והצבאי. כיום, תורת היחסות הכללית ומכניקת הקוונטים אינן תואמות זו לזו, ונעשים ניסיונות לאחד ביניהם.

כימיה

המבשרת של הכימיה המודרנית הייתה האלכימיה. אפשר לציין את תחילתה של הכימיה בהבדלה בינה ובין האלכימיה על ידי רוברט בויל בספרו "הכימאי הספקן" (1661), אך בדרך כלל מתארכים זאת לגילוי החמצן וחוק שימור המסה בידי אנטואן לבואזיה, שהביא לדחיית תאוריית הפלוגיסטון ב־1783. ב־1803 סיפק ג'ון דלטון הוכחה כי החומר עשוי מאטומים. הוא גם ניסח את חוקי היחסים בין המסות של היסודות. ב־1869, דמיטרי מנדלייב ניסח את טבלת היסודות שלו על בסיס גילוייו של דלטון.

הסינתזה של שתנן בידי פרידריך ווהלר פתחה שדה מחקר חדש בכימיה, ועד סופה של המאה ה-19 מדענים כבר יכלו ליצור באופן מלאכותי מאות תרכובות אורגניות. בסופה של המאה ה־19 החלו לנצל את מאגרי הדלקים של כדור הארץ, לאחר שציד הלווייתנים כבר מוצה. עד המאה ה־20, ייצור שיטתי של חומרים מלאכותיים אפשר אספקה קבועה של מוצרים שסיפקו אנרגיה וחומרים סינתטיים להלבשה, רפואה, ושימוש יומיומי.

במאה ה־20 גם הושג האיחוד בין כימיה לפיזיקה, עם ההסבר של התכונות הכימיות של חומר כתוצאה ממבנה האלקטרונים באטום; ספרו של לינוס פאולינג – "על טבעו של הקשר הכימי" – השתמש במושגים של מכניקת הקוונטים כדי להבין את זוויות הקישור במולקולות מסובכות, מה שהביא בסופו של דבר גם למודל פיזיקלי של מולקולת ה־DNA. באותה שנה, ניסוי מילר-יורי הראה כי ניתן לבנות את היסודות של ה־DNA, חומצות אמינו פשוטות, ממולקולות פשוטות יותר בתהליכים המדמים מצבים בכדור הארץ הקדום.

גאולוגיה

איש האשכולות הסיני, שן קואו (1031–1095) ניסח היפותזה לתהליך היווצרות האדמה: על פי תצפיותיו במאובנים בשכבה גאולוגית בהר הנמצא מאות קילומטרים מהים, הוא הגיע למסקנה כי האדמה נוצרה על ידי בלייה של ההרים ועל ידי ריבוד של סחף.

החיבור על הסלעים מאת תאופרסטוס נחשב לסמכות העליונה במשך כאלף שנים: הפירוש שלו של המאובנים לא נדחה עד למהפכה המדעית. בתחילת המאה ה־18 ז'אן־אטיין גוטאר וניקולה דמארה סיירו בצרפת המרכזית ותיעדו את התצפיות שלהם על מפות גאולוגיות; גוטאר היה הראשון שהחל להבין את המקור הוולקני של חלק זה של צרפת. ג'יימס האטון כתב את ה"תאוריה של האדמה" ב־1788.

ב־1811 פרסמו ז'ורז' קיווייה ואלכסנדר ברוניאר את ההסבר שלהם לגיל כדור הארץ, בעקבות גילוי עצמות פיל בפריז על ידי קיווייה. הם ניסחו את העיקרון של רצף סטרטיגרפי של שכבות. באותה תקופה, ערך ויליאם סמית מחקרים דומים באנגליה וסקוטלנד. בשנת 1827 אישר הספר "עקרונות הגאולוגיה" של צ'ארלס לייל את התאוריות של ג'יימס האטון, והשפיע על מחשבתו של צ'ארלס דרווין.

