tomron87/hebrew-wikipedia-sentences-corpus huggingface dataset:
המאמצים של מקצוע הרפואה לסנן טיפולים גרועים, מופרעים על ידי הסתרת או עיוות ראיות על ידי חברות התרופות.
הוא מסביר את המדע והכלכלה של פיתוח התרופות, תוך הבעת ביקורת על חוסר העצמאות של המחקר התעשייתי והזנחת המחלות הנפוצות בעולם השלישי.
הוא גם בוחן כמה שיטות של חברות התרופות להנדס תוצאות חיוביות בניסויים למוצריהן, ומתמקד בדוגמאות של נוגדי דיכאון SSRI ותרופות רופקוקסיב.
פרק 12: איך התקשורת מעודדת חוסר הבנה אצל הציבור
גולדייקר מאשים את התקשורת בעיוותים שיוצרים תודעה ציבורית שגויה בתחום הרפואי, הוא מסביר זאת גם בעיסוק התקשורתי המרובה בסיפורים חריגים, פורצי דרך או מפחידים, כולל רעיונות כמו יום שני העצוב, או פעלולים אחרים שמיוחסים ליחסי ציבור של חברות שונות.
פרק 13: למה אנשים חכמים מאמינים בדברים טיפשיים
הפרק מסביר חלק מהמשיכה האנושית לרפואה אלטרנטיבית.
עם דגש על מושגים כמו הטיית האישוש, היוריסטיקת הזמינות, אפקט מעל הממוצע ו (תפיסה שגויה של נתונים אקראיים).
הוא גם דן במחקר של סולומון אש על קונפורמיות חברתית, במה שמכונה ניסוי הקונפורמיות של אש.
בפרק זה נבחנים המקרים הייחודיים של ושל כחלק מהוכחה רחבה יותר לצורך להבין סטטיסטיקות לעומק, לא להתייחס לנתונים מבודדים או חלקיים ולא להתעלם מהשלכות אפשריות של סטטיסטיקות רלוונטיות אחרות.
הפרק מתמקד בבהלת ה-MRSA, גולדייקר מאשים את התקשורת בכך שבחרה באופן סלקטיבי להשתמש ב"מעבדה" שהמשיכה לתת תוצאות חיוביות ל-MRSA בעוד שמעבדות פתולוגיה אחרות לא הפיקו תוצאות כאלה.
המעבדה הייתה מחסן גינה, שנוהלה על ידי כריס מאלישביץ', שהתקשורת הכתירה כ"מומחה" - אך לא היו לו כישורים רלוונטיים.
גולדייקר סבור שהעיתונות אשמה הרבה יותר בהפצת המידע השגוי מאשר מאלישביץ' עצמו, והוא טוען שעיתונאים היו גרועים בגילוי שערוריות רפואיות.
לדוגמה, היו אלה רופאים ולא עיתונאים שגילו את טרגדיית התלידומיד.
פרק 16: התקשורת והונאת החיסון המשולש
הפרק עוסק באנדרו וייקפילד וממצאיו שיצרו את ההונאה כביכול יש קשר בין חיסון MMR לאוטיזם.
גם בפרק זה, גולדייקר מאשים בעיקר את התקשורת שהפיצה את המידע השגוי, מבלי לבחון את הראיות וההקשר.
מדְעי המחשב (בראשי תיבות: מדמ"ח) הם ענף מדעי העוסק בלימוד הבסיס התאורטי והמעשי של השימוש במערכות מחשב, ובמידה מסוימת, גם בשאלה של תכנון ובנייה של מערכות מחשב.
ענפי המִשנה שלו רבים; חלקם מדגישים שימוש במחשב בתחום מסוים (כגון גרפיקה ממוחשבת או בניית מהדרים), אחרים עוסקים בחקר התכונות של בעיות חישוביות כלליות (לדוגמה, סיבוכיות), וענפי משנה אחרים מתמקדים בפתרון הבעיות הכרוכות ביישום מעשי של חישובים ואלגוריתמים.
ענף בולט במדְעי המחשב הוא חקר ויישום כלים לפתרון בעיות חישוביות (לדוגמה, שפות תכנות).
מדעי מחשב כוללים מספר בעיות פתוחות (כגון שאלת P=NP) שמתנהל מחקר רב לפותרן, והן בעלות השלכות משמעותיות להתפתחות המדע בכלל ומדעי מחשב בפרט.
חוג מדעי המחשב הראשון הוקם ב-1962 באוניברסיטת פרדו שבארצות הברית.
אלה הנושאים העיקריים הנחקרים ונלמדים במסגרת מדְעי המחשב:
יסודות מתמטיים: מתמטיקה בדידה, אלגברה בוליאנית, לוגיקה, תורת הגרפים.
תורת החישוב: שפות פורמליות, חישוביות, סיבוכיות חישובית.
יעילות תוכניות: אלגוריתמים, יעילות אלגוריתמית, מיטוב אלגוריתמים ומבני נתונים.
בנוסף, חישוב מבוזר חוקר משימות אלה כאשר מספר רכיבים חישוביים בשימוש ולא רק רכיב יחיד.
כלים לפיתוח תוכנה: שפות תכנות, הנדסת תוכנה, הידור, אימות תוכנה, מסדי נתונים.
תשתיות מחשוב: מערכות הפעלה, רשתות מחשבים.
יישומים: דחיסת נתונים, למידה ממוחשבת, ראייה ממוחשבת, גרפיקה ממוחשבת, בלשנות חישובית, בינה מלאכותית, קריפטוגרפיה.
מדעי המחשב התהוו לענף מדע עצמאי רק באמצע המאה ה-20, אם כי התחילו להתפתח זמן רב קודם לכן.
מכונות החישוב הראשונות הופיעו כבר בעת העתיקה.
בתקופות קרובות יותר לזמננו, תחום מדעי המחשב התחיל לתפוס תאוצה כשמדענים כמו קפלר, לייבניץ, פסקל (על שמו שפת התכנות פסקל) ואחרים היו צריכים לחשב חישובים מורכבים, והמציאו לשם כך מכונות חישוב מכניות מבוססות גלגלי שיניים.
באמצע המאה ה-19 תכנן צ'ארלס בבג' מחשב מכָני ראשון מסוגו (אולם הוא מעולם לא קרם עור וגידים).
המכונה של בבג' היא למעשה המכונה הראשונה שנבנתה מבלי שתכנונה יקבע מראש את יכולותיה, והיה אפשר לתכנתה למלא פקודות שונות.
זוהי המכונה הראשונה מסוגה, ובשל כך, נחשב בבג' לממציא רעיון המחשב.
עדה לאבלייס, בתו של המשורר לורד ביירון, הייתה שותפה לבבג', וכתבה תוכנה למכונתו.
בעקבות זאת היא נחשבת למתכנתת הראשונה.
על שמה נקראת שפת התכנות Ada.
מאז אותם ימים התפתח תחום המחשבים בצעדי ענק.
התרומה העיקרית נזקפת לזכותם של צִבאות העולם.
הגרמנים והאמריקאים השתמשו במלחמת העולם הראשונה במכונות חישוב לירי ארטילרי ולהצפנה.
לקראת מלחמת העולם השנייה פיתחו הגרמנים מכונת הצפנה משוכללת, אניגמה, ובעזרתה הִצפינו את התשדורת הצבאית שלהם.
פיצוח המכונה על ידי בעלות הברית ארך כעשור ואילץ את שירותי הביון של פולין, צרפת והממלכה המאוחדת לפתח כלים מתמטיים (למשל תורת החבורות).
פיצוח צופן האניגמה על ידי הצוות הבריטי (אלן טיורינג היה דמות מרכזית בו), נחשב לאחד הגורמים הבולטים לשימוש מעשי בנושאים שעד אז נחשבו לתאורטיים, והיה זרז לפיתוח תחום מדעי המחשב.
טיורינג נחשב לאבי מדעי המחשב המודרניים, ועל שמו נקרא פרס טיורינג המחולק על ידי ארגון ACM, האגודה הבינלאומית הגדולה בעולם למדעי המחשב, ונחשב לפרס היוּקרתי בענף.
התפתחות התאוריה של מדְעי המחשב
בשנות השלושים של המאה העשרים התפתח תחום התאוריה של מדעי המחשב, ניתוח האלגוריתמים והחישוביות.
פריצת הדרך הייתה יצירת מודל מתמטי של רעיון ה"מחשב".
מודל זה נקרא מכונת טיורינג.
מודלים רבים אחרים לביצוע חישובים הועלו, והוכחו כשקולים זה לזה מבחינת יכולת החישוב.
מכאן הגיעה תזת צ'רץ'-טיורינג שהציעו אלן טיורינג ואלונזו צ'רץ', הטוענת כי כל מודל חישובי "סביר" וחזק מספיק שקול למכונת טיורינג.
התזה הזאת מקובלת כיום, על פי רוב, כהנחת עבודה במחקר.
ב-1942 פותח המחשב הראשון, Z3, על ידי קונראד צוזה.
מחשב זה היה מחשב אוניברסלי: מכונה מכנית המסוגלת להריץ תוכנה כלשהי ולא תוכנה קבועה.
הוא קרא תוכנה מתוך סרטים מנוקבים.
באמצע שנות ה-40 של המאה ה-20 נבנה המחשב ENIAC, המחשב האלקטרוני הראשון בר-התכנות.
עם המצאת הטרנזיסטור ב-1947 נפוצו מחשבים אלקטרוניים.
בשנות ה-50 נפרסה בארצות הברית רשת מחשבים צבאיים שקישרה אמצעי שיגור גרעיניים ומהותה הייתה ביזור על ידי מניעת נקודת כשל יחידה.
בשנות ה-60 החלו מכוני מחקר אוניברסיטאיים לשתף מידע מדעי ביניהם באמצעות מחשבים מחוברים לרשת אינטרנט.
התפתחות השפות הפורמליות והאוטומט הסופי
במהלך 1950 עד 1960 החל להתפתח תחום האוטומטים הסופיים, מודל מעט מוגבל יותר מאשר מכונת הטיורינג הכללית, אך מדמה בצורה טובה תוכנות מחשב פשוטות ותוכנות שמנתחות קלט בפורמט קבוע כגון מהדרים למיניהם.
בד בבד זינק תחום השפות הפורמליות בשנים אלו, בעיקר לאור עבודתו של נעם חומסקי אשר הגדיר מושגים רבים במבנה השפות.
מבנים אלו תורגמו לשפות שאפשר לזהותן במודל האוטומט הסופי, והם עזרו להבחנה בין יכולות מודלים אלו.
