Doğa bilimleri

Doğa bilimleri, gözlem ve deneylerden elde edilen ampirik kanıtlara dayalı olarak doğal olayların tanımlanması, anlaşılması ve tahmin edilmesiyle ilgilenen bilim dallarından biridir. Akran değerlendirmesi ve bulguların tekrarlanabilirliği gibi mekanizmalar, bilimsel ilerlemelerin geçerliliğini sağlamaya çalışmak için kullanılır.

Doğa bilimleri iki ana dala ayrılabilir: yaşam bilimleri ve fizik bilimleri. Yaşam bilimi alternatif olarak biyoloji olarak bilinir ve fizik bilimi alt dallara ayrılır: fizik, kimya, yer bilimleri ve astronomi. Doğa bilimlerinin bu dalları daha da özelleşmiş dallara (alanlar olarak da bilinir) ayrılabilir. Deneysel bilimler olarak doğa bilimleri, matematik ve mantık gibi formal bilimlerin araçlarını kullanır ve doğa hakkındaki bilgileri "doğa yasalarının" açık ifadeleri olarak açıklanabilecek ölçümlere dönüştürür.

Modern doğa bilimi, doğa felsefesine yönelik daha klasik yaklaşımların yerini almıştır. Galileo, Kepler, Descartes, Bacon ve Newton daha matematiksel ve daha deneysel yaklaşımları metodik bir şekilde kullanmanın faydalarını tartışmışlardır. Yine de, genellikle göz ardı edilen felsefi perspektifler, konjektürler ve ön kabuller doğa bilimlerinde gerekli olmaya devam etmektedir. Keşif bilimi de dahil olmak üzere sistematik veri toplama, 16. yüzyılda bitkilerin, hayvanların, minerallerin vb. tanımlanması ve sınıflandırılmasıyla ortaya çıkan doğa tarihinin yerini almıştır. Günümüzde "doğa tarihi" popüler kitlelere yönelik gözlemsel açıklamaları akla getirmektedir.

 Kriterler 

Bilim felsefecileri, Karl Popper'ın tartışmalı yanlışlanabilirlik kriteri de dahil olmak üzere, bilimsel çabaları bilimsel olmayanlardan ayırt etmelerine yardımcı olacak çeşitli kriterler önermişlerdir. Geçerlilik, doğruluk ve akran değerlendirmesi ve bulguların tekrarlanabilirliği gibi kalite kontrolü, günümüzün küresel bilim camiasında en çok saygı duyulan kriterler arasındadır.

Doğa bilimlerinde, imkansızlık iddiaları, tartışılamayacak derecede kanıtlanmış olarak kabul edilmek yerine, ezici bir olasılıkla kabul görmeye başlar. Bu güçlü kabulün temelinde, bir şeyin gerçekleşmediğine dair kapsamlı kanıtların, varsayımları mantıksal olarak bir şeyin imkansız olduğu sonucuna götüren, tahminlerde bulunmada çok başarılı olan temel bir teori ile birleşmesi yatar. Doğa bilimlerinde bir imkansızlık iddiası asla kesin olarak kanıtlanamazken, tek bir karşı örneğin gözlemlenmesiyle çürütülebilir. Böyle bir karşı örnek, imkansızlığı ima eden teorinin altında yatan varsayımların yeniden incelenmesini gerektirecektir.

 Doğa bilimlerinin dalları 

 Biyoloji 

küçükresim| Hücre döngüsünün farklı aşamalarındaki soğan (Allium) hücreleri. Bir 'organizmada' büyüme, hücre döngüsü düzenlenerek dikkatlice kontrol edilir.
Bu alan, canlı organizmalarla ilgili olguları inceleyen çeşitli disiplinleri kapsar. Çalışma ölçeği, alt bileşen biyofizikten karmaşık ekolojilere kadar değişebilir. Biyoloji, organizmaların özellikleri, sınıflandırılması ve davranışlarının yanı sıra türlerin nasıl oluştuğu ve birbirleriyle ve çevreyle olan etkileşimleriyle ilgilenir.

Biyolojinin botanik, zooloji ve tıp alanları uygarlığın ilk dönemlerine kadar uzanırken, mikrobiyoloji 17. yüzyılda mikroskobun icadıyla ortaya çıkmıştır. Ancak biyolojinin birleşik bir bilim haline gelmesi 19. yüzyıla kadar gerçekleşmemiştir. Bilim insanları tüm canlılar arasındaki ortak noktaları keşfettikten sonra, bunların en iyi şekilde bir bütün olarak incelenebileceğine karar verildi.

Biyolojideki bazı önemli gelişmeler genetiğin keşfi, doğal seçilim yoluyla evrim, hastalıkların mikrop teorisi ve kimya ve fizik tekniklerinin hücre veya organik molekül düzeyinde uygulanmasıdır.

Modern biyoloji, organizma türüne ve incelenen ölçeğe göre alt disiplinlere ayrılır. Moleküler biyoloji yaşamın temel kimyasını incelerken, hücresel biyoloji tüm yaşamın temel yapı taşı olan hücrenin incelenmesidir. Daha yüksek bir seviyede, anatomi ve fizyoloji bir organizmanın iç yapılarına ve işlevlerine bakarken, ekoloji çeşitli organizmaların birbirleriyle nasıl ilişki kurduğuna bakar.

 Yer bilimleri 

Yer bilimleri; jeoloji, coğrafya, jeofizik, jeokimya, klimatoloji, buzul bilimi, hidroloji, meteoroloji ve oşinografi dahil olmak üzere Dünya gezegeniyle ilgili bilimler için kullanılan geniş kapsamlı bir terimdir.

Madencilik ve değerli taşlar uygarlık tarihi boyunca insanların ilgi alanı olmuş olsa da ilgili ekonomik jeoloji ve mineraloji bilimlerinin gelişimi 18. yüzyıla kadar gerçekleşmemiştir. Yeryüzü çalışmaları, özellikle de paleontoloji, 19. yüzyılda çiçek açmıştır. Jeofizik gibi diğer disiplinlerin 20. yüzyılda büyümesi, 1960'larda levha tektoniği teorisinin gelişmesine yol açmış ve bu da evrim teorisinin biyoloji üzerinde yarattığı etkiye benzer bir etkiyi yer bilimleri üzerinde yaratmıştır. Günümüzde yer bilimleri petrol ve mineral kaynakları, iklim araştırmaları ve çevresel değerlendirme ve iyileştirme ile yakından bağlantılıdır.