ההתקדמות המשמעותית ביותר בגאולוגיה של המאה ה־20 הייתה התפתחות של תאוריית טקטוניקת הלוחות בשנות ה-60. תאוריה זו קמה משתי תצפיות גאולוגיות שונות: ההתפשטות של קרקע הים ותנועת היבשות. התאוריה הזו היוותה מהפכה במדעי האדמה.

בוטניקה

אסטרונומיה

התקדמויות באסטרונומיה ובמערכות אופטיות במאה ה־19 הביאו לתצפיות הראשונות באסטרואיד (קרס) ב־1801, ולגילוי של נפטון ב־1846. בשנות ה־40 של המאה ה-19, נצפו הגלקסיות הראשונות על ידי ויליאם פרסון.

ג'ורג' גאמוב, רלף אלפר ורוברט הרמן חישבו כי מסתבר למצוא עדויות למפץ הגדול בטמפרטורת קרינת הרקע של היקום. ב־1964 גילו ארנו פנזיאס ורוברט וילסון כי טמפרטורת קרינת הרקע היא כ־3 קלווין, וכך יצרו את הבסיס לקביעת גילו המשוער של היקום.

סופרנובה 1987A נצפתה בידי אסטרונומים על כדור הארץ הן בעזרת טלסקופים הן בגלאיי נייטרינו. התצפית היוותה ציון דרך בחקר תופעת הסופרנובה, ובתחום הקרוי אסטרונומיית נייטרינו. תחום זה, שמהווה נקודת מפגש בין אסטרונומיה ובין פיזיקת החלקיקים, נמצא כיום בשלבי התפתחות.

ביולוגיה ורפואה
הרופא ההונגרי איגנץ זמלווייס הצליח להפחית באורח ניכר סוג מסוים של מחלה בכך שחייב רופאים לשטוף את ידיהם לפני שהם מיילדים נשים. גילוי זה קדם לתאוריית החיידקים כגורם למחלה. אולם, גילוייו לא הובנו על ידי בני דורו והחלו להיכנס לשימוש רק עם הגילויים של המנתח הבריטי ג'וזף ליסטר, שב־1865 הוכיח עקרונות החיטוי. עבודתו מבוססת על כמה גילויים חשובים מאוד של הביולוג הצרפתי לואי פסטר. הוא הצליח לקשור בין כמה מיקרואורגניזמים לבין מחלה. גילוי זה הביא למהפכה ברפואה. הוא גם המציא את אחת השיטות החשובות ביותר ברפואה המונעת, כשב-1880 הוא ייצר את החיסון לכלבת. פסטר גם המציא את תהליך הפיסטור, על מנת למנוע התפשטות מחלות דרך חלב ומאכלים אחרים.

אחת מהתאוריות החשובות והמשפיעות ביותר בכל המדעים הייתה תאוריית האבולוציה בברירה טבעית שקודמה על ידי המדען הבריטי צ'ארלס דרווין בספרו "מוצא המינים" ב-־1859. התאוריה של דרווין הייתה כי כל ההבדלים בין החיות נוצרים בתהליכים טבעיים במשך תקופות זמן ארוכות, וכי אפילו בני אדם הם פשוט יצורים שהתפתחו כך. המשמעויות של האבולוציה מחוץ לתחומי המדע הטהור זכו הן לתמיכה והן להתנגדות בחלקים שונים של החברה, והשפיעו עמוקות על ההבנה הפופולרית של מקומו של האדם בעולם.

בתחילת המאה ה־20, מחקר התורשה צבר חשיבות לאחר הגילוי מחדש של חוקי התורשה שפותחו בידי הנזיר האוסטרי גרגור מנדל ב־1866. חוקי מנדל היוו את היסודות למחקר הגנטי, שנעשה לשדה מחקר חשוב במדע ובתעשייה. ב־1953 הסבירו ג'יימס ווטסון ופרנסיס קריק את המבנה הבסיסי של ה־DNA, החומר הגנטי שמהווה קוד לכל סוגי החיים. לקראת סוף המאה ה־20, הנדסה גנטית החלה להפוך למעשית, והחל מאמץ בינלאומי רחב היקף למיפוי הגנום האנושי, מאמץ שעשוי לתרום באופן ממשי להתקדמות ברפואה.

