วิทยาศาสตร์

วิทยาศาสตร์^{[note 1]} หมายถึง ความรู้เกี่ยวกับสิ่งต่าง ๆ ในธรรมชาติทั้งที่มีชีวิตและไม่มีชีวิต รวมทั้งกระบวนการประมวลความรู้เชิงประจักษ์ ที่เรียกว่ากระบวนการทางวิทยาศาสตร์ และกลุ่มขององค์ความรู้ที่ได้จากกระบวนการดังกล่าว

การศึกษาในด้านวิทยาศาสตร์ยังถูกแบ่งย่อยออกเป็น วิทยาศาสตร์ธรรมชาติ และ วิทยาศาสตร์ประยุกต์ คำว่า science ในภาษาอังกฤษ ซึ่งแปลว่า วิทยาศาสตร์นั้น มาจากภาษาลาติน คำว่า scientia ซึ่งหมายความว่า ความรู้ ในคริสต์ศตวรรษที่ 17 ฟรานซิส เบคอนได้พยายามคิดค้นวิธีมาตรฐานในการอุปนัย เพื่อนำมาใช้สร้างทฤษฎีหรือกฎต่าง ๆ ทางวิทยาศาสตร์จากข้อมูลที่ทดลองหรือสังเกตได้จากธรรมชาติ เป็นผู้รื้อถอนและปรับปรุงแนวความคิดเกี่ยวกับวิทยาศาสตร์สมัยเก่า ที่ยึดติดกับแนวความคิดของอริสโตเติลทิ้งไป. ณ ขณะนั้น กาลิเลโอได้กำหนดลักษณะสำคัญของวิทยาศาสตร์สมัยใหม่ไว้ดังนี้

• ทำนายสิ่งที่เกิดขึ้นในปรากฏการณ์ธรรมชาติได้ โดยที่ไม่จำเป็นต้องอธิบายสาเหตุได้ เช่น ในขณะที่ยังไม่มีความรู้เรื่องแรงโน้มถ่วงนั้น กาลิเลโอไม่สนใจที่จะอธิบายว่า "ทำไมวัตถุถึงตกลงสู่พื้นดิน ?" แต่สนใจคำถามที่ว่า "เมื่อมันตกแล้ว มันจะถึงพื้นภายในเวลาเท่าใด ?"
• ใช้คณิตศาสตร์เพื่อเป็นภาษาหลักของวิทยาศาสตร์ (ดูหัวข้อ คณิตศาสตร์และวิทยาศาสตร์)

ในเวลาต่อมา ไอแซก นิวตันได้ต่อเติมรากฐานและระบบระเบียบของแนวคิดเหล่านี้ และเป็นต้นแบบสำหรับสาขาด้านอื่น ๆ ของวิทยาศาสตร์

ก่อนหน้านั้น, ในปี ค.ศ. 1619 เรอเน เดส์การตส์ ได้เริ่มเขียนความเรียงเรื่อง Rules for the Direction of the Mind (ซึ่งเขียนไม่เสร็จ). โดยความเรียงชิ้นนี้ถือเป็นความเรียงชิ้นแรกที่เสนอกระบวนการคิดเกี่ยวกับวิทยาศาสตร์สมัยใหม่และปรัชญาสมัยใหม่. อย่างไรก็ตามเนื่องจากเดส์การตส์ได้ทราบเรื่องที่กาลิเลโอ ผู้มีความคิดคล้ายกับตนถูกเรียกสอบสวนโดย โป๊ปแห่งกรุงโรม ทำให้เดส์การตส์ไม่ได้ตีพิมพ์ผลงานชิ้นนี้ออกมาในเวลานั้น

การพยายามจะทำให้ระเบียบวิธีทางวิทยาศาสตร์เป็นระบบนั้น ต้องพบกับปัญหาของการอุปนัย ที่ชี้ให้เห็นว่าการคิดแบบอุปนัย (ซึ่งเริ่มต้นโดยฟรานซิส เบคอน) นั้น ไม่ถูกต้องตามหลักตรรกศาสตร์. เดวิด ฮูมได้อธิบายปัญหาดังกล่าวออกมาอย่างละเอียด คาร์ล พอพเพอร์ในความคิดลักษณะเดียวกับคนอื่น ๆ ได้พยายามอธิบายว่าสมมติฐานที่จะใช้ได้นั้นจะต้องทำให้เป็นเท็จได้ (falsifiable) นั่นคือจะต้องอยู่ในฐานะที่ถูกปฏิเสธได้ ความยุ่งยากนี้ทำให้เกิดการปฏิเสธความเชื่อพื้นฐานที่ว่ามีระเบียบวิธี 'หนึ่งเดียว' ที่ใช้ได้กับวิทยาศาสตร์ทุกแขนง และจะทำให้สามารถแยกแยะวิทยาศาสตร์ ออกจากสาขาอื่นที่ไม่เป็นวิทยาศาสตร์ได้