בשנות ה-60 החל להיבחן נושא הסיבוכיות: עד כמה מהר אפשר לחשב חישובים.
בשנים אלו הוגדרו מחלקות סיבוכיות שונות ונבנתה היררכיה של קושי החישוב של הבעיות השונות (כלומר, אילו בעיות "קלות" יותר, ואילו "קשות" יותר).
בשנים אלו נתגלו בעיות NP קשות על ידי סטפן קוק ובד בבד על ידי לאוניד לוין.
לאחר מכן נתגלו מספר רב של בעיות NP שלמות, בעיקר על ידי ריצ'רד קארפ, שחקר בעיה זו לעומקה.
בתקופה זו הוגדרה השאלה P=NP, וזו נותרה בעיה פתוחה מרכזית עד היום.
בשנת 1968 דונלד קנות' החל לפרסם את סדרת הספרים "The Art of Computer Programming", וזו הייתה אוסף כתוב ומסודר של הידע על אלגוריתמים בתחומים שונים.
במהלך שנות ה-70 ניסו לפתור את בעיית P=NP מזוויות שונות, כגון ניתוח גודלם של מעגלי מחשוב לוגיים אשר פותרים בעיות שונות.
בשנים אלו נוסח הקשר בין זמן הריצה של תוכנית לבין גודל המעגל הלוגי המממש אותה.
מעגלי המחשוב הלוגיים הם, למעשה, עוד מודל השקול למכונת טיורינג, ומאפשר לנתח את בעיית החישוביות מזוויות נוספות.
בשנים אלו חלה פריחה בתחום מבני הנתונים והאלגוריתמים.
בנוסף פותחו ושוכללו אלגוריתמים עבור מיון, אחסון ואיחזור נתונים, אלגוריתמים בתורת הגרפים, פתרון מערכת משוואות ליניארית וכן בעיות בחישוב מקבילי.
רשימת הבעיות הפתוחות מתעדכנת באופן דינמי, ומדעי המחשב ממשיכים לצבור ידע ואסטרטגיות חישוב באופנים יעילים יותר.
עבור סוגי נתונים מסוימים (כגון big data, ועיבוד ביואינפורמטי) יש לכך השלכות מרחיקות לכת, שהופכות יכולת תאורטית לחשב לאפשרות מעשית שבעזרת ייעול חישוב לוקחות זמן ריצה סביר (שעות/שנות אדם) ולא כזה שמצריך אלפי או מיליוני שנים כדי להסתיים.
בשנים אלה חל גידול ניכר בכמות המחשבים ובשימושיהם השונים.
המחשב הפך מכלי חישוב אוניברסיטאי ונדיר, לכלי יום-יומי ורחב־תפוצה.
משנים אלו התפתחו תתי תחומים, כגון חישוב מקבילי ומבוזר, קריפטוגרפיה וחישוב קוונטי.
תחומים חדשים כמו מחשוב ענן, מחשוב נייד ומחשבי לוח, וטלפונים חכמים נתנו דחיפה נוספת לשכיחות שימוש, הן בהיבט כמות משתמשים, והן מבחינת מספר אפליקציות שפותחו לתת מענה לצורך חברתי ותעשייתי-כלכלי במגוון רב של תחומים.
לצורך ייעול תהליך פיתוח נוצרו שפות תכנות נוחות יותר לכתיבה וקריאה.
מדעי המחשב נלמדים ונחקרים בכל האוניברסיטאות בישראל.
הפעילות בתחום זה החלה באמצע שנות השישים, תחילה במסגרת החוגים למתמטיקה או הנדסת חשמל, ולאחר מכן כחוגים עצמאיים, הזוכים לביקוש רב בקרב הסטודנטים.
מסלול הלימודים הראשון לתואר במדעי המחשב בישראל נוסד במכון ויצמן למדע ב-1969, ביוזמתו של פרופ' שמעון אבן.
החל מהעשור השני של המאה ה-21, עם פריחת ענף ההיי-טק, מקצוע מדעי המחשב הוא אחד המקצועות המבוקשים בקרב סטודנטים באקדמיה הישראלית.
שישה מדעני מחשב ישראליים קיבלו את פרס טיורינג:
מיכאל רבין מהאוניברסיטה העברית בירושלים בעבור תרומתו לתחום האלגוריתמים ופיתוח אלגוריתמים שונים (למשל אלגוריתם רבין קארפ, שפותח עם זוכה פרס טיורינג ריצ'רד קארפ).
עדי שמיר ממכון ויצמן למדע, בעבור תרומתו לתחום ההצפנה ופיתוח אלגוריתמים שונים כמו פיאט-שמיר, RSA (פותח עם זוכי פרס טיורינג רונלד ריבסט ולאונרד אדלמן במהלך עבודתם המשותפת ב-MIT) ואחרים.
אמיר פנואלי ממכון ויצמן למדע, בעבור תרומתו לתחום אימות תוכנה וחומרה ופיתוח לוגיקת זמן.
יהודה פרל מאוניברסיטת קליפורניה בלוס אנג'לס, ישראלי־אמריקאי, על תרומה יסודית לחקר בינה מלאכותית באמצעות פיתוח תחשיב להסקה סיבתית והסתברותית.
שפי גולדווסר ממכון ויצמן למדע, על "עבודה מהפכנית שהניחה את היסודות התאורטיים לתורת ההצפנה בתחום הסיבוכיות, תוך המצאת שיטות חדשות וחלוציות לאימות יעיל של הוכחות מתמטיות בתחום תורת הסיבוכיות".
אבי ויגדרזון מהמכון למחקר מתקדם בפרינסטון, על הבנת האקראיות במחשוב ועל הובלתו ארוכת הטווח במדעי המחשב התאורטיים.
ישראל היא על כן המדינה השלישית במספר פרסי הטיורינג שהוענקו למדענים ממנה.
ישראלים רבים קיבלו פרסים אחרים בתחום, כגון פרס גדל (מ-44 הזוכים בפרס עד ל-2011, תריסר ישראלים) ופרס דייקסטרה.
מתוך כ-20,000 מחלקות למדעי מחשב אקדמיות בעולם, מוסדות ישראליים מדורגים סביב מקומות 50–150 בדירוג שנחאי שמתעדכן מדי שנה וכולל קריטריונים כגון עומק מחקרי, תרומה למדע, לתעשייה ולחברה, שכיחות ציטוטי פרסומים, מספר פטנטים חדשים, איכות הוראה ועוד.
מדעי כדור הארץ הוא ענף במדעי הטבע העוסק בחקר כדור הארץ, ויש הרואים בו מקרה פרטי של מדעים פלנטריים, החוקר את כוכב הלכת שלנו.
במדעי כדור הארץ קיימות שתי גישות מחקר והן: רדוקציוניזם והוליזם.
הדיסיפלינה הרשמית של מדעי כדור הארץ כוללת את חקר האטמוספירה, ההידרוספירה, הביוספירה האוקיינוסים וכמו כן את כדור הארץ כגוף מוצק.
מדעי כדור הארץ משתמשים בכלי מחקר מפיזיקה, כימיה, ביולוגיה, כרונולוגיה ומתמטיקה כדי לאפשר הבנה כוללת של פעולת כדור הארץ כמערכת וכיצד התפתח לצורתו המוכרת לנו כיום.
מדעי כדור הארץ מיוחדים במדעים פלנטריים הן מכיוון שכמות המידע הרחב ביחס לכוכבי לכת אחרים מאפשר שיטות המחקר נרחבות יותר והן מכיוון שבכדור הארץ קיימת אקולוגיה הכוללת ביוספרה.
גאולוגיה – עוסקת ומתארת את החלקים הסלעיים בקרום כדור הארץ וההיסטוריה של התפתחותו.
תת-תחומים עיקריים של הגאולוגיה הם: מינרלוגיה, פטרולוגיה, גאוכימיה, גאומורפולוגיה, פלאונטולוגיה, סטרטיגרפיה, גאולוגיה מבנית, גאולוגיה הנדסית וסדימנטולוגיה
גאוגרפיה פיזית – עוסקת בהיבטים של גאומורפולוגיה, פדולוגיה, הידרולוגיה, מטאורולוגיה, קלימטולוגיה, ביוגאוגרפיה.
גאופיזיקה וגאודזיה – עוסקות וחוקרות את צורת כדור הארץ, השדה המגנטי והגרוויטציוני ותגובתו לכוחות.
גיאופיזיקאים חוקרים את ליבת כדור הארץ והמעטפת שלו וכמו כן את הפעילויות הטקטוניות והסייסמיות בליתוספירה.
מדעי הקרקע – עוסקים וחוקרים את השכבה החיצונית ביותר של קרום כדור הארץ הנתונה לתהליכים המשנים את הקרקע.
שני תת-תחומים של מדעי הקרקע הם: אדפולוגיה ופדולוגיה.
אקולוגיה – עוסקת ביחסי הגומלין שבין הביוטה עם סביבתה הטבעית.
תחום מחקר זה שונה מחקר כדור הארץ בכך שהוא עוסק גם בשאר כוכבי הלכת המוכרים לנו במערכת השמש.
הידרולוגיה כולל אוקיינוגרפיה ולימנולוגיה – עוסקים בכלל חלקי המים הקיימים בכדור הארץ (הידרוספירה) ביניהם מי ים ומים מתוקים.
תת-תחומים עיקרים הם: הידרוגאולוגיה, אוקיינוגרפיה פיזיקלית, אוקיינוגרפיה כימית ואוקיינוגרפיה ביולוגית.
גלציולוגיה – עוסק בדינמיקת הקרחונים (קריוספירה).
מדעי האטמוספירה – עוסק בחלקים הגזיים של כדור הארץ (אטמוספירה) שבין הקרקע לאקסוספירה.
תת-תחומים עיקרים של מדעי האטמוספירה הם: מטאורולוגיה, קלימטולוגיה, כימיה אטמוספירית ופיזיקה אטמוספירית.
בישראל ניתן ללמוד מדעי כדור הארץ, בין היתר, באוניברסיטה הפתוחה.
במכון ויצמן קיימת תוכנית לימודים מיוחדת במדעי כדור הארץ, ובסיומה בחינה השווה לחמש נקודות בגרות.
טקטוניקת הלוחות, רכסי הרים, הרי געש, ורעידות אדמה הן תופעות גאולוגיות המוסברות בעזרת שינויי אנרגיה המתרחשים בקרום כדור הארץ.
מתחת לקרום כדור הארץ קיימת שכבה נוזלית חמה וסמיכה מאוד המכילה מאגמה, הנקראת מעטפת כדור הארץ.
