學科能力測驗（簡稱「學測」）旨在評量考生是否具有接受大學教育的基本學科能力，是大學校系初步篩選學生的門檻。邁入高三階段，不論同學原先的學習狀況如何，只要願意努力，絕對有方法可以強化自己的實力、有效拉高分數，在學測中達到理想的成績標準。 Show 近年來，大學入學考試愈來愈多元化，考試的題型更是推陳出新且漸趨靈活，同學們為求在考場中脫穎而出，獲得理想的成績，不只要提早做準備，還必須是全方位的融會貫通。分析過往的學測試題，會發現許多概念相同的題型總是反覆出現，因此勤做考古題，是每位考生考前最快速、也最必備的複習方法。 鑑往知來，實力倍增。捷學出版社精心策劃《學測解題滿分王 歷屆試題精彩解析》系列叢書，蒐集近十年的學測題目，特別為您邀請各校名師逐題逐項做最精闢詳盡的解析。除了將累積多年的教學經驗，以最貼近同學的語言，用簡單易懂的說明，來厚植同學的解題實力，更幫助同學了解歷年來的出題方向、掌握未來的命題趨勢。 本叢書除了印刷精美、閱讀舒適外，為滿足同學的最大需求，除了在製作上讓版面設計清晰美觀，貼近學測模式採單色印刷；精闢詳實的解析，更如同老師在旁邊指導一般，徹底強化解題作答能力，讓同學沒有混淆疑惑的困擾。 知己知彼，百戰百勝。如果在初次練習的過程中發現答錯的比例過高，也不必太灰心，看看本書所附的解析，再回過頭想想答題時，是否遺漏了哪個Key point？這樣重複練習解題、思考後，即可了解題目有哪些固定及變化的模式，也知道自己還有哪些地方需要加強，當正式踏進考場時，相信一定可以應付自如，並獲得理想的成績。 科学（英語：science[a]）[1]是一种系统性的知識體系，它积累和组织並可檢驗有关于万物的解释和预测[2][b]。科学强调预测结果的具体性和可证伪性，这有别于空泛的哲学。科学也不等同于寻求绝对无误的真理，而是在现有基础上，摸索式地不断接近真理。故科学的发展史就是一部人类对宇宙的认识偏差的纠正史。 科学原仅指对自然现象之规律的探索与总结，但人文学科也越来越多地被冠以“科学”之名。现代科学一般说来可划分为三大分支：形式科学（如逻辑、数学、理论计算机科学），研究抽象概念；自然科学（如生物学、化学、物理学、天文学），在最宽泛的意义上研究自然；以及社会科学（如经济学、心理学、社会学、地理學），研究个体与社会。不过，对于形式科学能否确实算作一类科学存在不同意见[16][17]，因为其并不依赖经验证据[18]。而运用既有科学知识以达成实用目的的学科，如工程学和医学，则被归为应用科学[19][20][21][22]。 “科学”不好以简短文字加以准确定义。一般说来，科学涵蓋三方面含義：
科学包括基础科学与应用科学。基础科学仅以通过试验探究自然原理为目的，其成果一般不容易在短期内得到应用，如物理、化学、生物和地质学；应用科学则兼有探究原理与关注应用这两个方面的动机，如医学、药学、应用光学、气象学、科技考古学和博弈论。按理来说，科学不同于纯技术类学科，后者只涉及运用已有的知识与原理进行发明创造，而只带来技术变革，不在原理层次挖掘出的新规律，如工程学、法医学、农学和林学。应用科学与纯技术有时候很难界定。因科学与技术经常一起被提及，重要的技术发展有时也会被大众视为是科学成就，例如袁隆平曾三次未评上中国科学院院士的一大理由就是杂交水稻在科学界常只被认为是工程学成就，而非科学成就。[23]大众关于爱迪生算不算科学家的争论也与之类似。一些学科是侧重基础研究还是侧重应用研究可能会随时间发展而变动。如天文学的前身占星学是用于占卜的，属于应用类学科（当时还不算是科学）；天文学目前是以基础研究为主的科学，但也有发射宇宙卫星等少数可带来实质性服务（如电台广播与手机信号）的技术应用；天文学在实现星际移民与太空资源开发的未来可能又会变成以应用为主的学科。 據說文解字，科，會意字：“從禾從斗，斗者量也”；故“科”學一詞乃取“測量”之學問之義為名。从唐朝到近代以前，“科学”作为“科举之学”的略语，「科学」一词虽在汉语典籍中偶有出现，但古中文中“科學”一詞所指涉的概念與近代中文“科學”不同，大多指「科举之学」[24][25]。 