ศัพทมูลวิทยา

มาจากคำว่า วิทยา และ‎คำว่า ศาสตร์

ปรัชญาวิทยาศาสตร์

ความสำเร็จอันยิ่งใหญ่ของวิทยาศาสตร์ในประวัติศาสตร์มนุษย์ ได้สร้างประเด็นคำถามทางปรัชญาไว้มากมาย. โดยนักปรัชญาวิทยาศาสตร์ได้ตั้งคำถามทางปรัชญาที่สำคัญดังนี้

• สิ่งใดเป็นตัวแบ่งแยกความรู้ทางวิทยาศาสตร์กับความรู้ประเภทอื่น ๆ เช่น โหราศาสตร์
• ความรู้ทางวิทยาศาสตร์เป็นความจริงหรือไม่
• ความรู้ทางวิทยาศาสตร์เชื่อถือได้แค่ไหน
• วิทยาศาสตร์มีประโยชน์จริง ๆ หรือไม่
• ศีลธรรมของวิทยาศาสตร์ที่เหมาะสม คือรูปแบบใด

ประเด็นเหล่านี้ยังเป็นที่ถกเถียงในหมู่นักปรัชญาวิทยาศาสตร์อย่างมากในปัจจุบัน และไม่มีความเห็นใดที่ได้รับการยอมรับทั่วไปอีกเลยทีเดียว

ประวัติศาสตร์

ประวัติศาสตร์แรกเริ่มของวิทยาศาสตร์

แผ่นดินเหนียว [en] ที่บันทึกตัวเลขในปัญหาสามสิ่งอันดับพีทาโกรัสจากบาบิโลนเขียนเมื่อ 1800 ปีก่อนคริสตกาล

วิทยาศาสคร์ไม่ได้มีจุดเริ่มต้นจากที่ใดที่หนึ่งแต่มาจากวิธีการที่ทำอย่างเป็นกิจจะลักษณะและเกิดขึ้นอย่างค่อย ๆ เป็นค่อย ๆ ไปตลอดเวลาหนึ่งหมื่นปีที่ผ่านมาในทุกมุมโลก^[1][2] รายละเอียดเกี่ยวกับการพัฒนาในยุคนั้นมีน้อยและหาได้ยาก ผู้หญิงอาจจะตัวกลางสำคัญในวิทยาศาสตร์ยุคก่อนประวัติศาสตร์^[3] เช่นจากการประกอบพิธีกรรมทางศาสนา^[4] ผู้เชี่ยวชาญบางคนใช้คำว่าต้นแบบวิทยาศาสตร์ (Protoscience) เพื่ออธิบายการกระทำในอดีตที่เหมือนหรือคล้ายกับการศึกษาวิทยาศาสตร์ในสมัยใหม่ในบางส่วนไม่ทั้งจำเป็นว่าต้องเหมือนทั้งหมด^[5][6][7] อย่างไรก็ตามคำนี้ก็มีการวิจารณ์ว่าไม่ถูกต้องอย่างมาก^[8] มีแนวคิดแบบพรีเซ็นทิซึม^[a] (Presentism) มองสิ่งที่เกิดขึ้นมาต่างเฉพาะว่าแค่มีความสัมพันธ์กับในปัจจุบัน^[9]