החום הרב שבה נוצר עקב קרינה רדיואקטיבית הנפלטת ממתכות כבדות הנמצאות בה.
סומך השכבה והעובדה שבעומק רב יותר בכדור הארץ שורר חום רב יותר יוצרים תופעה המכונה "זרמי קונבקציה" והם שגורמים לתזוזה האיטית של הלוחות הטקטוניים.
תזוזת לוח טקטוני יוצרת בו זמנית התרחבות של סדק מצידו האחד הגורמת לעליית מאגמה מהמעטפת לקרום והתקררותה על ידי מי ים (תהליך הנקרא התפשטות קרקעית הים) וסגירת סדק ויצירת לחץ מצידו השני עם לוח טקטוני אחר שיכול לגרום לתופעה המוכרת בשם הפחתה.
בגלעין כדור הארץ שוררת טמפרטורה הגבוהה בהרבה מנקודת קירי, הנקודה שבה מתבטלת המגנטיות הטבעית של החומר.
לכן משערים שהשדה המגנטי של כדור הארץ, נוצר כתוצאה מהתחככות וסיבוב הגלעין החיצוני הנוזלי על הגלעין הפנימי המוצק, תנועה זו יוצרת זרמים חשמליים, בדומה לדינמו, וכך מתקבל השדה המגנטי של כדור הארץ – תאוריה זו ידועה בשם תאוריית הדינמו.
הטרופוספירה, סטרטוספירה, מזוספירה, תרמוספירה והאקסוספירה הן חמש השכבות היוצרות את אטמוספירת כדור הארץ.
בסך הכל, האטמוספירה מכילה 78.0% חנקן, 20.9% חמצן, ו-0.92% ארגון ושאר גזי קורט כמו פחמן דו-חמצני, מימן ואדי מים.
75% מגזי האטמוספירה נמצאים בסטרטוספירה, בגובה של עד 11 ק"מ מעל גובה פני הים.
אדי המים, הפחמן הדו-חמצני וחלק מגזי הקורט שבאטמוספירה גורמים לתהליך הנקרא אפקט החממה המאפשר את קיומם של מים נוזלים ותמיכה בחיים.
השדה המגנטי שנוצר עקב תזוזות בליבה הברזלית הנוזלית של כדור הארץ יוצר את המגנטוספירה המשמשת כמגן של פני כדור הארץ מרוח שמש.
כמו כן מגינה האטמוספירה על היצורים החיים בכדור הארץ מפני הקרינה הקוסמית.
רמת ההגנה של האטמוספירה גבוהה מספיק כדי למנוע הכחדה מוחלטת של כל היצורים החיים ונמוכה דייה כדי לאפשר קיומם של מוטציות גנטיות המגדילות את המגוון החי בביוספירה.
המושג מדעי החיים מתאר קבוצה של דיסציפלינות במדעי הטבע, העוסקות בחומר החי על פני כדור הארץ, בהתפתחות החיים, בהשלכות שיש ליצורים חיים על הסביבה וביחסי הגומלין בין יצורים חיים.
המונח משמש בעיקר בהקשרים אקדמיים, כשמה של פקולטה להוראה ולמחקר.
במרבית ההקשרים משמש המונח כמילה נרדפת לביולוגיה, אך בהקשרים אחרים מציין תחום רחב יותר, העשוי לכלול גם רפואה ומדעים נוספים.
השימוש במושג "מדעי החיים" החל בראשית המאה ה-20 בארצות הברית, כאשר תחומי מחקר חדשים, כגון גנטיקה, התקשו למצוא את מקומם במסגרת המחלקות הקיימות באוניברסיטאות לבוטניקה ולזואולוגיה.
ההתרחבות המתמדת של תחומי המחקר, ויצירת מחלקות חדשות שלא נכנסו בהכרח תחת הכותרת המסורתית של "ביולוגיה", יצרה צורך בשם כולל נפרד למחלקות שונות הקשורות זו לזו בעיסוקן בחיים עצמם.
שיטה זו אומצה גם באנגליה, ואילו בגרמניה (בשל המבנה הקשיח יותר של האוניברסיטאות) לא נפתחו מחלקות חדשות לתחומים החדשים (החוקרים נותרו "בוטנאים" או "זואולוגים" בהגדרתם) כך שלא נוצר צורך במבנה-גג מעין זה עד אחרי מלחמת העולם השנייה.
עם הזמן הורחבה גם משמעות המונח "ביולוגיה", עד כדי חפיפה חלקית או מלאה עם "מדעי החיים", אך עד היום מועדף השם "מדעי החיים" כשמו של התחום האקדמי באוניברסיטאות רבות בארצות הברית ובאנגליה.
מדעי החיים מסועפים במיוחד וכוללים מגוון רחב של תחומים.
פרט לכל תחומי הביולוגיה, נכללים במדעי החיים גם תחומים גבוליים, שבמקרים רבים אינם נחשבים לתחומים בביולוגיה ומתייחסים אליהם כתחומים עצמאיים – למשל ביוכימיה, ביוטכנולוגיה, ביואינפורמטיקה, אקולוגיה ומדעי המוח.
הרפואה והנושאים הכלולים בה נחשבים בחלק מהמקרים כחלק ממדעי החיים (אף כי מבחינה אקדמית נלמדים כמעט תמיד בפקולטה נפרדת).
בגרמניה משמש המושג "מדעי החיים" (Lebenswissenschaften) אך ורק לתיאור מרכזי מחקר הנוגעים גם בתחום הרפואה, כגון "המרכז למדעי החיים והרפואה" באוניברסיטת בון.
אוקיינוגרפיה ביולוגית – חקר החיים באוקיינוסים והאינטראקציה שלהם עם הסביבה.
אימונולוגיה – חקר מערכת החיסון.
אנטומיה – חקר צורה ותפקוד, בצמחים, בבעלי חיים ובאורגניזמים אחרים, או במיוחד בבני אדם.
אנתרופולוגיה ביולוגית – חקר בני אדם, פרימטים לא אנושיים והומינידים.
ידוע גם בשם אנתרופולוגיה פיזיקלית.
אסטרוביולוגיה – חקר היווצרותם ונוכחותם של חיים ביקום.
אקולוגיה – חקר האינטראקציות של אורגניזמים חיים זה עם זה ועם האלמנטים הלא חיים של סביבתם.
בוטניקה – מחקר של צמחים.
ביואינפורמטיקה – פיתוח שיטות או כלי תוכנה לאחסון, אחזור, ארגון וניתוח נתונים ביולוגיים ליצירת ידע ביולוגי שימושי.
ביובלשנות – חקר הביולוגיה והאבולוציה של השפה.
ביוטכנולוגיה – חקר השילוב של האורגניזם החי והטכנולוגיה.
ביוכימיה – מחקר של התגובות הכימיות הנדרשות לקיום החיים ולתפקד, בדרך כלל התמקדות ברמה התאית.
ביולוגיה – מחקר מדעי של החיים.
ביולוגיה מולקולרית – חקר ביולוגיה ותפקודים ביולוגיים ברמה המולקולרית, חלקם חוצים ביוכימיה, גנטיקה ומיקרוביולוגיה.
ביולוגיה של אוכלוסייה – חקר קבוצות של אורגניזמים ספציפיים.
ביומכניקה – חקר המכניקה של יצורים חיים.
ביופיזיקה – חקר תהליכים ביולוגיים על ידי יישום התיאוריות והשיטות שהיו בשימוש מסורתי במדעי הפיזיקה.
ביולוגיה מבנית – ענף של ביולוגיה מולקולרית, ביוכימיה וביופיזיקה העוסק במבנה המולקולרי של מקרו-מולקולות ביולוגיות.
ביולוגיה מערכתית – חקר השילוב והתלות של מרכיבים שונים במערכת ביולוגית, תוך התמקדות מיוחדת בתפקידם של מסלולים מטבוליים ואסטרטגיות תקשורת תאית פיזיולוגיה.
ביולוגיה אבולוציונית – מחקר על מקורם ומוצאם של המינים לאורך זמן.
ביולוגיה התפתחותית אבולוציונית – חקר האבולוציה של ההתפתחות כולל השליטה המולקולרית שלה.
ביולוגיה התפתחותית – חקר התהליכים שבאמצעותם נוצר אורגניזם, מהזיגוטה למבנה מלא.
ביולוגיה סינתטית – תכנון ובנייה של ישויות ביולוגיות חדשות כגון אנזימים, מעגלים גנטיים ותאים, או עיצוב מחדש של מערכות ביולוגיות קיימות (LY).
ביולוגיה מתמטית – שימוש בהפשטות ובמודלים מתמטיים לחקר תופעות ביולוגיות.
ביולוגיה קוונטית – חקר תופעות קוונטיות באורגניזמים.
ביולוגיה של התא (ציטולוגיה) – חקר התא כיחידה שלמה, והאינטראקציות המולקולריות והכימיות המתרחשות בתוך תא חי.
בקטריולוגיה – מחקר של חיידקים.
גנטיקה – חקר הגנים והתורשה.
וירולוגיה – חקר וירוסים כמו חלקיקים תת-מיקרוסקופיים, טפיליים של חומר גנטי הנמצאים במעטפת חלבון וגם חקר של חומרים דמויי וירוסים.
זואולוגיה – חקר בעלי חיים.
טוקסיקולוגיה – טבעם, ההשפעות והגילוי של רעלים.
מדעי המוח – חקר מערכת העצבים.
מיקרוביולוגיה – חקר אורגניזמים מיקרוסקופיים (מיקרואורגניזמים) והאינטראקציות שלהם עם אורגניזמים חיים אחרים.
פיזיולוגיה – חקר תפקודם של אורגניזמים חיים ואיברים וחלקים של אורגניזמים חיים.
פלאונטולוגיה – חקר אורגניזמים פרהיסטוריים.
פרמקולוגיה – חקר פעולת התרופה.
פתולוגיה – חקר הגורמים וההשפעות של מחלה או פציעה.
בישראל משתמשות אוניברסיטת תל אביב, האוניברסיטה העברית, אוניברסיטת בר-אילן, האוניברסיטה הפתוחה ואוניברסיטת בן-גוריון במונח 'מדעי החיים' כשם הפקולטה (בת"א ובר-אילן) או המחלקה (באחרות), ואילו בטכניון משמש המונח 'ביולוגיה'.