 Atmosfer bilimi 

Bazen yer bilimleri ile birlikte düşünülse de kavram, teknik ve uygulamalarının bağımsız gelişimi ve kanatları altında çok çeşitli alt disiplinler barındırması nedeniyle atmosfer bilimi de ayrı bir doğa bilimi dalı olarak kabul edilmektedir. Bu alan, yer seviyesinden uzayın sınırına kadar atmosferin farklı katmanlarının özelliklerini inceler. Çalışmanın zaman ölçeği de günden yüzyıla kadar değişir. Bazen bu alan, dünya dışındaki gezegenlerdeki iklim modellerinin incelenmesini de içerir.

 Oşinografi 

Okyanuslarla ilgili ciddi çalışmalar 20. yüzyılın başlarından ortalarına kadar olan dönemde başlamıştır. Bir doğa bilimi alanı olarak nispeten gençtir, ancak bağımsız programlar bu konuda uzmanlıklar sunmaktadır. Alanın yer bilimleri, disiplinler arası bilimler veya kendi başına ayrı bir alan olarak kategorize edilmesi konusunda bazı tartışmalar devam etse de, alandaki modern çalışanların çoğu, kendi paradigmaları ve uygulamaları olacak şekilde olgunlaştığı konusunda hemfikirdir.

 Gezegen bilimi 

Gezegen bilimi veya planetoloji, Dünya gibi karasal gezegenleri ve gaz devleri gibi diğer gezegen türlerini ve uydular, asteroitler ve kuyruklu yıldızlar gibi diğer gök cisimlerini içeren gezegenlerin bilimsel çalışmasıdır. Bu büyük ölçüde Güneş Sistemi'ni içerir, ancak son zamanlarda ötegezegenlere, özellikle de karasal ötegezegenlere doğru genişlemeye başlamıştır. Mikrometeoroidlerden gaz devlerine kadar uzanan çeşitli nesneleri, bileşimlerini, hareketlerini, oluşumlarını, birbirleriyle ilişkilerini ve geçmişlerini belirlemek amacıyla araştırır. Gezegen bilimi, astronomi ve yer bilimlerinden kaynaklanan ve şu anda gezegen jeolojisi, kozmokimya, atmosfer bilimi, fizik, oşinografi, hidroloji, teorik gezegenoloji, buzul bilimi ve ötegezegenoloji gibi çok sayıda alanı kapsayan disiplinler arası bir alandır. İlgili alanlar, Güneş'in Güneş Sistemi'ndeki cisimler üzerindeki etkisini inceleyen uzay fiziği ve astrobiyolojiyi kapsamaktadır.

Gezegen bilimi birbiriyle bağlantılı gözlemsel ve teorik dallardan oluşur. Gözlemsel araştırma, öncelikle uzaktan algılamayı kullanan robotik uzay aracı misyonları aracılığıyla uzay keşfi ve Dünya merkezli laboratuvarlarda yürütülen karşılaştırmalı deneysel çalışmaların bir kombinasyonunu gerektirir. Teorik yönü ise kapsamlı matematiksel modelleme ve bilgisayar simülasyonunu içerir.

Gezegen bilimciler genellikle üniversitelerin astronomi, fizik veya yer bilimleri bölümlerinde veya araştırma merkezlerinde yer alırlar. Bununla birlikte, dünya çapında özel gezegen bilimi enstitüleri de vardır. Genel olarak, gezegen bilimi alanında kariyer yapmak isteyen kişiler yer bilimleri, astronomi, astrofizik, jeofizik veya fizik alanlarından birinde yüksek lisans düzeyinde eğitim alırlar. Daha sonra araştırmalarını gezegen bilimi disiplini içinde yoğunlaştırırlar. Her yıl büyük konferanslar düzenlenir ve çok sayıda hakemli dergi gezegen bilimindeki çeşitli araştırma ilgi alanlarına hitap eder. Bazı gezegen bilimciler özel araştırma merkezleri tarafından istihdam edilir ve sıklıkla ortak araştırma girişimlerinde bulunurlar.

 Kimya 

küçükresim| Kafein molekülünün bu yapısal formülü, atomların nasıl düzenlendiğinin grafiksel bir gösterimini göstermektedir.
Maddenin atomik ve moleküler ölçekteki bilimsel çalışmasını oluşturan kimya, öncelikle gazlar, moleküller, kristaller ve metaller gibi atom koleksiyonlarıyla ilgilenir. Bu materyallerin bileşimi, istatistiksel özellikleri, dönüşümleri ve reaksiyonları incelenir. Kimya ayrıca, daha büyük ölçekli uygulamalarda kullanılmak üzere tek tek atomların ve moleküllerin özelliklerini ve etkileşimlerini anlamayı da içerir.

Kimyasal süreçlerin çoğu, malzemelerin manipülasyonu için bir dizi (genellikle iyi test edilmiş) teknik ve altta yatan süreçlerin anlaşılması kullanılarak doğrudan bir laboratuvarda incelenebilir. Kimya, diğer doğa bilimlerini birbirine bağlamadaki rolü nedeniyle genellikle "merkezi bilim" olarak adlandırılır.

Kimyadaki ilk deneylerin kökleri, mistisizm ile fiziksel deneyleri birleştiren bir inançlar bütünü olan simya sistemine dayanıyordu. Kimya bilimi, gazları keşfeden Robert Boyle ve kütlenin korunumu teorisini geliştiren Antoine Lavoisier'in çalışmalarıyla gelişmeye başladı.

Kimyasal elementlerin keşfi ve atom teorisi bu bilimi sistematik hale getirmeye başladı ve araştırmacılar maddenin halleri, iyonlar, kimyasal bağlar ve kimyasal reaksiyonlar hakkında temel bir anlayış geliştirdiler. Bu bilimin başarısı, şu anda dünya ekonomisinde önemli bir rol oynayan tamamlayıcı bir kimya endüstrisine yol açtı.