หลักฐานเกี่ยวกับการค้นคว้าทางวิทยาศาสตร์มีให้เห็นมากขึ้นจากการพัฒนาระบบการเขียน อารยธรรมยุคสัมฤทธิ์เช่นอียิปต์โบราณและเมโสโปเตเมียมีการบันทึกข้อความเป็นลายลักษณ์อักษรหลายอย่างที่เกี่ยวข้องกับการพัฒนาในประวัติศาสตร์วิทยาศาสตร์ตั้งแต่ช่วง 3000 ถึง 1200 ปีก่อนคริสตกาล^{[10]: 12–15 [11]} อย่างไรก็ตามแนวคิดของวิทยาศาสตร์และธรรมชาติยังไม่ใช่แนวคิดหลักของการศึกษายุคนั้น ชาวอียิปต์โบราณและชาวเมโสโปเตเมียได้สร้างองค์ความรู้หลายอย่างที่ต่อมาเป็นองค์ความรู้ที่ยังมีการศึกษาในกรีกโบราณและยุคกลางทั้ง คณิตศาสตร์ ดาราศาสตร์ การแพทย์ และ ยารักษาโรค^{[12][10]: 12} ภายหลัง 3000 ปีก่อนคริสตกาล อียิปต์โบราณได้พัฒนาเลขฐานสิบ^[13] พยายามแก้ปัญหาทางเรขาคณิต^[14] และทำปฏิทิน^[15] ใช้การรักษาด้วยยาและใช้สิ่งเหนือธรรมชาติเช่น การอธิษฐานขอพร ทำการปลุกเสกและทำพิธีกรรม^[10]: 9

ชาวเมโสโปเตเมียใช้ความรู้ที่เกี่ยวข้องกับสารเคมีที่เจอในธรรมชาติเพื่อผลิตเครื่องปั้นดินเผา เครื่องเคลือบ แก้วกระจก สบู่ โลหะ ปูน อุปกรณ์กันน้ำ^[16] ชาวเมโสโปเตเมียยังได้ศึกษา สรีรวิทยาของสัตว์ กายวิภาคศาสตร์ พฤติกรรมวิทยา และ โหราศาสตร์เพื่อการทำนาย^[17] ชาวเมโสโปเตเมียโดยเฉพาะในบาบิโลนมีความสนใจในด้านการแพทย์อย่างมาก นอกจากนี้ยังพบใบสั่งยาในยุคแรก ๆ ทีเขียนเป็นภาษาซูเมอร์จากสมัยราชวงค์ที่ 3 แห่งอูร์^[16][18] นอกจากนี้ยังพบว่าชาวเมโสโปเตเมียศึกษาวิทยาศาสตร์เพื่อใช้ในการศาสนาเป็นส่วนใหญ่ ไม่ได้ทำเพื่อสนองความอยากรู้^[16]

ยุคโบราณ

ภาพโมเสกแสดงนักปรัชญากรีกและลูกศิษย์

ในสมัยคลาสสิกยังไม่มีวิชาการศึกษาความรู้ใดที่คล้ายกับวิทยาศาสตร์ในสมัยใหม่ ในยุคนี้มีเพียงแต่ผู้มีการศึกษาซึ่งมักมาจากชนชั้นสูงและเกือบทั้งหมดเป็นชายดำเนินการวิเคราะห์สืบเสาะในธรรมชาติเมื่อไรก็ตามที่มีเวลา^[19] ก่อนที่จะมีการคิดและค้นพบแนวคิดของไฟซิส [en]หรือธรรมชาติโดยนักปรัชญายุคก่อนโสเครตีส คำนี้ใช้อธิบายวิถีของธรรมชาติที่พืชเติบโต^[20] และแนวทางที่เช่นเผ่าเผ่าหนึ่งบูชาพระเจ้าบางพระองค์ด้วยเหตุนี้สามารถยึดถือได้ว่าพวกเขาเหล่านั้นคือนักปรัชญากลุ่มแรกตามความเข้าใจโดยตรงและเป็นคนกลุ่มแรกที่แยกแยะธรรมชาติและธรรมเนียม (สัญนิยม) ออกจากกันอย่างสิ้นเชิง^[21]

นักปรัชญากรีกแห่งสายไมเลเซียนซึ่งก่อตั้งโดยทาเลสแห่งมิเลทุสและสืบทอดโดยอานักซีมันโดรสและอานักซีเมแนสแห่งมิเลทุส นับเป็นครั้งแรกที่มีการพยายามอธิบายปรากฏการณ์ธรรมชาติโดยไม่กล่าวถึงสิ่งเหนือธรรมชาติ.^[22] นักปรัชญาสายพิทาโกเรียน [en] พัฒนาปรัชญาที่ใช้ตัวเลขที่ซับซ้อน^{[23]: 467–68}และมีส่วนช่วยในการการพัฒนาวิชาคณิตศาสตร์^[23]: 465 แนวคิดปรมาณูนิยมได้ถูกพัฒนาโดยนักปรัชญากรีกเลวกิปโปสและลูกศิษย์ของเขาแดโมกรีโตส.^[24][25] ต่อมาเอพิโครอสได้พัฒนาทฤษฎีจักรวาลวิทยาธรรมชาติจากแนวคิดปรมาณูนิยมและใช้เป็นบทบัญญัติมาตรฐานซึ่งเป็นเกณฑ์ทางกายภาพหรือมาตรฐานของความจริงทางวิทยาศาสตร์^[26] แพทย์ชาวกรีกฮิปโปเครติสได้สร้างแบบแผนของระบบการศึกษาวิทยาศาสตร์การแพทย์^[27][28]และถูกกล่าวถึงว่าเป็นบิดาแห่งการแพทย์ [en]^[29]