מדעי החברה
שימוש מוצלח במתודה המדעית במדעים המדויקים הביא לאימוץ המתודולוגיה הזו על מנת להבין תחומים רבים במדעי החברה.

מדע המדינה
לדיסציפלינה זו יש קבוצה ברורה של נושאים, כגון פילוסופיה של המוסר, פילוסופיה פוליטית, כלכלה פוליטית, היסטוריה ותחומים אחרים העוסקים בקביעות נורמטיביות של מה שצריך להיות, ועם הנחת המאפיינים והתפקידים של צורת השלטון האידיאלית. שורשי הפוליטיקה והמדינה נמצאים בתקופה הפרהיסטורית. בכמעט כל תקופה ואזור גאוגרפי לאורך ההיסטוריה, אנו יכולים למצוא מישהו הלומד ומגביר את ההבנה הפוליטית.

בתרבות המערבית, המחקר של הפוליטיקה נוסד לראשונה ביוון העתיקה. המקורות של הפוליטיקה האירופית עוקבים אחר שורשיהם עוד לפני אפלטון ואריסטו, במיוחד ביצירותיהם של הומר, הסיוד, תוקידידס, קסנופון ואוריפידס. מאוחר יותר, אפלטון ניתח מערכות פוליטיות, הפשיט את הניתוח שלהם ממחקרים ספרותיים והיסטוריים יותר, ויישם גישה שנבין קרוב יותר לפילוסופיה. באופן דומה, אריסטו בנה על ניתוח אפלטון כדי לכלול ראיות אמפיריות-היסטוריות בניתוח שלו.

בלשנות
אף כי תרבויות רבות פיתחו הבנה של התחביר ושל הדקדוק, הבלשנות לא התפתחה כשדה מחקר עצמאי עד לסוף המאה ה־18. הצעה של סר ויליאם ג'ונס כי סנסקריט, פרסית, יוונית, לטינית, גותית וקלטית כולן חולקות בסיס משותף הביאה ללידתה של הבלשנות ההיסטורית. לאחר שתזה זו התפתחה, נעשה ניסיון במהלך המאה ה־19 וה־20 לקטלג ולסדר את כל שפות העולם.

פרסום הספר "קורס בבלשנות כללית", המבוסס על ההרצאות של פרדינן דה־סוסיר, הביא להתפתחות של בלשנות תיאורית. תחום זה, ותנועת הסטרוקטורליזם שנלוותה אליו, גרמו לבלשנות להתמקד יותר בשינויים בתוך השפה במשך הזמן ולא רק בהבדלים בין שפות שונות. נועם חומסקי גיוון עוד את הבלשנות בשנות ה־50 עם פיתוח הבלשנות הגנרטיבית. ניסיון זה בוסס על מודל מתמטי של השפה שאפשר תיאור וחיזוי של הסמנטיקה. תחומים נוספים כגון בלשנות חברתית התפתחו משיתוף פעולה בין בלשנות ותחומים אחרים.

כלכלה
היסודות למדע הכלכלה המודרני פותחו בידי אדם סמית' ב־1776 בספרו "עושר העמים". סמית' ביקר את המרקנטיליזם, ותמך במערכת של סחר חופשי עם חלוקת עבודה. הוא הציע, כי "היד הנעלמה" מבקרת את תהליכי שיווי המשקל והפיתוח במערכות כלכליות גדולות על ידי הרצון לשיפור של כל פרט, אף ללא פיקוח והנהגה מלמעלה. סוג אחר של מחשבה כלכלית, שפותח בידי קרל מרקס היה מבוסס על כך כי הערך של דבר מגיע מהעבודה המושקעת בו. תחת הנחה הזו, הקפיטליזם מיוסד על כך כי המעבידים אינם משלמים את מלוא הערך לעובדים שמייצרים את הרווח. האסכולה האוסטרית סיפקה תגובה מוקדמת לכלכלה המרקסיסטית. אסכולה זו טענה כי הכוח המניע של פיתוח כלכלי הוא היזמות. תאוריה זו מחליפה את תאוריית הערך של מרקס במערכת של היצע וביקוש.