 Fizik 

küçükresim| Hidrojen atomunun orbitalleri, bir protona bağlı bir elektronun olasılık dağılımlarının tanımlarıdır. Bunların matematiksel tanımları, fiziğin önemli bir dalı olan kuantum mekaniğindeki standart problemlerdir.
Fizik, evrenin temel bileşenlerinin, birbirleri üzerinde uyguladıkları kuvvetlerin ve etkileşimlerin ve bu etkileşimlerin ürettiği sonuçların incelenmesini içerir. Genel olarak, fizik temel bilim olarak kabul edilir, çünkü diğer tüm doğa bilimleri bu alanın ilke ve yasalarını kullanır ve bunlara uyar. Fizik, ilkeleri formüle etmek ve nicelleştirmek için mantıksal çerçeve olarak büyük ölçüde matematiğe dayanır.

Evrenin ilkelerinin incelenmesi uzun bir geçmişe sahiptir ve büyük ölçüde doğrudan gözlem ve deneylerden kaynaklanmaktadır. Evreni yöneten yasalara ilişkin teorilerin formülasyonu, çok erken dönemlerden itibaren fizik çalışmalarının merkezinde yer almış, felsefe giderek yerini doğrulama kaynağı olarak sistematik, nicel deneysel testlere ve gözleme bırakmıştır. Fizikteki önemli tarihsel gelişmeler arasında Isaac Newton'un evrensel çekim teorisi ve klasik mekanik, elektriğin anlaşılması ve manyetizma ile ilişkisi, Einstein'ın özel ve genel görelilik teorileri, termodinamiğin gelişimi ve atomik ve atomaltı fiziğin kuantum mekanik modeli yer almaktadır.

Fizik alanı son derece geniştir ve kuantum mekaniği ve teorik fizik, uygulamalı fizik ve optik gibi çeşitli çalışmaları içerebilir. Modern fizik giderek uzmanlaşmakta, araştırmacılar Isaac Newton, Albert Einstein ve Lev Landau gibi birden fazla alanda çalışan "evrenselciler" olmak yerine belirli bir alana odaklanma eğilimi göstermektedir.

 Astronomi 

Astronomi, gök cisimlerini ve olaylarını inceleyen bir doğa bilimidir. İlgi çeken nesneler arasında gezegenler, uydular, yıldızlar, bulutsular, galaksiler ve kuyruklu yıldızlar yer alır. Astronomi, evrende Dünya atmosferinin ötesindeki her şeyin incelenmesidir. Buna çıplak gözle görebildiğimiz nesneler de dahildir. Astronomi en eski bilimlerden biridir.

İlk uygarlıkların astronomları gece gökyüzünde metodik gözlemler yapmışlardır ve çok daha eski dönemlere ait astronomik eserler bulunmuştur. İki tür astronomi vardır: gözlemsel astronomi ve teorik astronomi. Gözlemsel astronomi, temel olarak fiziğin temel ilkelerini kullanarak veri elde etmeye ve analiz etmeye odaklanırken, Teorik astronomi astronomik nesneleri ve olayları tanımlamak için bilgisayar veya analitik modellerin geliştirilmesine yöneliktir.
küçükresim| Apollo 11'in Ay'ın uzak tarafındaki Daedalus kraterinin bu görüntüsü gibi, Güneş Sistemi içindeki uzak yerleri görüntülemek için mürettebatsız ve mürettebatlı uzay aracı görevleri kullanılmıştır.
Bu disiplin, Dünya atmosferi dışında oluşan gök cisimlerinin ve olaylarının bilimidir. Evrenin oluşumu ve gelişiminin yanı sıra gök cisimlerinin evrimi, fiziği, kimyası, meteorolojisi, jeolojisi ve hareketi ile ilgilenir.

Astronomi, yıldızların, gezegenlerin ve kuyruklu yıldızların incelenmesini, çalışılmasını ve modellenmesini içerir. Gök bilimciler tarafından kullanılan bilgilerin çoğu uzaktan gözlem yoluyla toplanır, ancak göksel olayların bazı laboratuvar yeniden üretimi gerçekleştirilmiştir (yıldızlararası ortamın moleküler kimyası gibi). Fizik ve yer bilimlerinin bazı alanları ile önemli ölçüde örtüşmektedir. Astrofizik, gezegen bilimi ve kozmoloji gibi disiplinler arası alanların yanı sıra uzay fiziği ve astrokimya gibi müttefik disiplinler de vardır.

Göksel özelliklerin ve fenomenlerin incelenmesinin kökenleri antik çağlara kadar uzanırken, bu alanın bilimsel metodolojisi 17. yüzyılın ortalarında gelişmeye başlamıştır. Kilit faktörlerden biri Galileo'nun gece gökyüzünü daha detaylı incelemek için teleskopu kullanmasıydı.

Astronominin matematiksel olarak ele alınması, Newton'un gök mekaniği ve kütleçekim kanunlarını geliştirmesiyle başlamış olsa da Kepler gibi astronomların daha önceki çalışmaları tarafından tetiklenmiştir. 19. yüzyıla gelindiğinde astronomi, spektroskop ve fotoğraf gibi aletlerin yanı sıra çok daha gelişmiş teleskoplar ve profesyonel gözlemevlerinin kurulmasıyla resmi bir bilim haline gelmiştir.

 Disiplinlerarası çalışmalar 
Doğa bilimleri disiplinleri arasındaki ayrımlar her zaman keskin değildir ve birçok disiplinler arası alanı paylaşırlar. Fizik; astrofizik, jeofizik, kimyasal fizik ve biyofizik ile temsil edildiği üzere diğer doğa bilimlerinde önemli bir rol oynamaktadır. Benzer şekilde kimya da biyokimya, fiziksel kimya, jeokimya ve astrokimya gibi alanlarla temsil edilmektedir.