最早使用“科学”一词之人似可溯及到唐末的罗衮[24][26][27]。“科學”一詞由近代日本學界初用于對译英文中的“Science”及其它歐洲語言中的相應詞匯，歐洲語言中該詞來源於拉丁文“Scientia”，意為「知識」与「學問」，在近代側重關於自然的學問。在日本幕府末期到明治時期，「科学」是专门的「个别学问」，有的在以「分科的学问」的意义被使用着。明治元年，福泽谕吉执笔的日本最初的科学入门书《穷理图解》出版。同时，明治时代“science”这个语言进入了的时候，启蒙思想家西周使用「科学」作为译词[26]。甲午海戰以後，中國掀起了學習近代西方科技的高潮，清末主要通過近代化之路上走在前面的日本學習近代科學技術。樊洪业、吴凤鸣等認為，中國最早使用「科學」一詞的學者大概是康有為。他出版的《日本書目誌》[28]中就列舉了《科學入門》、《科學之原理》等書目。辛亥革命時期，中國人使用「科學」一詞的頻率逐漸增多，出現了「科學」與「格致」兩詞並存的局面。在中華民國時期，通過中國科學社的科學傳播活動，「科學」一詞才取代「格致」。严复首先用“西学格致”翻译science，后来又借用了science的日语译名“科学”。而著名思想家、政论家章太炎则明确要求为“科学”正名。他在1903年8月发表《论承用“维新”二字之荒谬》一文，大力批驳责用“格物”之名翻译“物理学”（physics）很不适当。[29] 中國社會科學院語言研究所1978年出版的《現代漢語詞典》则认为科學是：
不过社会类学科的研究并不容易做到客观分析。一方面是难以控制变量，另一方面是难以给出准确的适用范围和严格的预测结果。英文中“Science（科學）”一詞的含义有狹义与廣义之分，前者只指自然基礎科學（即數學及自然科學；合稱“理科”），这與醫學、药学及大地测量学等带有應用目的的探索性学科相区别；后者泛指各种研究自然机理的应用性科学，但又与纯粹研究技术应用、不探究机理的工程学、技术学和计算机信息学相区别。不过目前越来越多的人文学科和计算机学科甚至是文献学也喜欢加上“科学”的头衔。 中国古代的称呼[编辑]中國傳統上將所有的知識統稱“學問”，古代將關於自然物道理的學問稱為“物理”[d]。因此古代的物理即是自然科學，數學學科獨立於“物理”。 广义上的科学在近世之前就已经存在于历史上众多文明之中[30]。现代科学有其特定的方法，并取得成功的结果，因此在当前，科学这个词的涵义被最严格的限定于现代科学[31][e]。然而，科学一词的原初涵义为某种类型的知识，而并非用以指代对于这类知识的探求过程的一个专用语。具体说来，它的原意是指人们可以交流及共享的那类知识。例如，在有记录的历史之前很久，人们就已经在积累关于自然事物之运作的知识，而从中逐渐发展出复杂的抽象思维能力。诸如制订复杂的历法，让有毒植物变得可食的技术，以及国家规模的公共工程如扬子江畔洪泛平原上的水库[32]、水坝、河堤等水利设施，还有金字塔这样的建筑物，皆为此种能力的体现。这一类知识，其真确性不随社区的不同而改变；但是，当时并没有将其与另一类与社区相关的知识，诸如神话和法律体系等等，作一致而自觉的区分。金属冶炼在史前即已出现，而已知最早制备出青铜类合金的是温查文明。炼金术据推测是从早期的把物料加热和混合的实验渐渐发展而来。 早期文明[编辑]动物肝脏的粘土模型，年代测定为公元前19世纪至前18世纪，发现于(叙利亚)马里的王宫 古典时代[编辑]在古典时代的世界中并无真正对应于现代科学家的角色。一些受到过良好教育、通常属于上流阶层、而且几乎全为男性的人，会对自然界进行各式各样的探究，只要他们能抽出时间的话[37]。在前苏格拉底哲学家们发明或发现“自然”(古希腊语 )这个概念之前，人们对于描述一种植物生长的自然“方式”时所用的词[38]，与比如说描述一个部落对某个特定的神祇的崇拜“方式”时所用的词，会不加区分。正因如此，前苏格拉底哲学家被视作第一批严格意义上的哲学家，也是第一批清楚的将“自然”与“习俗”区分开的人[39]:209。自然哲学，即自然科学的前身，也就因此而被定义为有关自然的知识，其真确性放在每一个社区都能成立。而对这样的知识的专门化的寻求则被称为哲学，是为最早的哲学-物理学家的领域。