משנות ה־20, ג'ון מיינרד קיינס הביא לחלוקה בין מקרו-כלכלה למיקרו-כלכלה. תחת הכלכלה הקיינסיאנית מגמות מקרוכלכליות יכולות לגבור על בחירות כלכליות שנעשו על ידי היחיד. על ממשלות להביא לביקושים גדולים למוצרים על מנת לעודד פיתוח כלכלי.

לאחר מלחמת העולם השנייה, מילטון פרידמן יצר את המושג מוניטריזם. פרידמן התמקד בשימוש בתאוריית ההיצע והביקוש של הכסף כשיטה לשליטה על הפעילות הכלכלית. בשנות ה-70 רעיונות אלה יושמו בכלכלה שתומכת בהורדת מסים על מנת להגדיל את כמות הכסף החופשי לגידול כלכלי.

אסכולות כלכליות מודרניות אחרות הן הכלכלה הקלאסית החדשה – המדגישה את המיקרו-כלכלה כבסיס לגידול מקרו-כלכלי, והקיינסיאנית החדשה – שמסבירה כיצד חוסר יעילות של השוק מצריך התערבות של בנק מרכזי או ממשלה.

פסיכולוגיה
את נקודת ההתחלה של הפסיכולוגיה כמדע ניתן לראות בסוף המאה ה-19. לרוב רואים את שנת 1879 כשנה שבה החלה הפסיכולוגיה להיות לשדה מחקר נפרד, מכיוון שבאותה השנה וילהלם וונדט ייסד את המעבדה הראשונה שנועדה במיוחד למחקר פסיכולוגי (בלייפציג). חוקרים מוקדמים חשובים אחרים הם הרמן אבינגהאוס (מחלוצי מחקר הזיכרון), איוואן פבלוב (שגילה את תהליך הלמידה של ההתניה הקלאסית), וזיגמונד פרויד. ההשפעה של פרויד הייתה עצומה, אם כי יותר כסמל תרבות מאשר ככוח בפסיכולוגיה המדעית. התאוריות של פרויד טענו כי באדם ישנם דחפים לא-מודעים אינסטקטיביים, וכי ה"עצמי" קיים כקרב תמידי בין הרצונות והציוויים של חלקי הנפש – האגו, הסופראגו והאיד.

במאה ה־20 נדחו התאוריות של פרויד כלא מדעיות, וכתגובה לגישה המופשטת לנפש של אדוארד טיצ'נר. התפתחות זו הובילה לניסוח הביהביוריזם על ידי ג'ון ב. ווטסון, גישה שנעשתה מוכרת יותר כגישתו של ב. פ. סקינר. הביהייביוריזם הציע כי יש להגביל את הפסיכולוגיה רק להתנהגות נצפית, מכיוון שאותה ניתן לכמת ולמדוד באופן ברור. הבנה מדעית של ה"נפש" נחשבה למטפיזית מדי, ולכן בלתי אפשרית. בעשורים הראשונים של המאה ה־20 עלתה גישה בין-תחומית חדשה לחקר הפסיכולוגיה האנושית, הידועה כמדעים קוגניטיביים. המדע הקוגניטיבי שוב מחשיב את הנפש למושא למחקר, בעזרת הכלים של הפסיכולוגיה ההתפתחותית, בלשנות, מדעי המחשב, פילוסופיה ונוירוביולוגיה. שיטת מחקר חדשה זו טענה כי הבנה מעמיקה של הנפש האנושית היא דבר אפשרי, וכי ניתן יהיה ליישם הבנה כזו גם בתחומים אחרים, כגון בינה מלאכותית.