Birden fazla doğa biliminden yararlanan bilimsel bir disiplinin özel bir örneği çevre bilimidir. Bu alan, çevrenin fiziksel, kimyasal, jeolojik ve biyolojik bileşenlerinin etkileşimlerini, özellikle de insan faaliyetlerinin biyoçeşitlilik ve sürdürülebilirlik üzerindeki etkilerini inceler. Bu bilim dalı aynı zamanda ekonomi, hukuk ve sosyal bilimler gibi diğer alanların uzmanlıklarından da faydalanmaktadır.

Karşılaştırılabilir bir disiplin olan oşinografi de benzer genişlikte bilimsel disiplinlerden faydalanmaktadır. Oşinografi, fiziksel oşinografi ve deniz biyolojisi gibi daha uzmanlaşmış çapraz disiplinler olarak alt kategorilere ayrılır. Deniz ekosistemi çok büyük ve çeşitli olduğundan, deniz biyolojisi de belirli türlerdeki uzmanlıklar da dahil olmak üzere birçok alt alana ayrılmıştır.

Ayrıca, ele aldıkları sorunların doğası gereği uzmanlaşmaya ters düşen güçlü akımlara sahip disiplinler arası alanların bir alt kümesi de vardır. Başka bir deyişle: Bazı bütünleştirici uygulama alanlarında, birden fazla alandaki uzmanlar en çok diyalogun önemli bir parçasıdır. Bu tür bütünleştirici alanlara örnek olarak nanobilim, astrobiyoloji ve karmaşık sistem bilişimi verilebilir.

 Malzeme bilimi 

küçükresim|Dört yüzlü olarak temsil edilen malzeme paradigması
Malzeme bilimi, maddenin ve özelliklerinin incelenmesinin yanı sıra yeni malzemelerin keşfi ve tasarımı ile ilgilenen nispeten yeni, disiplinler arası bir alandır. Başlangıçta metalurji alanında geliştirilen malzeme ve katıların özelliklerinin incelenmesi artık tüm malzemeleri kapsayacak şekilde genişlemiştir. Bu alan, metaller, seramikler, yapay polimerler ve diğerleri dahil olmak üzere malzemelerin kimyasını, fiziğini ve mühendislik uygulamalarını kapsar. Alanın özü, malzemelerin yapısı ile özelliklerini ilişkilendirmekle ilgilidir.

Bilim ve mühendislik alanındaki araştırmaların ön saflarında yer almaktadır. Adli mühendisliğin (arızalanan veya amaçlandığı gibi çalışmayan veya işlev görmeyen, kişisel yaralanmalara veya maddi hasara neden olan malzemelerin, ürünlerin, yapıların veya bileşenlerin araştırılması) ve arıza analizinin önemli bir parçasıdır; ikincisi, örneğin çeşitli havacılık kazalarının nedenini anlamanın anahtarıdır. Günümüzde karşılaşılan en acil bilimsel sorunların çoğu, mevcut malzemelerin sınırlamalarından kaynaklanmaktadır ve sonuç olarak, bu alandaki atılımların teknolojinin geleceği üzerinde önemli bir etkisi olması muhtemeldir.

Malzeme biliminin temeli, malzemelerin yapısını incelemeyi ve bunları özellikleriyle ilişkilendirmeyi içerir. Bir malzeme bilimci bu yapı-özellik korelasyonunu öğrendikten sonra, belirli bir uygulamada bir malzemenin göreceli performansını incelemeye devam edebilir. Bir malzemenin yapısının ve dolayısıyla özelliklerinin başlıca belirleyicileri, onu oluşturan kimyasal elementler ve nihai formuna nasıl işlendiğidir. Bu özellikler birlikte ele alındığında ve termodinamik ve kinetik yasaları aracılığıyla ilişkilendirildiğinde, bir malzemenin mikroyapısını ve dolayısıyla özelliklerini yönetir.

 Tarihçe 

Bazı akademisyenler doğa bilimlerinin kökenini, doğal dünyayı anlamanın hayatta kalmak için gerekli olduğu okuryazarlık öncesi insan toplumlarına kadar götürmektedir. İnsanlar hayvanların davranışlarını ve bitkilerin gıda ve ilaç olarak yararlılığını gözlemlemiş ve bu bilgileri nesilden nesile aktarmışlardır. Bu ilkel anlayışlar MÖ 3500 ila 3000 yıllarında Mezopotamya ve Eski Mısır kültürlerinde yerini daha resmi bir sorgulamaya bırakmış ve doğa bilimlerinin öncüsü olan doğa felsefesinin bilinen ilk yazılı kanıtları ortaya çıkmıştır. Yazılar astronomi, matematik ve fiziksel dünyanın diğer yönlerine ilgi gösterse de, doğanın işleyişine dair sorgulamanın nihai amacı her durumda bilimsel değil dini ya da mitolojikti.

Taocu simyacıların ve filozofların yaşamı uzatmak ve hastalıkları iyileştirmek için iksirler denediği Antik Çin'de de bir bilimsel araştırma geleneği ortaya çıkmıştır. Yin ve yang'a ya da doğadaki zıt unsurlara odaklandılar; yin dişilik ve soğuklukla ilişkilendirilirken, yang erkeklik ve sıcaklıkla ilişkilendirildi. Beş evre - ateş, toprak, metal, ahşap ve su - doğadaki dönüşümlerin bir döngüsünü tanımlıyordu. Su oduna dönüşüyor, odun da yandığında ateşe dönüşüyordu. Ateşin bıraktığı küller ise topraktı. Çinli filozoflar ve doktorlar bu ilkeleri kullanarak insan anatomisini araştırmış, organları ağırlıklı olarak yin veya yang olarak nitelendirmiş ve Batı'da kabul görmesinden yüzyıllar önce nabız, kalp ve vücuttaki kan akışı arasındaki ilişkiyi anlamışlardır.