他们多为沉思者或理论家，对天文学特别有兴趣。与之相反，试图用关于自然的知识去模拟自然（这称为技巧或技术，希腊语为τέχνη）则被古典时代的科学家们视为更适合较低阶层的工匠们的旨趣[40]。 早期的哲学式科学历史上的一个转折点是苏格拉底的范例，将哲学应用于研究人文事物，包括人性、政治实体的属性、以及人类知识本身。苏格拉底的诘问法见于柏拉图的《对话录》，是一种去伪存真的辩证方法：通过扎实的确证及消除那些导致矛盾的假说，便可找到较优的假说。此法为针对智者学派之强调巧言的一种反动。苏格拉底诘问法寻求一般的、被普遍承认的、能形塑信仰的真理，对信仰做严格审视以判断其与别种信仰有无一致性[48]。苏格拉底批评旧有的物理学研究形式，认为其过于偏重纯空想，缺乏自我批判。据苏格拉底《自白书》所言，他后来被指控腐蚀雅典的青年人，理由是他“不相信国家所信仰的神，而相信其它新的灵性存在物”。苏格拉底驳斥了这些声言[49]，却仍被判处死刑[50]: 30e。 亚里士多德后来创立了一个体系完整的目的论哲学纲领：运动和变化被刻画为事物所内禀的潜能之实现，在这里潜能随事物之类型而定。在他的物理学中，太阳绕着地球转，而许多事物的本性中都包含着为人类服务的目的。每一样东西都有一个形式因，一个目的因，且在一个存在第一推动者的宇宙中扮演着自己的角色。苏格拉底学派还强调哲学应考虑有关一个人的最佳生活方式的实际问题（亚里士多德将这门学问划分为伦理学和政治哲学两部分）。亚里士多德主张，当一个人“拥有一项以某种确定方式达成的信念，而该信念所赖以建立的那些基本原理对他来说也确切的知晓”的时候，就算他科学的知晓了一样事物。[52] 古希腊天文学家阿里斯塔克斯(公元前310–前230年)首次提出宇宙的日心说模型，将太阳置于中心，行星皆围绕太阳运行[53]。阿里斯塔克斯的模型人们大都不接受，认为其违反了物理学定律[53]。发明家和数学家阿基米德为微积分学之发端作出了主要贡献[54]，因此有时会被视作微积分的发明者[54]，虽然他的原始微积分学缺少若干关键特征[54]。古罗马的老普林尼是一位作家和博学通才，撰写了一部开创性的百科全书《自然史》[55][56][57]，讲述了历史、地理、医药、天文、地学、植物学以及动物学[55]。古典时代的其他科学家或者说原科学家还包括泰奥弗拉斯托斯，欧几里得，希罗菲卢斯，喜帕恰斯，托勒密，以及盖伦。 中世纪[编辑]西罗马帝国因蛮族入侵而覆灭，导致欧洲西部的知识界在5世纪时出现了衰退。与此相反，东罗马帝国(又称作拜占庭帝国)抵挡住了蛮族的进攻，保存且改进了古典时代的学问。6世纪的拜占庭学者约翰·菲约波诺斯是第一位[來源請求]质疑亚里士多德在物理学方面的说教并注意到了其缺陷的学者[59]:pp.307, 311, 363, 402。约翰·菲约波诺斯对亚里士多德物理学原理的批评成为中世纪学者的灵感来源，并启发了一千年后科学革命时代的伽利略，后者在其著作中举例说明亚里士多德物理学的缺陷时广泛援引了菲约波诺斯[59][60]。 古典时代晚期及中世纪早期，人们考察自然现象时沿用亚里士多德的方法。亚里士多德的四因说指定了四个“为什么”，作为对一样事物给出科学的解释时需要回答的问题[61]。在西罗马帝国的衰亡及周期性的政治斗争过程中，一些古代的学问散佚掉了，或是在某些情形下被秘藏。科学（那时称为“自然哲学”）的一般领域以及古代世界的许多基本知识在早期的拉丁语百科全书编写者如圣依西多禄的著作中还是保存了下来[62]；但亚里士多德的著述原文在西欧终于散佚，而《蒂迈欧篇》则成了当时唯一广为人知的柏拉图著作，是中世纪早期的拉丁文读者能见到的为数不多的古典自然哲学原著中唯一的柏拉图对话录。另一部在这一时期获得影响力的原著是托勒密的《天文学大成》，其中包含对太阳系的一个地心说描述。 《梦溪笔谈》采用百科全书形式，集文数百篇，作者沈括（1031−1095 年）是宋代科学家、政治家、艺术家及博学之士。所涉领域甚为广泛，内容包括天文、物理、数学、地质、地理、生物医学及当时的政经军事、艺文掌故等，还总结了北宋（960−1127 年）时期的许多科技成就，对于研究北宋社会政治、科技、经济诸方面有重要参考价值，是中国科技史非常重要的文献。