סוציולוגיה

הסוציולוגיה כמדע התפתחה בתחילת המאה ה־19 כתגובה אקדמית לאתגר המודרניות: העולם נעשה קטן יותר ויותר מאוחד, ואילו אופן החוויה של אנשים את העולם נעשה יותר מבוזר ומנותק. המטרה של סוציולוגים רבים, ובייחוד של אמיל דורקהיים, הייתה בסטרוקטורליזם, או בניסיון להבין מה מחזיק קבוצות חברתיות יחד, ולפתח "תרופה" להתפרקות חברתית. מקס ובר התייחס למודרניזציה בעזרת מושג הרציונליזציה, שהוא האמין כי תכלא אנשים ב"כלוב ברזל" של מחשבה רציונלית הבנויה סביב מטרות. ישנם סוציולוגים מוקדמים, כגון גאורג זימל ודו־בוואה, שהעדיפו לנתח את החברה בעזרת קנה מידה קטן יותר. שיטת המיקרו הזו הייתה חשובה בעיקר בסוציולוגיה האמריקאית המוקדמת, שם התאוריות של ג'ורג' הרברט מיד ותלמידו הרברט בלומר הביאו לגישה בסוציולוגיה הידועה כאינטראקציוניזם סימבולי.

בסוציולוגיה בארצות הברית בשנות ה־40 וה־50 הלכו החוקרים בדרכו של טלקוט פרסונס, שכהרחבה של דורקהיים חשב כי ההיבטים של החברה שמביאים לאינטגרציה מבנית הם לפיכך "פונקציונליים". הגישה הזו למחשבה הסוציולוגית כונתה פונקציונליזם נורמטיבי או פונקציונליזם סטרוקטורלי. אף שגם בשנות ה־50 סוציולוגים כמו ס. רייט מילס התנגד לגישתו, רק בשנות ה־60 החלו לפקפק בה רבים. מספר סוציולוגים טענו כי הגישה הזו מהווה הצדקה לחוסר שוויון הקיים בסטטוס קוו, ופיתחו את תאוריית הקונפליקט כתגובה לה. כשהם מקבלים השראה מקרל מרקס ומסוציולוגים אירופאים רבים, מצדדי גישת הקונפליקט החברתי רואים את החברה כזירת מאבק, עם קבוצות שונות שמתחרות ביניהן על משאבים. גם אינטראקציוניזם סימבולי נעשה לנקודה מרכזית במחשבה הסוציולוגית. ארווינג גופמן ראה אינטראקציות חברתיות כהצגה, שהיחידים מתכוננים אליה, ומנסים להשפיע על הקהל שלהם ולהרשים אותו. אם כי שלוש התאוריות האלה הן עדיין המרכזיות ביותר בסוציולוגיה, קיימות רבות אחרות.

אנתרופולוגיה

 ראו גם 

 התפתחות המדע בעת העתיקה
 פילוסופיית ימי הביניים
 נשים במדע
 מדע ומגדר

 לקריאה נוספת 
 ג'ון גריבין, היסטוריה של המדע: 1543 - 2001, (תרגום מאנגלית: דפנה לוי), תל אביב: ספרי עליית הגג וידיעות אחרונות - ספרי חמד, 2010.
 ויליאם ביינום, היסטוריה של המדע לצעירים מכל הגילים, תל אביב: ספרי עליית הגג, 2016.

קישורים חיצוניים

 ההיסטוריה של המדע והקשר שלו לאומנות - הרצאה מוקלטת מתוך הפודקאסט 'פה ושם בארץ ישראל' בהגשת יפתח מזור
 כתבות ומאמרים על ההיסטוריה של מדע, מתוך בלוג "הספרנים" של הספרייה הלאומית.

 באהלי שם - האם חז"ל והראשונים קיבלו את עקרונות המדע היווני

 הערות שוליים 

*
קטגוריה:מדע