İndus Nehri çevresindeki Eski Hint kültürlerinin doğayı nasıl anladıklarına dair günümüze çok az kanıt ulaşmıştır, ancak bu kültürlerin bazı bakış açıları kutsal Hindu metinleri olan Vedalar'da yansıtılmış olabilir. Bu metinler, sürekli genişleyen ve sürekli olarak yeniden dönüştürülen ve yeniden biçimlendirilen bir evren anlayışını ortaya koymaktadır. Ayurveda geleneğindeki cerrahlar sağlık ve hastalığı üç mizacın birleşimi olarak görüyorlardı: rüzgâr, safra ve balgam. Sağlıklı bir yaşam bu hümörler arasındaki dengenin bir sonucuydu. Ayurvedik düşüncede beden beş elementten oluşuyordu: toprak, su, ateş, rüzgâr ve uzay. Ayurvedik cerrahlar karmaşık ameliyatlar gerçekleştirir ve insan anatomisi hakkında ayrıntılı bir anlayış geliştirirlerdi.

Antik Yunan kültüründeki Sokrates öncesi filozoflar, her ne kadar büyü ve mitoloji unsurları varlığını sürdürse de, MÖ 600-400 yılları arasında doğa felsefesini doğadaki neden ve sonuçlarla ilgili doğrudan sorgulamaya bir adım daha yaklaştırmışlardır. Depremler ve tutulmalar gibi doğa olayları, öfkeli tanrılara atfedilmek yerine giderek artan bir şekilde doğanın kendisi bağlamında açıklanmaya başlanmıştır. MÖ 625-546 yılları arasında yaşamış olan ilk filozoflardan Miletoslu Thales, depremleri dünyanın su üzerinde yüzdüğü ve suyun doğadaki temel unsur olduğu teorisiyle açıklamıştır. MÖ 5. yüzyılda Leukippos, dünyanın temel bölünmez parçacıklardan oluştuğu fikri olan atomculuğun ilk temsilcilerinden biriydi. Pisagor matematikteki Yunan yeniliklerini astronomiye uygulamış ve dünyanın küresel olduğunu öne sürmüştür.

 Aristotelesçi doğa felsefesi (MÖ 400-MS 1100) 

sol|küçükresim| Aristoteles'in kalıtım görüşü, vücut sıvılarının hareket kalıplarının ebeveynlerden çocuğa ve Aristotelesçi formun babadan çocuğa aktarılmasının bir modeli olarak
Daha sonraki Sokratik ve Platonik düşünce etik, ahlak ve sanat üzerine odaklanmış ve fiziksel dünyanın araştırılmasına girişmemiştir. Platon, Sokrates öncesi düşünürleri materyalist ve din karşıtı olmakla eleştirmiştir. Ancak Platon'un öğrencisi olan ve MÖ 384 ila 322 yılları arasında yaşamış olan Aristoteles, felsefesinde doğal dünyaya daha fazla önem vermiştir. Hayvanların Tarihi Üzerine adlı eserinde, aralarında vatoz, kedi balığı ve arının da bulunduğu 110 türün iç işleyişini anlatmıştır. Yumurtaları kırıp açarak ve gelişimin çeşitli aşamalarında gözlemleyerek civciv embriyolarını incelemiştir. Aristoteles'in çalışmaları 16. yüzyıl boyunca etkili olmuştur ve bu bilimdeki öncü çalışmaları nedeniyle biyolojinin babası olarak kabul edilir. Ayrıca Fizik ve Meteoroloji adlı eserlerinde tümevarımsal akıl yürütmeyi kullanarak fizik, doğa ve astronomi hakkında felsefeler sunmuştur.
küçükresim| Raphael'in 1509 tarihli bir tablosunda Platon (solda) ve Aristoteles. Platon, doğa felsefesine ilişkin sorgulamaları dine karşı olduğu gerekçesiyle reddederken, öğrencisi Aristoteles, doğal dünya üzerine nesiller boyu akademisyenleri etkileyen bir çalışma bütünü oluşturmuştur.
Aristoteles doğa felsefesini seleflerinden daha ciddi bir şekilde ele almış olsa da ona teorik bir bilim dalı olarak yaklaşmıştır. Yine de onun çalışmalarından esinlenen, aralarında Lucretius, Seneca ve Yaşlı Plinius'un da bulunduğu MS 1. yüzyılın başlarındaki Antik Romalı filozoflar, doğal dünyanın kurallarını farklı derinlik derecelerinde ele alan incelemeler yazdılar. Ayrıca 3. ve 6. yüzyıllar arasında yaşamış olan birçok Antik Romalı Yeni Platoncu da Aristoteles'in fiziksel dünyaya ilişkin öğretilerini spiritüalizmi vurgulayan bir felsefeye uyarlamıştır. Macrobius, Calcidius ve Martianus Capella gibi erken Orta Çağ filozofları da fiziksel dünyayı büyük ölçüde kozmolojik ve kozmografik bir perspektiften incelemiş, gök cisimlerinin ve esîrden oluştuğu varsayılan göklerin düzenine ilişkin teoriler ortaya koymuşlardır.

Aristoteles'in doğa felsefesine ilişkin eserleri, Bizans İmparatorluğu ve Abbasi Halifeliği'nin yükselişi sırasında tercüme edilmeye ve incelenmeye devam etdildi.

Bizans İmparatorluğu'nda Aristoteles'in fizik öğretisini ilk sorgulayan İskenderiyeli Aristoteles yorumcusu ve Hristiyan teolog Yahya en-Nahvi olmuştur. Fiziğini sözel argümanlara dayandıran Aristoteles'in aksine, Nahvi bunun yerine gözleme dayanmış ve sözel bir argümana başvurmak yerine gözlem için tartışmıştır. İvme teorisini ortaya atmıştır. Yahya en-Nahvi'nin Aristotelesçi fizik ilkelerine yönelik eleştirileri, bilimsel devrim sırasında Galileo Galilei'ye ilham kaynağı olmuştur.Lindberg, David. (1992) The Beginnings of Western Science. University of Chicago Press. Page 162.

Abbasi Halifeliği döneminde, 9. yüzyıldan itibaren Müslüman bilginlerin Yunan ve Hint doğa felsefesini genişletmesiyle matematik ve bilimde bir canlanma yaşanmıştır. Alkol, cebir ve zenit kelimelerinin hepsi Arapça kökenlidir.