其中，所记载的毕昇（990−1051 年）发明的泥活字印刷术，是世界上最早的关于活字印刷的可靠史料。[72] 至十一世纪，欧洲大部分地区已皈依基督教；较为强力的君主制政权出现；国界恢复；技术发展与农业方面的革新增加了食物供给和人口。此外，古典希腊文献开始从希腊语和阿拉伯语翻译为拉丁语，而让西欧能有较高水平的科学研讨。[73] 文艺复兴与近世科学[编辑]《大明嘉靖三年大统历》 （黄历或编算天文年历）) 依据的是元代（1279-1368 年）天文学家郭守敬所创的天文历法系统。 1384 年，明朝钦天监对该历法进行了调整。 该书详细说明了月相，还包括对何时会出现日食和月食进行了预测。 郑和远航中使用了郭守敬的方法来确定经度和纬度。[82] 《本草纲目》刊印于万历年间，是一部百科全书式的大作，此书作者李时珍（约 1518-1593 年），四川人，是中国历史上最伟大的医学家、药理学家和自然学家之一。1552-1578 年间，李时珍精心研究数百种资源，收集了大量资料。他远涉深山旷野，搜集第一手的草药和民间药方，并查阅了当时的各类医药书籍，最终完成了这部极具科学、 医学和历史意义的巨著。《本草纲目》一共记载了约 1800 种药材，包含很多前人未知的品种，还附有插图和大约 11000 则处方。[83] 十六世纪，哥白尼阐述了太阳系的日心说模型，与托勒密《天文学大成》里的地心说模型相异。这项工作的出发点是一条定理，那就是行星离中心天体越远，其轨道周期就该越长，而托勒密的模型与此不符[84]。 开普勒及其他一些人挑战知觉是眼睛唯一功能的观念，将光学研究的中心课题从眼睛转向光的传播[81][85]:102。开普勒以一个灌满水的玻璃球来模拟眼球，玻璃球前方开孔，模拟瞳孔。他发现，从景观当中的某一点发出的所有光线都会成像到玻璃球后壁的一个点。光的传播链条终止于眼球后壁的视网膜[j]。不过开普勒最广为人知的工作是发现行星运动三定律，从而改进了哥白尼日心说模型。开普勒并不拒斥亚里士多德的形而上学，而是将自己的工作描述为追寻宇宙和谐。 伽利略·伽利莱创新的运用了实验和数学。他在写作有关哥白尼学说的著作之初曾获教宗乌尔班八世赐福，写完了以后却遭到迫害。伽利略在《兩個主要世界體系的對話》一书中使用了教宗的论点，不过，是借书中一位傻瓜之口说出。这可是对乌尔班八世的大不敬[86]。 《几何原本》为古希腊数学家欧几里得（约公元前365年－公元前300年）所著。此书最早的中文译本由利玛窦（1552年－1610年）和徐光启（1562年－1633年）合译。他们依据克拉维乌斯（1538年－1612年）校订增补的十五卷拉丁文本, 但只译出前六卷。该译本第一次把欧几里德几何学及其严密的逻辑体系和推理方法引入中国。几何的中文名称，以及几何学中点、线、平行线、三角形和四边形等术语的中文翻译，都是由此译本定名，沿用至今，并传播到日、韩等国。此书为明清时期中国士人研习西学的重要书籍。[87]《西洋新法历书》此书原名为《崇禎历书》本书较有系统地介绍歐洲天文学知识，主要讨论历法，以及作为历法基础的天文学理论与计算方法等议题，其中采用丹麥天文学家第谷的宇宙体系，且介绍哥白尼、伽利略与克卜勒等人的天文数据与科学成果。[88] 李之藻（1564年－1630年）協助利玛窦修订《坤舆万国全图》。除《浑盖通宪图说》外，另撰述有《同文算指》、《圜容较义》、《寰有诠》、《名理探》等。[89] 印刷机这一新技术在欧洲北部被广泛用来发表新论述，其中某些与同时代对自然的一般看法大相径庭。勒内·笛卡儿和弗朗西斯·培根发表论述，从哲学上倡导一种新型的非亚里士多德科学。笛卡儿强调个体思考，并主张在研究自然的时候应使用数学而不是几何学。培根强调实验比思辨更重要。培根并进一步质疑亚里士多德的形式因和目的因等概念，而提倡这样的想法，那就是科学应当研究“简单”的性质比如热的规律，而不是假设林林总总的各类物体中都存在各自特殊的本性，或者说“形式因”。这种新型科学开始自视为“自然法”之描述。这种当时最新的自然研究方法论被视作机械唯物论。