באוניברסיטה העברית, שהוקמה על בסיס המסורת האוניברסיטאית הגרמנית, נותרו המחלקות לבוטניקה ולזואולוגיה לבדן (ללא מחלקות נפרדות לתחומים אחרים בביולוגיה) עד 1967, אז הוקם בה 'המכון למדעי החיים', ובתוכו 'מעבדה לגנטיקה', שהפכה למחלקה ב-1970.
מדעי החלל הוא שם לכל תחומי המדע העוסקים בחקר החלל החיצון.
מדעי החלל כוללים מגוון תחומים החוקרים את גרמי השמיים כמו חקר מערכת השמש על מרכיביה, כולל השמש עצמה וכוכבי הלכת השונים בה, חקר כוכבים וכוכבי לכת המקיפים אותם, חקר גלקסיות וקוסמולוגיה, אסטרונומיה, אסטרופיזיקה, אסטרוביולוגיה ועוד.
חוקרי החלל מנסים בין היתר לענות על שאלות המעסיקות את האנושות מאז קיומה: כיצד נוצר העולם והאם מתקיימים חיים מחוץ לכדור הארץ.
מדע החוקר את התנועה, מבנה, ההתהוות וההתפתחות של גרמי השמים, והיקום בכלל.
האסטרונומיה נחשבת למדע העתיק בעולם.
תחומים עיקריים שנכללים באסטרונומיה הי:
קוסמולוגיה - סדר היקום כולו, מבנה היקום, ההיסטוריה שלו והתפתחותו העתידית.
קוסמוגוניה - מדע היווצרות היקום.
אסטרומטריה - מיקום גרמי השמיים, מרחקם, תנועתם וחוקיות תנועתם.
אסטרופיזיקה - פיזיקה של היקום ובפרט תכונות פיזיות של גרמי השמיים ופעולות גומלין ביניהם.
מקור השם גאוצנטרי הוא ביוונית: גאו-ארץ וצנטרון-מרכז.
מודל זה היה נפוץ בעולם ההלניסטי ורעיונות דומים לו היו נפוצים בשאר העולם (הודו הקדומה וסין הקדומה).
הוא גם שינה את המרכז שסביבו סובבים הכוכבים מכדור הארץ לנקודה קרובה לו, ובכך דייק את תחזיותיו של המודל, ושיפר את אמינותו.
המודל הגאוצנטרי שרד עד המאה ה-16 והוחלף בהדרגה במודל ההליוצנטרי של קופרניקוס, גלילאו וקפלר.
מקור השם הליוצנטרי ביוונית הוא הליוס (שמש) וצנטרון, כלומר ההשקפה שלפיה השמש היא במרכז.
המודל המנוגד לאינטואיציה (הרי כשמסתכלים לשמי הלילה רואים את הכוכבים נעים) היה מוכר כבר ליוונים והועלה על ידי הפיתגוראים, אריסטרכוס, אבל רק במאות ה-16 וה-17 הועלה המודל מחדש במערב על ידי קופרניקוס וגלילאו, וזכה לניצחון בעזרת קפלר.
מודל הליוצנטרי הוצע גם במאה החמישית בהודו על ידי האסטרונום ההודי אריבהאטה.
המודל ההליוצנטרי התפתח בהדרגה באירופה: תחילה הופיעו המודלים של קופרניקוס וגלילאו שבהם כל מערכת השמש פרט לירח סבבה סביב השמש, לאחר חלה נסיגה קלה והופיע המודל של טיכו ברהה שלפיו השמש והירח מקיפים את כדור הארץ ושאר מערכת השמש מקיפה את השמש.
בשני מודלים אלו תנועת ההקפה הייתה מעגלית לחלוטין, ולכן עדיין נדרשו המוני אפיציקלים כדי לתאום את המציאות.
לאחר מכן הגיע המודל של קפלר, שבו התנועה הייתה אליפטית ולכן התצפיות היו תואמות אפילו יותר משל המודל הגאוצנטרי והמודל אומץ, כשהכנסייה קיבלה אותו משראתה זאת.
ענף של אסטרונומיה העוסק בפיזיקה של היקום, ובפרט בתכונות הפיזיות (מוארות, צפיפות, טמפרטורה והרכב כימי של עצמים אסטרונומיים כגון כוכבים, גלקסיות והתווך הבין-כוכבי, ופעולות הגומלין ביניהם.
הקוסמולוגיה היא אסטרופיזיקה תאורטית המסתכלת על היקום כולו.
אסטרופיזיקה היא תחום רחב מאוד, ולכן בדרך מיושמים במסגרתה דיסציפלינות פיזיקליות רבות, כולל אך לא רק, מכניקה, אלקטרומגנטיות, מכניקה סטטיסטית, תרמודינמיקה, מכניקה קוונטית, יחסות, פיזיקה מולקולרית, פיזיקה גרעינית ופיזיקת חלקיקים.
בפועל, חלק ניכר מהמחקר האסטרונומי המודרני דורש שימוש בפיזיקה.
קוֹסְמוֹלוֹגְיָה (מיוונית: κοσμολογία "קוסמוס"=יקום, "לוגיה"=תורה) היא ענף של אסטרופיזיקה שמטרתו לחקור את מבנה היקום וההיסטוריה שלו ומקומה של האנושות בו.
פירוש משמעותי יותר למילה "קוסמולוגיה" מבוסס על העובדה שהיא נגזרת מהמילה היוונית - kosmeo, שמשמעותה "סדר" או "ארגון".
היוונים האמינו שאפשר להבין את העולם, וכי הוא ראוי לארגון ולסדר אנליטיים.
הם הבחינו בדפוסים הקיימים ביקום ושאפו לארגן ולסדר אותם.
האדם עסק בשאלות של מהות היקום ומקומו בו כבר משחר ההיסטוריה, אך התשובות אותן יכול היה לקבל היו מבוססות בימי קדם על מיתוסים, אגדות עם ואלמנטים דתיים ומטאפיזיים.
ניצנים של קוסמולוגיה מדעית נראו בפילוסופיה היוונית, אך לרשות היוונים לא עמד ציוד מתאים כדי להוכיח את התאוריות שלהם.
עם זאת, אריסטרכוס מסמוס, אריסטו ותלמי הציגו תאוריות קוסמולוגיות חשובות והתאוריה הגאוצנטרית של תלמי אומצה כהסבר המקובל לתנועת גרמי השמיים עד אשר ניקולאוס קופרניקוס, טיכו ברהה, יוהאנס קפלר וגלילאו גליליי החליפוה במאה ה-16 בתאוריה ההליוצנטרית למרות התנכלות מצד הכנסייה הקתולית.
את התאוריה ההליוצנטרית, שהארץ מקיפה את השמש ולא להפך, הגה לראשונה במאה ה-5 לפנה"ס פילולאוס איש קרוטון, תלמיד האסכולה הפיתגוראית.
במאה ה-4 לפנה"ס הסתמך על הרעיון של פילולאוס הרקלידס איש פונטוס, אשר חבריו חשבו אותו למשוגע בעקבות הפרדוקס שיצר בתאוריה שלו.
את התמונה המלאה והמדויקת באופן מעורר התפעלות של התאוריה ההליוצנטרית הגה וגיבש הפילוסוף היווני אריסטרכוס מסאמוס במאה ה-3 לפנה"ס ועליה ניתן ללמוד מתיעוד שכתב עליו ארכימדס: "הוא (אריסטרכוס) שיער שכוכבי השבת והשמש עומדים בלי נוע, שהארץ נישאת מסביב לשמש על היקף של מעגל".
במאה העשרים התפתחה הקוסמולוגיה כמדע לגיטימי.
מחקר של כוכבים בעיקר בתחום הגלקסיה.
מחקר העוסק בפלנטות גזיות כמו שבתאי צדק רהב ואורון.
מכיוון שהמחקר עוסק בפלנטות שאינן ארציות יש לחקור אותו בצורה בלתי מאוישת כמו לוויינים.
אסטרוביולוגיה (מיוונית: ἄστρον, אסטרון- כוכבים, βίοςλογία, ביולוגיה- מדע החיים) היא מדע העוסק במקור, התפתחות, ותפוצת החיים ביקום.
אסטרוביולוגיה עוסקת בשאלה האם החיים קיימים מעבר לכדור הארץ, וכיצד בני האדם יכולים לזהות אותו אם כן.
המושג אקסוביולוגיה דומה אך יותר מסוים, ועוסק רק בחקר אפשרות קיום חיים מחוץ לכדור הארץ.
לוויין הוא גוף המקיף כוכב או כוכב לכת.
ירח הוא לוויין של כוכב הלכת אותו הוא מקיף.
עם תחילת שיגורם לחלל של לוויינים מלאכותיים על ידי האדם בסוף שנות ה-50 של המאה ה-20, הלכה ותפסה המשמעות הלוויין המלאכותי את מקומה של המשמעות הכללית, וכיום במושג "לוויין" הכוונה היא בדרך כלל ללוויין מלאכותי, ואילו ללוויין טבעי יוחד השם "ירח".
ישנם שימושים רבים ללוויינים: לוויינים לשימוש אסטרונומים, לווייני תקשורת, לוויני ניווט, לוויני ריגול.
יישוב החלל הוא מדע המאגד מספר מדעיים, וחוקר את הצרכים הבסיסיים לשם התיישבות על כוכבי לכת אחרים.
הגנה בחלל הוא מדע על הגנת כדור הארץ מפני איומים טבעיים או לא טבעיים מהחלל.
איומים טבעיים כוללים אסטרואידים במסלול קרוב ארץ ושאר גופים שבמסלול התנגשות עם כדור הארץ.
גורמים אחרים הם טילים היוצאים מהאטמוספירה וחוזרים כדי לפגוע ביעד.
כיום מספר מדינות שוקדות על פיתוח מערכת הגנה שתפוצץ את הטיל מחוץ לאטמוספירה.
מדְעי הטבע הוא שם כולל לתחומי המדע העוסקים בהבנת חוקי הטבע ששולטים ביקום ובניסוחם דרך תאוריות מדעיות.
מדְעי הטבע עוסקים באישוש, שכלול או הפרכה של מודלים מתמטיים (דטרמיניסטיים או סטוכסטיים) של תהליכים טבעיים בתצפית ובתיעוד מקרים רבים, וכן גם בניסוי.
במדעי הטבע קיימים חמישה ענפים ראשיים: אסטרונומיה, פיזיקה, כימיה (מדעי החומר), ביולוגיה (יש המשייכים את מדעי הרפואה לביולוגיה) ומדְעי כדור הארץ.