 Orta Çağ doğa felsefesi (1100-1600) 

Aristoteles'in eserleri ve diğer Yunan doğa felsefesi, eserlerin Yunanca ve Arapçadan Latinceye çevrildiği 12. yüzyılın ortalarına kadar Batı'ya ulaşmamıştır. Avrupa medeniyetinin Orta Çağ'ın ilerleyen dönemlerinde gelişmesi, doğa felsefesinde daha fazla ilerlemeyi de beraberinde getirmiştir. At nalı, at tasması ve ekin rotasyonu gibi Avrupalı icatlar hızlı nüfus artışına olanak sağlamış, nihayetinde kentleşmeye ve günümüz Fransa ve İngiltere'sinde manastır ve katedrallere bağlı okulların kurulmasına yol açmıştır.

Okulların da yardımıyla, doğa ve diğer konularla ilgili soruları mantık kullanarak yanıtlamaya çalışan bir Hristiyan teolojisi yaklaşımı gelişti. Ancak bu yaklaşım bazı muhalifler tarafından sapkınlık olarak görülmüştür. 12. yüzyıla gelindiğinde, Batı Avrupalı bilginler ve filozoflar daha önce haberdar olmadıkları bir bilgi birikimiyle temasa geçtiler: İslam bilginleri tarafından muhafaza edilen Yunanca ve Arapça eserlerden oluşan geniş bir külliyat. Latinceye yapılan çeviriler sayesinde Batı Avrupa Aristoteles ve onun doğa felsefesiyle tanıştı. Bu eserler, Katolik Kilisesi tarafından hoş karşılanmasa da 13. yüzyılın başlarında Paris ve Oxford'daki yeni üniversitelerde okutulmaya başlandı. Paris Sinodu'nun 1210 tarihli bir kararnamesi "Paris'te Aristoteles'in doğa felsefesi kitapları ya da şerhleri kullanılarak kamuya açık ya da özel hiçbir ders verilmemesini emrediyor ve tüm bunları aforoz cezası altında yasaklıyoruz" diyordu.

Orta Çağ'ın sonlarında İspanyol filozof Dominicus Gundissalinus, eski İranlı bilgin Farabi'nin Bilimler Üzerine adlı eserini Latinceye çevirmiş ve doğanın mekaniği üzerine yapılan çalışmalara Scientia naturalis, yani doğa bilimleri adını vermiştir. Gundissalinus ayrıca 1150 tarihli Felsefe Bölümü Üzerine adlı eserinde doğa bilimleri için kendi sınıflandırmasını önermiştir. Bu, Yunan ve Arap felsefesine dayanan bilimlerin Batı Avrupa'ya ulaşan ilk ayrıntılı sınıflandırmasıydı. Gundissalinus doğa bilimini, matematiğin ve matematiğe dayanan bilimlerin aksine, "yalnızca soyutlanmamış ve hareket eden şeyleri inceleyen bilim" olarak tanımlamıştır. Farabi'yi izleyerek bilimleri fizik, kozmoloji, meteoroloji, mineral bilimi, bitki ve hayvan bilimi olmak üzere sekiz bölüme ayırmıştır.

Daha sonraki filozoflar doğa bilimleri için kendi sınıflandırmalarını yapmışlardır. Robert Kilwardby 13. yüzyılda yazdığı Bilimlerin Düzeni Üzerine adlı eserinde, doğa bilimlerini hareket halindeki cisimlerle ilgilenen bilimler olarak tanımlarken, tıbbı tarım, avcılık ve tiyatro ile birlikte mekanik bir bilim olarak sınıflandırmıştır. Bir İngiliz rahip ve filozof olan Roger Bacon, doğa biliminin "ateş, hava, toprak ve su elementlerinin parçalarında ve bunlardan yapılan tüm cansız şeylerde olduğu gibi bir hareket ve dinlenme ilkesi" ile ilgilendiğini yazmıştır. Bu bilimler aynı zamanda bitkileri, hayvanları ve gök cisimlerini de kapsıyordu. Daha sonra 13. yüzyılda Katolik bir rahip ve teolog olan Thomas Aquinas doğa bilimini "hareketli varlıklar" ve "sadece varoluşları için değil aynı zamanda tanımları için de bir maddeye bağlı olan şeyler" ile ilgilenmek olarak tanımlamıştır.

Orta Çağ'da bilim adamları arasında doğa biliminin hareket halindeki cisimlerle ilgili olduğu konusunda geniş bir mutabakat vardı, ancak tıp, müzik ve perspektif gibi alanların dahil edilmesi konusunda bölünme vardı. Filozoflar, boşluğun varlığı, hareketin ısı üretip üretemeyeceği, gökkuşağının renkleri, dünyanın hareketi, temel kimyasalların var olup olmadığı ve atmosferde yağmurun nasıl oluştuğu gibi sorulara kafa yormuşlardır.

Orta Çağ'ın sonuna kadar olan yüzyıllarda doğa bilimleri genellikle büyü ve okült felsefelerle iç içe geçmiştir. Doğa felsefesi, risalelerden ansiklopedilere ve Aristoteles üzerine yorumlara kadar çok çeşitli biçimlerde ortaya çıkmıştır. Bu dönemde doğa felsefesi ve Hristiyanlık arasındaki etkileşim karmaşıktı; Tatianus ve Eusebios da dahil olmak üzere bazı erken dönem teologları doğa felsefesini pagan Yunan biliminin bir uzantısı olarak görüyor ve ona şüpheyle yaklaşıyorlardı. Aquinas da dahil olmak üzere daha sonraki bazı Hristiyan filozoflar doğa bilimini kutsal kitabı yorumlamanın bir aracı olarak görmeye başlasa da bu şüphe 12. ve 13. yüzyıllara kadar devam etmiştir.

Felsefenin teolojiyle eşit bir düzeye getirilmesini ve dini yapıların bilimsel bir bağlamda tartışılmasını yasaklayan 1277 tarihli Kınama, Katolik liderlerin teolojik bir perspektiften bile olsa doğa felsefesinin gelişimine ne kadar ısrarla direndiğini göstermiştir. Aquinas ve dönemin bir diğer Katolik teologu Albertus Magnus, eserlerinde teolojiyi bilimden uzaklaştırmaya çalışmıştır. "Birinin Aristoteles'i yorumlamasının inanç öğretisiyle ne ilgisi olduğunu anlamıyorum" diye yazmıştı 1271'de.