培根还主张，科学应首先着眼于提供能够改善所有人生活的实用发明。 启蒙时代[编辑]一些历史学家觉得在科学史上18世纪是一个乏味的时期[92]；然而，18世纪见证了医学实践、数学、物理学的重要进步；生物分类学的创立；对于磁和电的重新理解；以及化学作为一门学科的成熟，为现代化学打下根基。 启蒙时代的哲学家们在将自然及自然法这样的简单概念应用于到那时为止的每一个物理科学及社会科学领域时，选取了较为晚近的科学先驱——主要包括伽利略、波义耳和牛顿——作为这样做法的导师和保证人。如此一来，历史的教训以及架构在其上的社会制度在他们看来便都不足法了。[93]:2 19世纪[编辑]十九世纪是科学史上一个特别重要的时期，在这个时代，当代科学的许多标志性特征开始凸显，如：物理科学与生命科学的改造，精密仪器的频繁使用，诸如“生物学家”、“物理学家”、“科学家”等名词开始浮现；随着“自然哲学”、“自然史”等古老的标签渐趋过时，研究自然的人员专业性增强，业余博物学者减少；科学家在社会生活的多个方面取得文化上的权威，许多国家的经济扩张及工业化，科普写作的繁荣，以及科学期刊的出现。[15] 19世纪初，约翰·道尔顿提出了现代原子理論，该理论源自德谟克利特的称为“原子”的不可分粒子的观念。 約翰·赫歇爾及威廉·惠威爾将方法论系统化：后者第一次使用“科学家”这个词[94]。 查尔斯·达尔文发表《物种起源》，使进化论成为生物复杂性的流行解释。他的自然选择理论对物种如何起源给出了一个自然的解释，不过这个理论获得广泛接受还要等到一个世纪之后。 电磁学亦于19世纪创立，而这一理论又提出了在牛顿力学框架内不易回答的新问题。19世纪的最后十年见证了解构原子的现象的发现：X射线的发现启发了放射性的发现。而翌年便发现了第一种亚原子粒子——电子。 20世纪[编辑]爱因斯坦的相对论，以及量子力学的创立，使得经典力学为一种新物理学所取代，其中包含分别用以描述自然界中不同类型事物的两部分理论。 20世纪上半叶，抗细菌药及人造肥料的发展使得全球人口增长成为可能。同一时期，原子结构及原子核被发现，而引至“原子能”（核能）之释放。此外，20世纪的战争刺激了技术革新，其大规模应用引发了运输（汽车与航空器）革命，以及洲际弹道导弹的研发、太空竞赛、核军备竞赛。 DNA的分子结构于1953年确定。1964年发现宇宙微波背景辐射，这使得稳恒态理论被摒弃，而由乔治·勒梅特所创立的大爆炸宇宙学成为主流理论。 20世纪下半叶发展起来的航天技术让人们第一次能够在太空其它物体上或其附近作天文观测，其中包括载人登月。通过空间望远镜，人们取得无数天文学及宇宙学发现。 20世纪的最后25年中，集成电路的广泛应用，结合通讯卫星，引发了信息技术革命，以及全球互联网和移动计算（包括智能手机）的兴起。出于对漫长而又错综复杂的因果链和巨量数据作大规模系统化处理的需要，诸如系统论以及计算机辅助科学建模等学科开始兴起，而它们又部分的基于亚里士多德的范式[95]。 21世纪[编辑]人类基因组计划于2003年完成，测定了组成人类DNA的核苷酸碱基对的顺序，并确认了人类基因组中的所有基因，绘制了其图谱[96]。诱导性多能干细胞于2006年取得突破，这项技术能让成年体细胞转化为干细胞，后者可以再转化为人体内任意其它类型的细胞。这对于再生医学有巨大的潜在重要性[97]。 随着希格斯玻色子于2012年被发现，粒子物理标准模型所预言的最后一种基本粒子也找到了。2015年，由广义相对论在一个世纪前所预言的引力波被首次直接观测到[98][99]。 2015年诺贝尔生理学或医学奖获得者屠呦呦，因其在寄生虫疾病方面的研究获奖。她发现的全新抗疟疾药物青蒿素，世界卫生组织推荐将基于青蒿素的复合疗法作为一线抗疟治疗方案。[100] 科学分支[编辑]形式科学[编辑]自然科学[编辑]社会科学[编辑] 在经济学中，供给和需求模型描述了价格如何作为产品供应水平和需求之间平衡的结果而变动。 科学研究[编辑]科学中常常使用测量来作出对比并减少分歧。即便是有明显的区别，也会通过测量提高精度，以便提高可重复性。例如不同的颜色可以通过光的波长来区分，而不使用“绿”或“蓝”等“模糊”的概念。