קיימים תחומים משותפים לענפים אלה (לדוגמה כימיה פיזיקלית), תחומים אלה גם מהווים לעיתים קרובות בסיס למדעי החברה או שיש עימם חפיפה (לדוגמה, מודלים מתחום תורת המשחקים האבולוציונית שמתסמכת על התנהגות חברתית בחיות, חופפים במידה מסוימת לפסיכולוגיה, לסוציולוגיה ולכלכלה – ענפי מדעי החברה).
מדְעי הטבע מסתמכים בעיקר על ניסויים, מידע כמותי או על דרישות דיוק מרבי ואובייקטיביות גבוהות יותר מאשר במדעים אחרים.
מדעים אלה עוסקים פחות מהאחרים במחקר איכותני.
מדְעי הטבע נבדלים מתחומי הידע האחרים בשיטתם ובדרכם.
חקר הטבע היה נהוג כבר ביוון הקדומה.
אולם, אוניברסיטאות, בצורתן המודרנית ובמספרים הולכים וגדלים, החלו לקום באירופה למן המאה העשירית לדוגמה.
באוניברסיטאות המודרניות, בניגוד למרבית אוניברסיטאות הקדומות, הייתה פקולטה למדעי טבע, שהייתה נפרדת מהפקולטה לרפואה ולתאולוגיה.
מדע הטבע המודרני החל להתגבש בראשית העת החדשה וכלל את ידיעת הטבע, שנוסחה לכדי תאוריה אחת במאה ה-16 וריכזה את הסיווג והתיאור של צמחים, בעלי חיים, מינרלים ופרטים טבעיים נוספים, כמו גם שימושים ראשוניים במיקרוסקופים ובטלסקופים.
הפילוסופים של המדע הציעו קריטריונים, הכרחיים למחקר מדעי.
חלק מהקריטריונים נוגע לתאוריות מדעיות וכולל, לדוגמה, את "עקרון ההפרכה" של קרל פופר.
עיקרון המבחין בין תאוריות, שניתנות לבדיקה בניסיונות מדעיים או בתצפיות מדעיות לתאוריות שאינן בדיקות.
עיקרון אחר הוא הישענות על תחומי מידע, שנתפשים בסיסיים יותר.
לדוגמה, שימוש במודלים מתמטיים במדעי הטבע או שימוש בידיעות מתחום הפיזיקה ומדעי היקום להצדקת תאוריות מתחומי הכימיה – מדעי החומר או הביולוגיה – מדעי החיים.
עקרונות אחרים קשורים באותן דרכי האישוש או הפרכה של תאוריות.
עיקרון מרכזי אחד, קובע, שניסוי מדעי חייב להיות מדווח באופן פרטני, כך שכול מי שמעוניין לחזור עליו בעצמו יכול לעשות זאת.
עוד עיקרון קובע, שעדיף להשתמש בכלי ניסוי המוכרים למדענים מעבודות קודמות מאשר בכלים חדשים (למשל באורגניזם מודל מוכר ולא באורגניזם מודל נדיר, כל עוד יש ברירה).
עיקרון אחר קובע, שהניסוי או התצפית חייבים להיערך בעזרת כלים אובייקטיביים, כך שכל מי שצופה בהם יראה את אותה תוצאה – דהיינו, שהתוצאה לא תהיה עניין של דעה.
עקרונות אחרים הקשורים לדרכי התצפית והניסוי הם עקרון התוקף, דיוק ונכונות.
סדרת עקרונות נוספת עוסקת בדרכי הפרסום של התאוריות, של שיטות הניסויים והתצפיות ושל תוצאותיהם.
העקרונות כוללים מנגנונים חברתיים שיבטיחו בקרת איכות, כמו ביקורת עמיתים וכוללים תקנים לדרכי עיצוב וניסוח של מאמרים מדעיים, שמונעים משחקי מילים והתחמקויות, שמסתירים את המציאות.
תחום זה כולל קבוצת דיסציפלינות המתארות תופעות המיוחסות לעולם החי.
קנה המידה של המחקר מצוי בטווח רחב שבין תת-רכיבים בביופיזיקה למבנים מורכבים באקולוגיה.
הביולוגיה מתייחסת גם למאפיינים, סיווג והתנהגות של אורגניזמים, במינים שהתפתחו ויחסי הגומלין שבין פרטים בתוך אותו מין, יחסי הגומלין שבין המינים ויחסי הגומלין שבין מין לסביבתו.
ראשית ההתפתחות של ענפי הביולוגיה, כמו בוטניקה, זואולוגיה ורפואה, החלה בתקופה מוקדמת מאוד של הציוויליזציה, בעוד שהמיקרוביולוגיה החלה במאה ה-17 עם המצאת המיקרוסקופ.
מספר פיתוחים חשובים בביולוגיה כוללים את גילוי הגנים, תורת האבולוציה של דרווין והברירה הטבעית, התאוריה החיידקית של המחלות ויישום טכניקות בכימיה ופיזיקה בתרכובות אורגניות ותאים.
הביולוגיה המודרנית מחולקת למספר תת-דיסציפלינות בהתאם לסוג האורגניזם וקנה המידה של המחקר.
ביולוגיה מולקולרית היא ענף החוקר את הכימיה הבסיסית וחמרי החיים בעוד שביולוגיה של התא היא ענף החוקר את התא הבודד, היחידה הבסיסית ביותר ממנה בנויים כל היצורים החיים, ומנגנוניו.
הפיזיולוגיה חוקרת את המבנה הפנימי השלם של האורגניזם והאקולוגיה חוקרת את ניהול מערכות יחסים הדדיות בין מגוון המינים.
תחום זה חוקר את החומר בקנה מידה אטומי ומולקולרי ועוסק בעיקר בתרכובות ותערובות מהן בנויים גזים, נוזלים, מוצקים, קריסטלים ומתכות.
מדעי החומר – הכימיה מתעסקת בהרכב, במאפיינים הסטטיסטיים, בהתמרות ובתגובות הכימיות של חומרים אלו עם חומרים אחרים ברמת האטומים הבודדים כדי להשתמש בידע הנצבר ליישומים בקנה מידה גדול יותר.
תהליכים כימיים רבים נחקרים במהלך ניסויי מעבדה ובמהלכם משתמשים בסדרת טכניקות המשפיעה על החומרים הנחקרים כדי להבין טוב יותר תהליכים בסיסיים שמתרחשים.
הכימיה נקראת גם "המדע המרכזי" בזכות העובדה שהיא מקשרת בין המדעים המדויקים למדעי החיים – הביולוגיה ולמדעים שימושיים.
הניסויים הראשונים במדעי החומר – הכימיה בראשית דרכה, נעוצים בעת העתיקה ונמשך במסורת גם בימי הביניים תחת השם אלכימיה – שילוב של כימיה, פיזיקה, רפואה, מיסטיקה ודת.
הכימיה המודרנית החלה להתפתח עם פרסום עבודותיהם של רוברט בויל, מגלה מצב הצבירה הגזי, ואנטואן לבואזיה, מפתח חוק שימור החומר.
עם גילוי היסודות הכימיים ופיתוח התורה האטומית החלה הכימיה להתגבש למדעי החומר המודרניים המדע אותו אנו מכירים כיום.
חוקרים החלו לפתח את ההבנה כי קיימים מספר מצבי צבירה לכל חומר, ושיש יסודות שמשקלם הסגולי תמיד ביחס שלם לחומרים אחרים ובפרט למשקלו של מימן שהוא 1. מכאן הסיקו שהיסודות בנויים מאטומים ובהם חלקיק יסוד של משקל (הפרוטון).
עם גילוי החשמל וחקירתו שיערו שהאטומים נושאים מטען חשמלי, מטענים אלו נקראים יונים.
בנוסף הבינו החוקרים כי קיימים גם קשרים כימיים ותגובות כימיות בין אטומים ומולקולות.
הידע הרב שנצבר הוביל לפיתוח תעשייה כימית שהיא כיום חלק בלתי נפרד מהכלכלה העולמית.
תחום זה חוקר את המרכיבים הבסיסיים של היקום, הכוחות ויחסי הגומלין שהם מפעילים אלו על אלו ותוצאות תהליכים הנגרמים עקב יחסי הגומלין ביניהם.
באופן כללי, הפיזיקה נחשבת למדע בסיסי בזכות העובדה שכל שאר מדעי הטבע משתמשים ומצייתים לעקרונות ולחוקים שהיא מייצגת.
הפיזיקה נשענת ברובה על המתמטיקה כדי לנסח לכמת את העקרונות.
לחקר העקרונות הפיזיקליים של היקום יש היסטוריה ארוכה ונגזרות רבות משמעות שהושגו הן באמצעות תצפיות והן במהלך ניסויים שנבנו לאורך ההיסטוריה האנושית.
ניסוח תאוריות לגבי החוקים ששולטים ביקום הוא תחום מחקר ראשי המעלה שאלות פילוסופיות מראשית ההיסטוריה אנושית.
פיתוחים בעלי משמעות היסטורית כוללים את המכניקה הקלאסית ותאוריית הכבידה האוניברסלית של אייזק ניוטון, חשמל ומגנטיות, תורת היחסות הפרטית והכללית של אלברט איינשטיין, פיתוח התרמודינמיקה, אופטיקה ופיתוח התאוריה של מכניקת הקוונטים.
הפיזיקה המודרנית מתפתחת כיום במהירות רבה מאחר שכל חוקר מתמקד בנושאים בודדים, בשונה מאייזק ניוטון, אלברט איינשטיין ולב לנדאו שעסקו בנושאים רבים.
תחום זה חוקר את ההתפתחות, הפיזיקה, הכימיה, שינוי ותנועתם של גרמי שמיים הנמצאים מחוץ לאטמוספירת כדור הארץ וגם את צורתו והתפתחותו של היקום כולו.
האסטרונומיה בוחנת וחוקרת את הכוכבים, כוכבי הלכת, שביטים, גלקסיות והיקום.
רוב המידע שנמצא כיום בידי האסטרונומים הושג באמצעות תצפיות על כוכבים מרוחקים אף על פי שחלק מהמידע נחזה מראש והוכח רק לאחר מכן (לדוגמה: כימיה מולקולרית של תווך בין-כוכבי או הרוח הסולארית).
בעוד שהעיסוק באסטרונומיה החל בימי קדם, תחילה לצורך ניווט, ואחר כך מתוך אמונה דתית, הגישה המדעית החלה להתפתח באמצע המאה ה-17 עם המצאת הטלסקופ וגילויו הרבים של גלילאו גליליי באמצעותו.