 Newton ve bilimsel devrim (1600-1800) 
16. ve 17. yüzyıllarda doğa felsefesi, daha fazla erken dönem Yunan felsefesinin ortaya çıkarılması ve tercüme edilmesiyle Aristoteles yorumlarının ötesine geçen bir evrim geçirmiştir. Matbaanın 15. yüzyılda icadı, mikroskop ve teleskopun icadı ve Protestan Reformu, Batı'da bilimsel araştırmanın geliştiği sosyal bağlamı temelden değiştirmiştir. Kristof Kolomb'un yeni bir dünya keşfetmesi dünyanın fiziksel yapısına ilişkin algıları değiştirirken, Kopernik, Tycho Brahe ve Galileo'nun gözlemleri güneş sisteminin güneş merkezli olarak daha doğru bir resmini ortaya koymuş ve Aristoteles'in gök cisimleri hakkındaki birçok teorisinin yanlış olduğunu kanıtlamıştır. Aralarında Thomas Hobbes, John Locke ve Francis Bacon'ın da bulunduğu bazı 17. yüzyıl filozofları, Aristoteles ve Orta Çağ takipçilerinin doğa felsefesine yaklaşımlarını yüzeysel olarak nitelendirerek onları tamamen reddederek geçmişten kopmuşlardır.
sol|küçükresim| Johannes Kepler (1571-1630). Kepler'in Astronomia Nova'sı, "bir bilim adamının, üstün doğrulukta bir teori oluşturmak için kusurlu verilerin çokluğuyla nasıl başa çıktığını belgelediği ilk yayınlanmış hesaptır" ve bu nedenle bilimsel yöntemin temelini atmıştır.
Galileo'nun İki Yeni Bilim ve Johannes Kepler'in Yeni Astronomi adlı eserlerinin başlıkları, Aristoteles'in doğal dünyaya ilişkin yeni araştırma yöntemleri lehine reddedilmesiyle 17. yüzyılda hakim olan değişim atmosferinin altını çiziyordu. Bacon bu değişimin popülerleşmesinde etkili oldu; insanların doğa üzerinde egemenlik kurmak için sanat ve bilimleri kullanması gerektiğini savundu. Bunu başarmak için "insan yaşamının keşifler ve güçlerle donatılması gerektiğini" yazdı. Doğa felsefesini "şeylerin nedenlerinin ve gizli hareketlerinin bilgisi ve mümkün olan her şeyin gerçekleştirilmesi için İnsan İmparatorluğu'nun sınırlarının genişletilmesi" olarak tanımladı.

Bacon, bilimsel araştırmanın devlet tarafından desteklenmesini ve bilim insanlarının ortak araştırmalarıyla beslenmesini önerdi. Bu, o dönemde kapsamı, hırsı ve biçimleri açısından benzeri görülmemiş bir vizyondu. Doğa filozofları doğayı giderek karmaşık bir saat gibi parçalarına ayrılabilen ve anlaşılabilen bir mekanizma olarak görmeye başladılar. Isaac Newton, Evangelista Torricelli ve Francesco Redi gibi doğa filozofları suyun akışına odaklanan, barometre kullanarak atmosferik basıncı ölçen ve kendiliğinden oluşumu çürüten deneyler yaptılar. Bilimsel topluluklar ve bilimsel dergiler ortaya çıktı ve matbaa aracılığıyla geniş çapta yayılarak bilimsel devrimi başlattı. Newton 1687 yılında, 19. yüzyıla kadar geçerliliğini koruyan fiziksel yasaların temelini oluşturan Doğa Felsefesinin Matematiksel İlkeleri ya da Principia Mathematica adlı eserini yayınladı.

Andrew Cunningham, Perry Williams ve Floris Cohen'in de aralarında bulunduğu bazı modern akademisyenler, doğa felsefesinin doğru bir şekilde bilim olarak adlandırılamayacağını ve gerçek bilimsel araştırmanın ancak bilimsel devrimle birlikte başladığını savunmaktadır. Cohen'e göre, "bilimin 'doğa felsefesi' adı verilen kapsayıcı bir varlıktan kurtulması, Bilimsel Devrim'in tanımlayıcı özelliklerinden biridir." Edward Grant'ın da aralarında bulunduğu diğer bilim tarihçileri, 17, 18 ve 19. yüzyıllarda filizlenen bilimsel devrimin, optik, mekanik ve astronomi gibi kesin bilimlerde öğrenilen ilkelerin doğa felsefesi tarafından ortaya atılan sorulara uygulanmaya başlamasıyla gerçekleştiğini iddia etmektedir. Grant, Newton'un doğanın matematiksel temelini, yani uyduğu değişmez kuralları ortaya çıkarmaya çalıştığını ve bunu yaparken de doğa felsefesi ile matematiği ilk kez birleştirerek modern fiziğin erken dönem eserini ortaya koyduğunu savunmaktadır.
küçükresim| Isaac Newton, tüm zamanların en etkili bilim insanlarından biri olarak kabul edilmektedir.
XVII. yüzyılda etkisini göstermeye başlayan bilimsel devrim, Aristotelesçi sorgulama tarzından keskin bir kopuşu temsil ediyordu. Başlıca ilerlemelerinden biri, doğayı araştırmak için bilimsel yöntemin kullanılmasıydı. Deneylerde veriler toplandı ve tekrarlanabilir ölçümler yapıldı. Bilim insanları daha sonra bu deneylerin sonuçlarını açıklamak için hipotezler oluşturdu. Daha sonra hipotez, doğruluğunu kanıtlamak ya da çürütmek için yanlışlanabilirlik ilkesi kullanılarak test edildi. Doğa bilimleri doğa felsefesi olarak adlandırılmaya devam etti, ancak bilimsel yöntemin benimsenmesi bilimi felsefi varsayım alanının ötesine taşıdı ve doğayı incelemenin daha yapılandırılmış bir yolunu ortaya koydu.