测量常使用国际单位制(SI)，其中包括基本单位：千克, 米, 坎德拉, 秒, 安培, 开尔文和摩尔。第一个提出专门用于实验的国际基本单位的是查尔斯·桑德斯·皮尔士 (1839–1914),[115] 他提出用米来定义谱线的波长。[116] 这直接影响到迈克耳孙－莫雷实验; 迈克耳孙和莫雷参考他的方法并进行了改进。[117] 七个SI系统的基本单位以及它们的定義之间的依存關係：箭頭終點的單位依靠起點的單位定義。 科学的方法[编辑]任何研究方法要被視為科學方法，則必須是客觀的（科學家們不能對於科學方法下產生的單一結果有不同的解釋且研究時不能故意去改變結果的發生）。另一項基本期待，則是必須有完整的資料文件以供佐證，以及研究方法必須由第三者小心檢視，並且確認該方法能重製（但在量子力学中，制备完全一样的复杂量子态是难以实现的；另外理论地理学也难以进行重复实验，但规律无疑也是确定存在的）。一般理解，科学是对自然规律的追求。科学定律，有一个重要的标准，就是不能有反例。任何一个客观存在的，能够重复的现象，如果于已有的科学定律矛盾，即宣布此科学定律的终结。这也是反证法在理论分析中的应用依据。科学方法使用可再现的方法解释自然现象。[118]从预测当中提出思想实验或假设。预测是在确认实验或观察前提出的，用于证明其中没有受到干预。而对预测的反证则是进步的证明。[119][120]科學研究者提出假說來解釋自然現象，然後設計實驗來檢驗這些假說，这种实验需要在可控条件（控制变量）下模拟自然现象（在观测科学，如天文学或地质学，可预测的观察结果可以替代核对实验）。整体而言，科学方法可以解决极度创新的问题而又不受主观偏见的影响（又称確認偏誤）。[121] 数学的作用[编辑]除上述原则外，目前多数科学研究大量依赖于数学方法。在制定实验方案时，会借助优选法（试验设计）知识优化不必要的多余试验，以达到事半功倍的效果。对于单次试验成本较高的研究来说，减少不必要的试验可以极大地节省经费开销。在处理数据时，会应用SPSS、MatLab等软件便捷地分析和处理数据。偏难或偏繁杂的常见计算都可由软件执行。主流的商业软件都会充分考虑用户的难处，所以界面设计大多简洁明了，比较容易上手。而专业一些的软件则需要较多一些的学习时间，如应用广泛的R语言。许多软件都会允许人们开发专门的软件功能扩展包并发布下载，以方便有不同特定需要的研究人群。当研究者提出一个新的计算模型时，就能马上通过编程在现有软件的基础上实现。对于由测量数据而得出的结论，还需要运用数理统计学方法检测结果的显著性。研究人员需要根据不同的样本数量大小（是大样本还是小样本）和数据比较类型（是两组数据比较还是多组间比较等）确定合适的统计模型，然后在软件中输入数据并计算结果的显著性数值。如果显著性标准不达标，则论文一般不会有通过评审的希望。这样的行业现状也有弊端，许多有启示性的失败实验得不到机会发表；很多人会把论文数据的达标当成研究的头等大事，而忽略了自己从事研究工作的初衷。尽管目前所有理工学科和多数人文学科都不同程度地应用了数学作为论证工具，但数学在各种具体学科中应用时并不能喧宾夺主。一般来说，分析问题需要有所侧重，优先考虑对问题影响重要的因素，能作近似处理的就先作近似，而非对每个因素都用同样严格的数学方法处理，即提倡“重点论”的思想。在各个细节都努力追求数学严密性而忽略了问题的最主要矛盾是非常错误的做法。[122]如果一个问题的影响因素过多，难以分清主次，则可以尝试利用统计学中主成分分析的方法加以确定。又如利用数学计算分析一个生物学模型时，比起计算结果是否准确或运算技巧是否高明，生物学家会更关心计算的结果是否能明显地体现出某种生物学意义（如哪些自变量对因变量影响最大？是正相关还是负相关？是几次方的关系？是否在到达一定数量后会出现饱和效应？）以及能否顺利通过大量实验数据的验证。另外，虽然科学理论分不同层次。但基础层面学科中的原理未必可直接适用于复杂层面的学科研究。这也导致了后来系统科学理论的出现。比如物理学是化学的基础，很多化学现象归根结底都可分解为一些量子层面的物理原理。