הפיתוחים והנוסחאות מתמטיות של הידע שנצבר עד אז, נמנים עם עבודותיו של אייזק ניוטון על מכניקה שמיימית ותאוריית הכבידה, אולם ישנם תיעודים מוקדמים יותר של אסטרונומים כדוגמת קפלר.
במאה ה-19, הפכה האסטרונומיה למדע באופן רשמי עם המצאת הספקטרומטר והצילום לצד שכלול והגדלת עוצמתם של הטלסקופים.
תחום זה חוקר את כל הקשור לגאולוגיה, גיאופיזיקה, הידרולוגיה, מטאורולוגיה, גאוגרפיה פיזית, אוקיינוגרפיה ומדע הקרקע.
יישומים של מדעי כדור הארץ כיום מצויים בתחום חיפוש מקורות נפט ומינרלים, מחקרי אקלים והשפעת האדם על הסביבה ושיקומה.
אף על פי שלעיתים נחשב כחלק ממדעי כדור הארץ, מדעי האטמוספירה נחשבים לענף נפרד של מדעי טבע בשל ההתפתחות העצמאית של המושגים, הטכניקות והפרקטיקות שלו וגם העובדה שיש לו מגוון רחב של תת-דיסציפלינות תחת חסותו.
תחום זה בוחן את המאפיינים של שכבות שונות של האטמוספירה מגובה פני הקרקע ועד לקצה החלל.
גם טווח הזמן של המחקר משתנה מיום למאה שנה.
לעיתים התחום כולל גם חקר דפוסי אקלים בכוכבי לכת שאינם כדור הארץ.
המחקר הרציני של האוקיינוסים החל בתחילת עד אמצע המאה ה-20. זהו תחום צעיר יחסית במדעי הטבע, אך תוכניות עצמאיות מציעות התמחויות בנושא.
אף על פי שעדיין נותרו מחלוקות באשר לסיווג התחום תחת מדעי כדור הארץ, מדעים בין-תחומיים או כתחום נפרד בפני עצמו, רוב העובדים המודרניים בתחום מסכימים שהוא הבשיל למצב שיש לו פרדיגמות ופרקטיקות משלו.
מדעי הסביבה הם המדעים העוסקים בסביבתם של יצורים על פני כדור הארץ.
מדעים אלה כוללים את התחומים:
אקולוגיה – ענף בביולוגיה החוקר את יחסי הגומלין בין אורגניזמים, ובין אורגניזמים וסביבתם
קלימטולוגיה – מדע חקר האקלים
ביוגאוגרפיה – חקר הפיזור הגאוגרפי של מינים ביולוגיים
זואוגאוגרפיה – ענף בביוגאוגרפיה המתמקד בבעלי חיים
פיטוגאוגרפיה – ענף בביוגאוגרפיה המתמקד בצמחים
לימנולוגיה – מדע העוסק בחקר מקווי מים יבשתיים כנהרות ואגמים
פלאוקלימטולוגיה – חקר האקלים לאורך ההיסטוריה של כדור הארץ
פלאונטולוגיה (או פלאוביולוגיה) – חקר מאובני בעלי חיים (פלאוזואולוגיה), מאובני צמחים (פלאובוטניקה), מאובני מיקרואורגניזמים (מיקרופלאונטולוגיה) ומאובני האדם הקדמון (פלאואנתרופולוגיה)
פלאואקולוגיה – חקר מאובנים במטרה להבין את הסביבה הקדומה של כדור הארץ
מדעים מדויקים הוא תחום אקדמי ושם כוללני לתחומי המדע העוסקים במתמטיקה ובתופעות של החומר הדומם (להבדיל ממדעי החיים).
המדעים המדויקים עוסקים בחומר מן הרמה הפשוטה ביותר שלו, שהיא אטומים וחלקיקים, דרך הרמה המורכבת יותר שלו, הכוללת יסודות, תרכובות, תערובות ומולקולות, וגופים גדולים יותר, עד לכוכבים וגלקסיות.
בעבר נכללו המדעים המדויקים, יחד עם מדעי החיים, בתחום שנקרא מדעי הטבע.
עם גידולן של האוניברסיטאות והעמקת ההתמחות, פוצלה באוניברסיטאות רבות הפקולטה למדעי הטבע לשתי פקולטות נפרדות, מדעים מדויקים ומדעי החיים.
בישראל מתקיים פיצול זה באוניברסיטת תל אביב ובאוניברסיטת בר-אילן, ואילו באוניברסיטה העברית, באוניברסיטת בן-גוריון בנגב, באוניברסיטת חיפה, באוניברסיטת אריאל ובאוניברסיטה הפתוחה פועלת פקולטה מאוחדת למדעי הטבע.
סטטיסטיקה וחקר ביצועים (בחלקם התאורטי; בחלקם היישומי נחשבים כחלק ממדעי החברה והניהול)
תורת המשחקים (כל העוסקים בה הם מתמטיקאים אולם הם לא מחשיבים אותה לחלק מהמתמטיקה)
פיזיקה של אנרגיות גבוהות כולל תורת המיתרים
פיזיקה של חומר מעובה ופיזיקה של מצב מוצק
כימיה קוונטית (מהווה גשר בין הכימיה הפיזיקלית ובין הפיזיקה הקוונטית)
ביוכימיה (מהווה גשר בין הביולוגיה ובין הכימיה האורגנית, ובכך נכללת גם במדעי החיים)
מדְעי הרוח הם תחום אקדמי הכולל בתוכו את נושאי המחקר העוסקים בנגזרות של התרבות האנושית, לצד תחומים המנסים לבחון ולחקור את העולם מתוך השקפות עולם ערכיות.
בהתאם לכך, תחום מדעי הרוח אוגד תחתיו נושאים כמו חקר השפה והספרות, חקר האמנות האנושית, ההיסטוריה והפילוסופיה.
המונח "רוח" מכוון למכלול העקרונות שמהם מורכב העולם הלא-פיזי, שאין להכפּיפו לחוקיות סיבתית פשוטה, כמקובל בעולם הפיזי.
המונח מדעי הרוח מקושר בדרך כלל לתחום ההוראה באוניברסיטאות.
כקבוצה של דיסציפלינות חינוכיות, מדעי הרוח נבדלים בתכנים ובשיטות העבודה ממדעים מדויקים, ובמידה פחותה יותר גם ממדעי החברה.
במדעי הרוח נעדרים אלמנטים שמזוהים עם המאפיינים הבסיסיים של המדעים, דוגמת הוכחות וניסויים מבוקרים אמפיריים, ומדעי הרוח במקרים רבים לא מתיימרים להגיע למסקנות אובייקטיביות באופן מוחלט.
תחת זאת, מנסים חוקרי מדעי הרוח להתייחס לכל "אובייקט" שנחקר כיצירה ייחודית העומדת בפני עצמה, ושאינה ניתנת להשוואה אובייקטיבית אמיתית.
מדעי הרוח עוסקים בנושאים בעלי השלכות ערכיות ואתיות לחברה, מסייעים לתת הקשרים ומשמעות לתחומים רבים בחיי האדם, ומרחיבים את הכלים שבידי יחידים וחברות להתמודדות עם מגוון רחב של אתגרים שלא מקבלים מענה במסגרות מדעיות אחרות.
סוגיות אלו יכולות לכלול, למשל, עיסוק ב"מה הופך חברה לחברה צודקת", כיצד ראוי לנהל מדינה, דיון בהשלכות המוסריות של פעולות אנושיות, או דיון על האופן בו אדם יכול להגיע לחווית חיים מספקת.
ראשית מדעי הרוח בעת העתיקה
שורשיה של התפיסה המודרנית של מדעי הרוח ביוון העתיקה של סביבות המאה ה־5 לפנה"ס, ב"פאידיאה" של הסופיסטים, בה למדו תלמידים כחלק מההכנה שעברו לקראת חייהם כאזרחים בוגרים בפוליס.
על ראשית פועלם של הסופיסטים הוסיף גם סוקרטס את הגותו המבקרת את חקר הטבע של התקופה ככזה שאינו יכול באמת להסביר מדוע המציאות היא כפי שהיא, ושיש נדבך משמעותי של "רוח" או "שכל" שמסבירים מדוע החומר ה"פסיבי" שנחקר בחקר הטבע הופך להתנהגות "אקטיבית", דוגמת הבחירות שמבצעים בני האדם.
לימודי הפאידיאה המשיכו להתפתח עם הדורות, ועל פי עדויות שתוארכו לשנת 55 לפנה"ס, כללו לימודים אלו גם הכשרה המיועדת לנואמים, שנקראה "Cicero's humanitas", ותרגומה המילולי הוא "טבע האדם".
תוכנית הלימודים הוותיקה של הפאידיאה ושל ה"Cicero's humanitas" עברו שינוי בראשית ימי הביניים המוקדמים, כאשר אבות הכנסייה יצרו על בסיסם תוכנית לחינוך בסיסי נוצרי שכלל מתמטיקה ומדעים לצד בלשנות, פילולוגיה, פילוסופיה והיסטוריה.
בשנת 1440 הצליח לורנצו ואלה להשתמש בניתוח טסקטואלי כדי להראות כי המסמך "מתת קונסטנטינוס" – אשר טוען להצדקת הריבונות הפוליטית של האפיפיורות על שטחים מהאימפריה הרומית – הוא מסמך מזויף.
הישגו של ואלה הדגיש את הערך האקדמי של מחקר רטורי של טקסטים.
הישג זה הוא אבן דרך בתקופה בה החלו בהדרגה להתפתח תחומי מחקר השואפים לביקורתיות, במובן בו מציגים שאלה וניגשים לאיסוף נתונים במטרה לספק תשובות לשאלות אלו – גם אם המשמעות היא שהמסקנה מהנתונים עלולה לסתור את הפרשנויות המקובלות.
הצדקת העיסוק בתחומים אלו כללה בין היתר את הגברת יכולתו של האדם לקבל החלטות ולהציב מטרות.
גלגולו המודרני של מדעי הרוח
התגבשות מדעי הרוח בעת המודרנית
עם התפתחות האקדמיה במאה ה־19, נמוגה ההפרדה בין מדעי הרוח ללימודי הדת, והודגשה ההפרדה בין מדעי הרוח למדעי הטבע, שהתמקדו בתצפיות המייצרות נתונים אובייקטיביים.
בשנת 1959 נשא צ'ארלס פרסי סנואו הרצאה שכותרתה "שתי התרבויות", ובה ביקר את תחום מדעי הרוח והציג אותם כ"תרבות" נפרדת מתחום המדעים בכלולתו.