İngiliz matematikçi ve fizikçi Newton, bilimsel devrimin en önemli figürlerinden biriydi. Kopernik, Brahe ve Kepler'in astronomi alanındaki ilerlemelerinden yararlanan Newton, evrensel çekim yasasını ve hareket yasalarını türetmiştir. Bu yasalar hem yeryüzünde hem de uzayda uygulanarak, daha önce birbirinden bağımsız olarak, ayrı fiziksel kurallara göre işlediği düşünülen fiziksel dünyanın iki alanını birleştirdi. Örneğin Newton, gelgitlerin Ay'ın çekim gücünden kaynaklandığını gösterdi.

Newton'un ilerlemelerinden bir diğeri de matematiği doğal fenomenler için güçlü bir açıklama aracı haline getirmesiydi. Doğa filozofları matematiği uzun zamandır bir ölçüm ve analiz aracı olarak kullanırken, Newton'a kadar matematiğin ilkeleri doğadaki neden ve sonuçları anlamanın bir aracı olarak kullanılmamıştı.

18. ve 19. yüzyıllarda Charles-Augustin de Coulomb, Alessandro Volta ve Michael Faraday gibi bilim insanları elektromanyetizmayı ya da elektrik yüklü parçacıklar üzerindeki pozitif ve negatif yüklerle kuvvetlerin etkileşimini keşfederek Newton mekaniğinin üzerine inşa ettiler. Faraday, doğadaki kuvvetlerin uzayı dolduran "alanlar" halinde işlediğini öne sürdü.

Alanlar fikri, Newton'un basitçe "uzaktan etki" ya da aralarındaki boşlukta müdahale edecek hiçbir şey bulunmayan nesnelerin birbirini çekmesi olarak tanımladığı kütle çekimi kurgusuyla tezat oluşturuyordu. James Clerk Maxwell 19. yüzyılda bu keşifleri tutarlı bir elektrodinamik teorisinde birleştirdi. Maxwell, matematiksel denklemler ve deneyler kullanarak, uzayın kendileri ve birbirleri üzerinde hareket edebilen yüklü parçacıklarla dolu olduğunu ve bunların yüklü dalgaların iletimi için bir ortam olduğunu keşfetti.

Bilimsel devrim sırasında kimya alanında da önemli ilerlemeler kaydedildi. Fransız kimyager Antoine Lavoisier, cisimlerin havaya "filojiston" salarak yandığını öne süren filojiston teorisini çürüttü. Joseph Priestley 18. yüzyılda oksijeni keşfetmişti, ancak Lavoisier yanmanın oksidasyonun bir sonucu olduğunu keşfetti. Ayrıca 33 elementten oluşan bir tablo oluşturdu ve modern kimyasal isimlendirmeyi icat etti.

Resmi biyoloji bilimi, doğal yaşamın sınıflandırılması ve kategorize edilmesine odaklanılan 18. yüzyılda henüz emekleme aşamasındaydı. Doğa tarihindeki bu gelişmeye, 1735 yılında hazırladığı doğal dünya taksonomisi halen kullanılmakta olan Carl Linnaeus öncülük etmiştir. Linnaeus 1750'lerde tüm türleri için bilimsel isimler ortaya koymuştur.

 19. yüzyıldaki gelişmeler (1800-1900) 
küçükresim| Michelson-Morley deneyi, ışığın ışıklı bir eter aracılığıyla yayıldığını kanıtlamak için kullanıldı. Bu 19. yüzyıl kavramı daha sonra Albert Einstein'ın özel görelilik teorisi tarafından geçersiz kılınmıştır.
19. yüzyıla gelindiğinde, bilim çalışmaları profesyonellerin ve kurumların ilgi alanına girmiştir. Bunu yaparken de yavaş yavaş daha modern olan doğa bilimi adını aldı. Bilim insanı terimi William Whewell tarafından Mary Somerville'in On the Connexion of the Sciences (Bilimlerin Bağlantısı Üzerine) adlı eserinin 1834 tarihli bir incelemesinde kullanılmıştır. Ancak kelime, neredeyse aynı yüzyılın sonuna kadar genel kullanıma girmemiştir.

 Modern doğa bilimleri (1900'den günümüze) 
Amerikalı kimyager Gilbert N. Lewis ve Amerikalı fizikokimyacı Merle Randall'ın 1923 tarihli ünlü ders kitabı Thermodynamics and the Free Energy of Chemical Substances'a göre doğa bilimleri üç büyük daldan oluşmaktadır:Mantıksal ve matematiksel bilimlerin yanı sıra, doğa bilimlerinin üç büyük dalı vardır ki bunlar az sayıdaki temel önermeden çıkarılan geniş kapsamlı çıkarımların çeşitliliği nedeniyle diğerlerinden ayrılır: mekanik, elektrodinamik ve termodinamik.Günümüzde doğa bilimleri daha yaygın olarak botanik ve zooloji gibi yaşam bilimleri ile fizik, kimya, astronomi ve yer bilimlerini içeren fiziksel bilimler olarak ikiye ayrılmaktadır.

 Ayrıca bakınız 
 Deneycilik
 Akademik disiplinlerin ve alt disiplinlerin listesi
 Doğa tarihi

 Kaynakça 

 Konuyla ilgili yayınlar 








 Defining Natural Sciences Ledoux, S. F., 2002: Defining Natural Sciences, Behaviorology Today, 5(1), 34–36.


 Dış bağlantılar 

 Yakın Dönem Bilim ve Teknoloji Tarihi 
 Doğa Bilimleri - Biyoloji, coğrafya ve uygulamalı yaşam ve yer bilimleri de dahil olmak üzere Doğa Bilimleri alanındaki araştırmalar hakkında güncel bilgiler içerir. 
 Doğa Bilimleri Hakkında Kitap İncelemeleri - Bu site, doğa bilimleri hakkında daha önce yayınlanmış 50'den fazla kitap incelemesinin yanı sıra doğa bilimlerindeki güncel konular hakkında seçilmiş makaleler içermektedir. 
 Bilimsel Hibe Ödülleri Veritabanı - Son 25 yılda yürütülen 2.000.000'dan fazla bilimsel araştırma projesinin ayrıntılarını içerir. 
 E!Science - Üniversiteler de dahil olmak üzere başlıca kaynaklardan güncel bilim haberleri toplayıcısı.