虽然理论物理学家推崇还原论，但也承认量子力学中的微分方程求解方法在一般的化学实际研究中根本派不上用场。[123]化学研究中常遇到的多原子系统在物理学中是属于非常复杂的模型，即使用近似方法计算也是极为繁杂的。所以化学家虽然需要学习和了解基本的物理原理，但会花更多时间掌握仅适用于本学科的特定研究方法。又如变分学和线性泛函分析虽然是现代物理学的重要数学基础，但物理系学生一般不会像数学系学生一样系统地学习这两门课程。又如虽然物理系和电子工程系都会开设专门的复变函数论课程，但一般的实际工作和研究中用到的复数知识并不多，多局限于复数的初等性质、复内积的性质、积分变换和共形变换。 科学哲学[编辑]“这是现代科学的关键，也是理解自然的起点。这种理念，也即观察事物，纪录细节，希望能从中获取信息，以便为另一个可能的新理论提供线索...下一个问题是——是什么让行星们绕着太阳旋转呢？在开普勒所处的时代，一些人回答说这是因为有天使在行星后面煽动翅膀，从而推动了行星绕着轨道运动。正如你将明白的一样，这个答案其实离真相并不远。唯一的差别只在于天使们是处于不同的方向，并借助翅膀将行星向轨道内侧推挤。”[124] 理查·费曼《科学的价值》(The Value of Science) 近代的科学，旨在理性、客观的前提下，用知识（理论）与实验有力地阐明事物运作的明确规律。由指以培根和马赫等人倡导的实证主义（不过培根低估了数学在科学研究中的重要性），伽利略为实践先驱的实验方法为基础，以获取关于世界的系统知识的研究。主要是以自然现象为对象的自然科学。有些人也将以社会现象为对象的社会科学纳入其中，但社会学科的知识多只局限于人类社会，而且没有精确度很严密的数学公式或易证伪的命题。而艺术，哲学，宗教，文学则完全不属于科学。现代科学，有时还包括以人类思维存在为对象的思维科学。对于科学的核心特征或者说所谓科学精神，随着人类的进步，有不同的观点，目前一般认为科学具有如下特征：
科学还可以分为从理论和应用等多个层次。其中理论物理学除遵循上述原则外，还推崇还原论，追求用最简略的假设描述广泛而深刻的原理。苏联物理学家朗道指出“我们已知的大量物理定律可以由为数不多的最一般规律推演出来。”[122]爱因斯坦也指出任何事情都应该以最简明扼要的方式呈现。[125]而应用科学则与社会发展有直接关系。在与社会进步的相互作用中，应用科学对实践的指导作用得到不断加强，科学体系本身也不断壮大，它对人类历史的重大影响日趋显著。 科学文献[编辑]科学共同体[编辑]科学界，或称为科学共同体，指所有能够互相交流的科学家，以及他们各自所在的学会及研究所。一般其会被按不同工作的领域分成子社群。其中也有很多跨学科，跨机构的活动。 科学家[编辑]科学家是从事科学研究以在某个感兴趣的领域增进知识的个人[134][135]。“科学家”(scientist)这个词系由威廉·惠威尔于1833年第一次使用。在现代，许多职业科学家会在一所学术机构中接受训练，训练完成后获得一个学位，最高学位为博士，如哲学博士(PhD)[136]、医学士(MD)、工程学博士(DEng)。许多科学家在各个国民经济部门中继续其职业生涯，如学术界、产业界、行政机构、非营利组织[137][138][139]。 科学家显示出对现实的强烈好奇，部分科学家还谋求运用科学知识以增益于健康、国家、环境、实业；从事科学的其它动机还包括取得同侪承认，以及名望。诺贝尔奖即为一种公认名望很高的奖项[140]，每年一次颁授给在医学、物理学、化学、经济学方面取得科学进展的人。 自古至今，就基础科学（不同于应用科学）而言，有一个特点变化不大，即相对宽裕的家境对于专职从事基础科学研究来说是一个显著优势。而应用科学因相对来说较易出成果，且易转化为可创造财富的生产力，故对专职研究者的家境不会有限制。 科学领域中的女性[编辑]一份中世纪的《几何原本》译本開頭插畫(约1310年)，图中的妇女在教授几何学。 20世纪后期，积极的招募妇女并消除成建制的性别歧视使得女科学家的人数大为增加，但是在某些领域中性别比例依然很不平衡；21世纪初期，过半的新晋生物学家为女性，然而有80%的物理学博士学位授予了男性[來源請求]。