אל מול תפיסה זו עלתה ביקורת, בין היתר מצד כמה היסטורונים של המדע, שהציגו נראטיב הרואה את ההיסטוריה והאינטראקציה בין מדעי הרוח ומדעי הטבע במקשה אחת משותפת.
אף על פי כן, התפיסה הרואה את מדעי הרוח כתחום נפרד ומובחן נותרה רווחת גם בראשית המאה ה־21.
כאשר ניסו הוגים שונים לשרטט הפרדה ברורה בין מדעי הרוח לתחומים אחרים במדע, הגדרה נפוצה הגיעה מהגותו של הפילוסוף וילהלם דילתיי מסוף המאה התשע-עשרה.
לפי השקפתו מדעי הרוח הוא התחום שאחראי לחקור את יצירותיהם של המוחות האנושיים, דוגמת חקר השפה, מוזיקה, אמנות, ספרות ותיאטרון, וכפועל יוצא גם פילולוגיה, בלשנות, מוזיקולוגיה, תולדות האמנות וכדומה.
עם זאת, הגדרות אלו מצויות במחלוקת, כאשר הגדרות מצומצמות יותר הציעו להגביל את ההגדרה רק לתחומים דוגמת דקדוק, רטוריקה, פואטיקה, היסטוריה ואתיקה, ולא לכלול, למשל, תחומים כמו מוזיקה ואמנות פלסטית; ומצד שני, חוקרים בולטים מהתחום, כמו פול אוסקר קריסטלר , שאפו להרחיב את ההגדרה.
לקראת אמצע המאה ה־20 החלו התחומים הנפרדים של מדעי הרוח להתמזג לשילובים שונים, דוגמת ספרות אקדמית שעוסקת ב"תרבות מערב אירופה" כמכלול.
המונח "מדעי הרוח" נתקבע בעברית בעקבות השפעתה הניכרת של השפה הגרמנית על התרבות האקדמית העברית-הישראלית בראשיתה.
בעוד שבאנגלית (וכן במספר שפות נוספות בהטיה שונה), נקרא תחום זה "Humanities" (מן המילה בן אדם – Human); הרי שבגרמנית המושג נקרא Geisteswissenschaften (רוח – Geistes ומדע – Wissenschaft).
מושג גרמני זה התפתח עם עלייתן של האוניברסיטאות הגרמניות בעידן הנאורות, והוא מבטא את רוח התקופה מתוך הנחה כי המדע מסוגל לתת כלים אמפיריים גם להתמודדות עם סוגיות אנושיות.
הירידה בהרשמה ללימודי מדעי הרוח במפנה המאה ה־21
לקראת סוף המאה ה־20 במדינות שונות גדלו פערי המימון בין מדעי הרוח לתחומים אקדמיים אחרים, וקטן המימון הציבורי היחסי לתחומים אלו, זאת ממספר סיבות, וביניהן שאיפה מוצהרת לנסות להתאים את הלימודים לצרכים העדכניים של הכלכלה.
בסוף שנות ה-90 של המאה ה-20 ותחילת שנות ה-2000, נמדדה ירידה במספר הסטודנטים באוניברסיטאות שלומדים במדעי הרוח, בישראל וגם בארצות הברית.
מדעי הרוח מול עולם המדע והמחקר
הגבול המדויק בין מדעי הרוח לתחומים מדעיים אחרים שנוי אמנם במחלוקת, אולם בהכללה מקובל לראות במדעי הרוח תחום נפרד ממדעי הטבע ומדעי החברה.
היו שניסו לשרטט את הגבולות בין התחומים, כאשר גבולות אלו לעיתים עסקו בתוכן הנושאים הנחקרים, ולעיתים בשיטות המחקר עצמן.
הפילוסוף וילהלם דילתיי מן המאה ה־19 טען כי תחומי מדעי הרוח הם מה שנמצא מחוץ ומעבר לנושאי מדעי הטבע.
מנגד, הפילוסוף היינריך ריקרט טען בראשית המאה ה־20 כי בעוד במדעי הטבע מנסים להגיע ממקרה פרטי לכללים והבנות שיהיו רלוונטיים במקרים רבים, הרי שמדעי הרוח הם אידיוגרפיים, כלומר, מעמיקים בערך הייחודי של כל מקרה פרטי בהקשר התרבותי והאנושי, באופן שאינו מנסה לנסח כללים אוניברסליים.
מאידך גיסא, הוגים אחרים, דוגמת ג'אמבטיסטה ויקו ואדמונד הוסרל, פרסמו ספרים שדנים בטיב המדעי של מדעי הרוח, וטענו כי הדבר החשוב במדעי הרוח, יותר מאשר קידום הידע וההבנה האנושית שעומד בלב תחומי מחקר אחרים, הוא פיתוח אופקי המחשבה והקיום של האדם.
הוגים אלו טענו שתחום מדעי הרוח ישגשג רק אם ייטיב להבדיל את עצמו ממדעי הטבע, זאת מכיוון שמדעי הרוח עוסקים בשאלות המערבות בהכרח זווית ערכית ואתית, ולכן לא ניתנות למדידה באופן שהוא לחלוטין אובייקטיבי.
עקב כך, מנגד, חוקרים ממדעי הטבע מציגים לעיתים את מדעי הרוח כתחום "נחות" יותר מבחינה מדעית, מכיוון שבמדעי הרוח נעדרים אלמנטים שמזוהים עם המאפיינים הבסיסיים של המדעים, דוגמת הוכחות וניסויים אמפיריים.
הפילוסוף שי פרוגל טען כי ניסיונות להגיע במדעי הרוח למדידה אובייקטיבית שמתעלמת מהטיות אתיות, תביא להשגתה של אובייקטיביות מדומה בלבד.
פרוגל טען כי חוזקתם של מדעי הרוח הוא שלהבדיל ממדעי הטבע העוסקים בחקר עולם החומר כהוויה נטולת משמעות, מדעי הרוח עוסקים בהוויה בעלת משמעות.
על פי גישה ותיקה של התחום, חקירה אידיאלית במדעי הרוח עשויה להיות מתוארת כניסיון לקחת בחשבון מגוון רחב של ראיות, גישות, טענות הכפופות להגיון ושכל ישר, וערכים של אחריות אינדיבידואלית ומוסר.
בנוסף לכך שואפים לעודד בקרב הסטודנטים של המקצוע חקירת כיווני חשיבה עצמאיים וניסיונות לערער על פרדיגמות קיימות.
עם זאת, הוגים קלאסיים שונים מכירים בכך כי בפועל נקודת המבט הסובייקטיביות של החוקר תזלוג בהכרח אל תוך המחקר שלו.
ישנם קולות בהגות המקבלים זאת, ורואים את הערך בקבלת נקודות מבט סובייקטיביות שונות על נושאי מחקר, ואילו אחרים דוגמת אפלטון שאפו לבחון האם וכיצד ניתן אכן להגיע לרמות הגבוהות ביותר של אובייקטיביות.
אולם עם זאת, מדעי הרוח אינם מנותקים לחלוטין מהשיטה המדעית הרגילה, המבוססת על ניסוי חיצוני לחוקר, ולעיתים נעזרים בה.
כמו כן, קיימים מדעים "רגילים" רבים הכוללים בתוכם תובנות מתחום מדעי הרוח (הדוגמה הבולטת ביותר היא הפסיכולוגיה, המושתתת בבסיסה על הנחות פילוסופיות).
בנוסף, מדעי הרוח הדיגיטליים משמש כתחום תפר שבין מדעי הרוח ובין מדעי המחשב.
ההגדרה המדויקת של תחומי מדעי הרוח שנויה במחלוקת.
תחומים שונים נקשרים לעיתים במדעי הרוח, ובהם:
אמנות (מוזיקה, ציור, תיאטרון, קולנוע, טלוויזיה)
האוניברסיטאות חורגות מההגדרה הנוקשה שניתנה כאן, והן כוללות במסגרת הפקולטה למדעי הרוח גם חוגים לארכאולוגיה, למשל.
מדְעי החברה מהווים קורפוס של מדעים, העוסקים בחקר החברה האנושית על היבטיה המגוונים, ובאינטראקציה של זו עם הלא-אנושי.
לדוגמה: גאוגרפיה המתייחסת להשפעות האדם על הסביבה הפיזית כמו שינויי אקלים; אנתרופולוגיה המתייחסת לאלמנטים בתרבות החומרית ובאינטראקציה של התרבות האנושית עם אורגניזמים; פסיכולוגיה – תחום העוסק בחקר הנפש, התפיסה וההתנהגות, ומטרתו לחקור את התנהגות האדם – הן כפרט והן כחברה.
מחקר במדעי החברה, נעשה על ידי מגוון של מתודות הנסמכות, הן על גישות פוזיטיביות עם אוריינטציה כמותנית, והן על גישות פרשניות עם אוריינטציה איכותנית.
מבחינה היסטורית, בעקבות משבר מדעי אודות הבנת העולם, מדְעי החברה צמחו מתוך מדְעי הרוח החל מסוף המאה התשע עשרה.
סוציולוגיה, כלכלה, מדע המדינה ופסיכולוגיה מהווים את אבן הראשה, ואף משמשים באופן היסטורי את התשתית המחקרית והאינטלקטואלית שעליו נבנה תחום הידע במדעי החברה.
בתי ספר ופקולטות מקצועיות כגון בתי הספר למשפטים, בתי הספר לחינוך, בתי הספר למנהל עסקים, לעבודה סוציאלית ולבריאות הציבור עומדים בקשר הדוק עם הדיסציפלינות השונות של מדעי החברה ובמידה רבה מיישמים את הידע ממדעי החברה לתחומיהם.
תחומי הדעת (דיסציפלינות) העיקריים של מדעי החברה תלויים בהקשר התרבותי האקדמי ועלולים להשתנות בהתאם.
סוציולוגיה – חקר החברה וההתנהגות החברתית של האדם.
מהסוציולוגיה, נגזרים תחומי משנה כגון יחסי מגדר, יחסי דתיים-חילוניים, יחסי מדע חברה, זהות.
אנתרופולוגיה – שמה דגש באתנולוגיה ובחקר התרבויות.
גאוגרפיה – תחום בין-תחומי העוסק בהגירה, קיימות, תכנון ערים, אדריכלות, פסיכולוגיה, מדעים קוגניטיביים, דמוגרפיה, כלכלה, ותרבות.
מדע המדינה – מתמקד בחקר הפוליטיקה, השוואת משטרים, מחשבה מדינית, ההתנהגות הפוליטית והמדיניות הציבורית ברמת המדינה וכן ברמה הכלל־עולמית.