จุดเปลี่ยนประวัติศาสตร์ของปรัชญาวิทยาศาสตร์ในยุคแรกเริ่มมาจากตัวอย่างของโสกราตีสในการใช้ปรัชญาเพื่อศึกษาความเป็นมนุษย์ เช่นธรรมชาติของมนุษย์ ธรรมชาติของการเมืองและประชาคม และความรู้ของมนุษย์เอง วิธีการของโสกราตีส [en] ตามบันทึกการสนทนากับเพลโตเป็นวิภาษวิธีในการกำจัดข้อสมมุติฐาน ข้อที่ดีกว่าสามารถเจอได้ด้วยการค่อย ๆ จำแนกและตัดข้อที่มีความขัดแย้งกันออก วิธีการของโสกราตีสค้นหาความจริงที่ปรากฏโดยทั่วไปซึ่งก่อตัวเป็นความเชื่อและพิจารณาสิ่งเหล่านั้นอย่างลึกซึ้งเพื่อดูความสม่ำเสมอ^[30] โสกราตีสยังได้วิจารณ์การศึกษาฟิสิกส์แบบกรีกในยุคเก่าว่าเน้นการเดาสุ่มมากเกินไปและขาดการวิจารณ์ตัวเอง.^[31]

ศตวรรษที่ 4 ก่อนคริสตกาลอริสโตเติลสร้างแบบแผนอย่างเป็นระบบของอันตวิทยา^[32] ศตวรรษที่ 3 ก่อนคริสตกาลนักดาราศาสตร์กรีกอาริสตาร์โคสแห่งซาโมสเป็นคนแรกที่เสนอแนวคิดดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลางของจักรวาลโดยดวงอาทิตย์อยู่ตรงกลางและมีดวงเคระห์โคจรรอบ ๆ ^[33] แบบจำลองของอาริสตาร์โคสถูกปฏิเสธอย่างหนักเพราะเชื่อกันว่าละเมิดกฎของฟิสิกส์ในยุคนั้น^[33] ส่วนแบบของปโตเลมีในตำรา Almagest ซึ่งเป็นแบบจำลองแนวคิดโลกเป็นศูนย์กลางของระบบสุริยะถูกยอมรับจนกระทั่งถึงต้นยุคเรอเนซองส์^[34][35] นักประดิษฐ์และนักคณิตศาสตร์อาร์คิมิดีสได้สร้างผลงานสำคัญต่อจุดเริ่มต้นของแคลคูลัส^[36] พลินีผู้อาวุโสนักเขียนและโพลิแมทชาวโรมันเขียนผลงานซึ่งต้นแบบของสารานุกรมชื่อว่า Naturalis Historia [en]^[37][38][39]

ค่าประจำหลัก [en] ที่ใช้ในการเขียนเลขอาจเริ่มขึ้นตั้งแต่ช่วงคริสตรศตวรรษที่ 3 ถึง 5 และปรับใช้แพร่หลายตามเส้นทางการค้าของอินเดีย ระบบและสัญลักษณ์ดังกล่าวทำให้การบวกลบคูณหารทำได้ง่ายมีประสิทธิภาพสูงและได้กลายมาเป็นมาตรฐานของวิชาคณิตศาสตร์ทั่วโลก^[40]