在21世纪早期，美国的科学与工程领域有50.3%的学士学位、45.6%的硕士学位及40.7%的博士学位授给了女生。她们拿到了过半的心理学学位（约70%）、社会科学学位（约50%）、以及生物学学位（约50-60%），但在物理科学、地球科学、数学以及计算机科学领域拿到的学位少于半数[143]。生活方式的选择亦为妇女从事科学的主要影响因素之一；有年幼后代的妇女取得终身职位的机会会因工作与生活的平衡问题而下降28%[144]，是故女研究生选择研究职业的意愿会在研究生院就读期间急剧下降，而同期其男性同事的意愿则保持不变[145]。 特殊科学群体[编辑]黑人群体由于整体教育水平不高，知名的黑人科学家还很少[146][147][148]。 希腊人因面临经济不稳定与人才流失问题，在现代科学发展中光辉不再[149][150][151][152][153][154][155]。 旨在交流和促进科学思想与实验的学会自文艺复兴时代起便已存在[156]。许多科学家都加入了某个旨在助益各自的科学学科、专业或相关学科集群的学会[157]。会员资格可以是向所有人开放的，也可能要求拥有某些科学资格证明，抑或是作为一项通过选举来颁授的荣誉[158]。大多数科学学会为非营利组织，很多为专业协会。其活动一般包括定期召开学术会议以宣读和讨论新的研究结果，以及发行或主办本学科的学术期刊。一些学会亦会行使专业团体的职能，从公共利益或本团体的集体利益出发来管理其成员的活动。科学社会学学者[谁？]认为学会具有关键的重要性，组建学会有助于新学科或新专业的出现和发展。 科学从19世纪开始职业化，其推动力部分源自一系列国家中权威的科学院之创立，如意大利猞猁之眼国家科学院始创于1603年[159]，英国皇家学会1660年，法国科学院1666年[160]，美国国家科学院1863年，德国威廉皇帝研究所1911年，以及中国中央研究院1928年。自各国科学院创立以来，国际科学组织如國際科學理事會 (ICSU)等也开始形成，以促进不同国家的科学共同体之间的合作。 科学与社会[编辑]科学与其他领域的关系[编辑]科學與宗教[编辑]科学虽然与宗教有过大冲突，但它与宗教和神秘主义并没有严格的对立关系。尤其是近代社会变革以来，一些宗教也发生了适应社会进步的改革，与科学的矛盾趋于缓和。有布道者也开始用可支持自己宗教观点的科学原理举例，虽然解读得很走样。历史有许多著名科学家都有宗教信仰，如欧拉和柯西，宗教信仰并未使他们的科学视野有所局限。而知名物理学家恩里科·费米则是一个不可知论者，他对原子弹的研发和量子物理的发展有重要贡献。费曼认为（在20世纪50年代）有超过半数的科学家无宗教信仰，而且科学不能论证上帝不存在[161](在这里, “不能”的具体含义是, 科学理论必须具备可证伪性, 而“上帝存在”这一命题并不具备可证伪性, 因此在科学范畴内无意义)。与科学对立的事物主要是顽固守旧的原教旨主義、排斥理性的反智主义以及违反实证精神与客观原则却以“科学”自我标榜的伪科学。 “如果一个人以所有人都能明白的口气谈论问题，那不难得知这肯定是某种深奥的哲学（意即“反正不是科学”）。但是，我打算讲得更明确一些，我想让大家以一种更诚实而非模棱两可的方式理解我的意思。” (The Character of Physical Law) 科學與哲學[编辑]除科学比哲学更脚踏实地关注具体问题外，哲学与科学的区别也在于哲学没有被广泛认可的主流理论。而且哲学有很大一类分支，与科学的客观态度相违背，即唯心主义。哲学虽无数次推动过科学进步，但现在与科学的联系越来越疏远。科学的知识越来越多，越来越细，越来越难，专职的哲学家已很难明白基础科学的前沿问题。相反，科学新概念的快速发展倒是对传统哲学冲击很大，如不可分空间、不可定向流形、蝴蝶效应、量子化假设、平行宇宙、对称性破缺和单电子宇宙。由于科学与哲学（尤其是自然哲学）的渊源，科学的最高学位头衔直到今天仍被叫作“Ph.D.”，即“自然哲学博士”。 |
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