יחסים בין-לאומיים – ענף המתמקד בהתנהגות הפוליטית, החברתית והכלכלית בזירה הבין-לאומית.
מדיניות ציבורית – עוסקת בהבנת הגורמים המעצבים את תהליך המדיניות הציבורית ואת תוצאותיו.
פסיכולוגיה – חקר הנפש וההתנהגות, כפי שאלה נקבעים בזיקה לחברה כולה.
קרימינולוגיה – עוסקת בעניינים ובתרחישים חברתיים הקשורים בפשיעה ובהתנהגות פושעת.
כלכלה – עוסקת ביחסים האנושיים והחברתיים הקשורים בהשגת אמצעים חומריים, והחוקים והיחסים החברתיים הנוגעים לייצורו ולחלוקתו של קניין.
תקשורת – עוסקת בהעברת מידע בין שני משתתפים או יותר.
בלשנות – מחקר השפות והתפתחותן.
תחום שנחשב גם כחלק ממדעי הרוח.
דמוגרפיה – תחום מחקר העוסק במחקר ותיעוד של אוכלוסייה אנושית.
לימודים אזוריים – שדה מחקר בין תחומי שמתמקד באזור גאוגרפי, לאומי או תרבותי.
עבודה סוציאלית – מתייחסת לרווחת האדם ברמות ניתוח שונות והיבטים מגוונים של הפרט, המדינה, המשפט, החברה, הכלכלה והתרבות.
המדעים הקוגניטיביים (גם מדעי הקוגניציה, מדעי הקוגניציה והמוח או מדע ההכרה) עוסקים בחקר הקוגניציה, כלומר בחקר כל התהליכים המעורבים ברכישת ידע, עיבודו, ייצוגו ויישומו.
המחקר במדעים הקוגניטיביים עוסק בנושאים רבים, ביניהם תפיסה, חשיבה, למידה, שפה, כישורים מוטוריים, המוח והאינטליגנציה.
אופי המחקר הוא רב-תחומי, כלומר משתמש בידע ובשיטות שמקורם בתחומים שונים.
התחומים העיקריים התורמים ידע ושיטות למדעים הקוגניטיביים הם: פסיכולוגיה (בייחוד פסיכולוגיה קוגניטיבית ונוירופסיכולוגיה), בלשנות (מודרנית, להבדיל מהבלשנות המסורתית), ביולוגיה (בעיקר נוירוביולוגיה), מדעי המחשב (בעיקר אינטליגנציה מלאכותית – כאשר התחומים העיקריים הם חישוב סימבולי ורשתות עצביות), פילוסופיה (בעיקר פילוסופיה אנליטית) ומתמטיקה.
דגש רב ניתן ליצירת מודלים מתמטיים וסימולציות ממוחשבות, פעמים רבות תוך השוואת ביצועי המודלים להתנהגות אנושית אמיתית, כפי שהיא מתבטאת במחקרים התנהגותיים, ושיפור המודלים בהתאם.
למדעים הקוגניטיביים הישגים רבים, ביניהם העלאת מודלים של הטיות קוגניטיביות אנושיות, ותפיסת סיכון, ההשפעה על חקר ההתנהגות הפיננסית, הנחקרת בכלכלה, וגם תרמו להתפתחותן של תאוריות בפילוסופיה של המתמטיקה, וכן בתחום של בינה מלאכותית ושכנוע.
המונח "קוגניטיבי" במדעים הקוגניטיביים, משמש לתיאור כל סוג של תהליך או מבנה מנטלי שניתן לחקור במונחים מדויקים.
המשגה זו היא רחבה מאוד, ושונה מהשימוש במונח בתחום הפסיכולוגיה האנליטית, שם הוא מתייחס לחוקים פורמליים וסמנטיקה מותנית.
עם זאת, השקפה זו דומה להשקפה היסטורית של המדעים הקוגניטיביים על טבעה של הקוגניציה – סמלית ולוגית.
מקור המילים "קוגניטיבי", "קוגניציה" הוא במילה הלטינית קוגנוסְקרה (cognoscere) שמשמעותה "לדעת, להכיר".
העיסוק בקוגניציה מופיע כבר בכתביהם של הפילוסופים היווניים (לדוגמה, בדיאלוג מנון של אפלטון), ונמשך לאורך ההיסטוריה, בכתביהם של רנה דקארט, דייוויד יום, עמנואל קאנט, ברוך שפינוזה, מלבראנש, לייבניץ, ג'ון לוק ורבים אחרים.
כל אלו תרמו רבות לגילוי הפילוסופי של מושג הנפש, אך סט הכלים איתו עבדו היה שונה לחלוטין במהותו מסט הכלים שבשימוש המדענים הקוגניטיביים בימינו.
בתקופה המודרנית החלה התפתחות מדעי הקוגניציה עם צמיחת ענף הקיברנטיקה בשנות ה-30 וה-40 של המאה ה-20. החוקרים בתחום זה, ובראשם וורן מק'אלוג ווולטר פיטס, ביקשו למצוא את העקרונות הבסיסיים העומדים מאחורי הנפש.
הם אלו שפיתחו את הגרסאות הראשוניות ביותר של מה שמוכר היום בשם רשת עצבית מלאכותית – מודל חישובי שמבנהו דומה לזה של רשתות עצביות ביולוגיות.
מבשר נוסף של המדעים הקוגניטיביים היה פיתוחה של תאוריית החישוביות והמחשב הדיגיטלי בשנות ה-40 וה-50 של המאה ה-20. אלן טיורינג וג'ון פון נוימן היו האבות המייסדים בתחומים אלו.
המחשב המודרני, או מכונת פון נוימן, יהווה מעתה והלאה כלי עיקרי במדעי הקוגניציה, הן כמטאפורה או מודל לנפש, והן ככלי לפיתוח ומחקר.
בשנת 1959 פרסם נועם חומסקי סקירה על הספר 'התנהגות מילולית' (Verbal Behavior) של פרדריק סקינר.
בזמנו, הפרדיגמה הביהביוריסטית של סקינר שלטה בכיפת הפסיכולוגיה.
רוב הפסיכולוגים התמקדו בקשרים הפונקציונליים בין הגירוי לבין התגובה, מבלי להניח ייצוגים פנימיים.
חומסקי טען שכדי להסביר שפה, אנו צריכים תאוריה כדוגמת הדקדוק הגנרטיבי, שלא זו בלבד שמניחה ייצוגים פנימיים, אלא אף מאפיינת אותם.
בשנות ה-70 ותחילת ה-80, חוקרים רבים בתחום המדעים הקוגניטיביים בחנו את האפשרות של בינה מלאכותית.
חוקרים כדוגמת מרווין מינסקי, כתבו תוכנות מחשב שונות בשפות מחשב כגון LISP, בניסיון לאפיין באופן רשמי את הצעדים שבני האדם עוברים במהלך תהליכים קוגניטיביים שונים, כגון קבלת החלטות ופתירת בעיות.
כל זאת נעשה בתקווה לנסות להבין טוב יותר את החשיבה האנושית, וכן בניסיון ליצור 'מוחות מלאכותיים'.
גישה זו ידועה בתור "בינה מלאכותית סמלית" (Symbolic AI).
בסופו של דבר, החוקרים הבינו כי גישת הבינה המלאכותית הסמלית מוגבלת מדי ביכולותיה לתאר את מגוון היכולות הקוגניטיביות של המין האנושי, בצורה יעילה ושמישה.
בשנות ה-80 המאוחרות ובשנות ה-90 עלו לשיח המדעי פרדיגמות מחקריות כדוגמת רשתות נוירונים וקונקציוניזם (Connectionism, חיבוריות) המיוחסות בעיקר לחוקרים ג'יימס מקללנד ודייוויד רומלהרט.
לפי גישה מחקרית זו, הקוגניציה יכולה להיות מתוארת כסט של חיבורים סבוכים, המהווים רשת רבת-רבדים.
ביקורות לגישה זו טענו כי ישנן תופעות מסוימות המוסברות באופן טוב יותר על ידי מודלים סימבוליים (השייכים ל-Symbolic AI), וכן שבמרבית המקרים מודלים קונקשניסטים שכאלה כה מסובכים ומורכבים, עד כדי איבוד יכולתם ההסברית.
שני המודלים – המודל הקונקשניסטי והמודל הסימבולי שולבו לכדי מודל אחד, שמאפשר לנצל את יתרונות שתי הגישות להסבר הבעיה.
עניין מרכזי בחקר המדעים הקוגניטיביים הוא שלא ניתן ללמוד באופן מלא על הקוגניציה על ידי חקירה של רמה אחת בלבד.
דוגמה פשוטה לכך ניתן למצוא בתהליך של שינון מספר טלפון, וההיזכרות בו לאחר מכן.
כדי להבין את התהליך הזה, אפשרות אחת תהיה לחקור את התהליך בהתבוננות בלבד: הנבדק בניסוי יתבקש לשנן מספר טלפון, ולאחר זמן מה להיזכר בו, כאשר מידת הדיוק בביצועים נבדקת.
אפשרות שנייה תהיה למדוד את ירי הנוירונים בעת ניסיון הנבדק להיזכר במספר הטלפון.
הבעיה היא שאף לא אחת מן השיטות הללו כשלעצמה תוכל להסביר את התהליך של זכירה והיזכרות במספר טלפון.
אפילו אם הטכנולוגיה למיפוי של נוירונים בודדים בזמן אמת הייתה קיימת, והיינו יודעים היכן בדיוק הנוירון ירה, עדיין היה זה בלתי אפשרי להבין מכך כיצד ירי מסוים של נוירונים מיתרגם להתנהגות מסוימת.
לכן, מה שצריך כאן הוא היכולת לשלב בין שתי הרמות המתייחסות אל אותה ההתנהגות/תהליך.
יכולת זו מסופקת על ידי חקר הרמה הפונקציונלית של התהליך.
חקר אודות תופעה מסוימת ברמות שונות של ניתוח מביא לידי הבנה טובה יותר של התהליך המתרחש במוח שמביא לידי אותה התנהגות נצפית.
מאר נתן לכך תיאור מפורסם, של שלוש רמות הניתוח:
1. הרמה החישובית – בה מפורטים כל מטרות החישוב (אפיון היכולת).
2. הרמה האלגוריתמית – בה מובאים הייצוגים של הקלט והפלט, והאלגוריתם שמביא מן הקלט אל הפלט (האופן בה היכולת מושגת).
3. רמת המימוש בחומרה – האופן בו האלגוריתם ממומש.