ยุคกลาง

ภาพวาดนกยูงในหน้าแรกของบันทึกเวียนนา ดิออสโคริเดส [en]จากศตวรรษที่ 6

หลังการล่มสลายของจักรวรรดิโรมันตะวันตกในศตวรรษที่ 5 จำนวนผู้รู้ผู้เชี่ยวชาญได้ลดลง ความรู้และปรัชญากรีกได้เลือนรางสูญหายจากยุโรปตะวันตก^[10]: 194 อย่างไรก็ตามในยุคนี้อิซิโดโรแห่งเซบิยาได้จัดทำตำราและสารานุกรมเพื่อรักษาองค์ความรู้ทั่วไปที่ได้รวบรวมจากอดีต^[41] กลับกันในจักรวรรดิไบแซนไทน์ที่ต้องตั้งรับการรุกรานและสงครามแต่ก็ยังรักษาและต่อยอดความรู้เดิมที่มีได้^[10]: 159 จอห์น ฟิโลปอนอส [en]นักปราชญ์จากไบแซนไทน์ ตั้งข้อสงสัยหลักฟิสิกส์^[b]ของอริสโตเติล จึงเกิดเป็นทฤษฎีแรงกระตุ้น [en]^{[10]: 307, 311, 363, 402} และมีอิทธิพลต่อนักปราชญ์รุ่นหลังพันปีต่อมาอย่างกาลิเลโอที่ได้อ้างอิงทฤษฎีนี้หลายครั้งในงานของเขา^{[10]: 307–308 [42]}

ปลายสมัยโบราณ และ สมัยกลางตอนต้นปรากฏการณ์ธรรมชาติต่างถูกศึกษาตรวจสอบโดยใช้ปรัชญาของอริสโตเติลเช่น เหตุสี่อย่าง (four causes) วัสดุเหตุ รูปเหตุ สัมฤทธิเหตุ และอันตเหตุ^[43] ตำราและหนังสือกรีกโบราณหลายรายการถูกเก็บรักษาในจักรวรรดิไบแซนไทน์โดยชาวนิกายเนสโตเรียนและนิกายไมอาฟิไซทิซึม และมีการแปลเป็นภาษาอาหรับหนังสือแปลเป็นภาษาอาหรับเหล่านี้ถูกปรับปรุงต่อยอดที่นำโดยรัฐเคาะลีฟะฮ์^[44] ถึงช่วงศตวรรษที่ 6 และ 7 จักรวรรดิซาเซเนียนได้ตั้งวิทยาลัยกอนดิชาปุรซึ่งถูกกล่าวขานโดยหมอชาวกรีก ซิริแอก และเปอร์เซียว่าเป็นศูนย์การแพทย์ที่สำคัญที่สุดในยุคนั้น^[45]

บัยตุลฮิกมะฮ์ (ห้องสมุดใหญ่แห่งแบกแดด) สร้างในยุครัฐเคาะลีฟะฮ์อับบาซียะฮ์ ที่เมืองแบกแดดในปัจจุบัน^[46] ที่แห่งนี้เป็นจุดที่ทำให้ปรัชญาของอริสโตเติลได้เจริญรุ่งเรืองในโลกอิสลาม^[47] จนกระทั่งถึงศตวรรษที่ 13 เมื่อเกิดการมาถึงของการรุกรานของชาวมองโกล อิบน์ อัลฮัยษัมทำการทดลองเกี่ยวกับทัศนศาสตร์ที่การควบคุมปัจจัยตัวแปร^[c][49][50] อิบน์ ซีนารวบรวมและเขียนอัลกอนูนฟีอัฏฏิบบ์ ตำราสารานุกรมการแพทย์ที่ถือว่าหนังสือการแพทย์ที่สำคัญและมีการใช้และกล่าวถึงจนกระทั่งถึงศตวรรษที่ 18 ^[51]

ในศตวรรษที่ 11 ชาวยุโรปส่วนใหญ่นับถือศาสนาคริสต์^[10]: 204 และในปี 1088 มหาวิทยาลัยโบโลญญาถูกตั้งขึ้นเป็นมหาวิทยาลัยแห่งแรกในยุโรป^[52] เช่นนั้นความต้องการหนังสือที่แปลเป็นภาษาลาตินเพิ่มมากขึ้น^[10]: 204 ในศตวรรษที่ 12 ลัทธิอัสมาจารย์ได้เจริญรุ่งเรืองอย่างมากในยุโรปตะวันตก มีการทดลองโดย สังเกต บรรยายพรรณนา และจำแนกประเภทสิ่งต่าง ๆ ในธรรมชาติ^[53] ในศตวรรษที่ 13 อาจารย์และนักศึกษาแพทย์ที่โบโลญญาเริ่มศึกษาโดยผ่าร่างมนุษย์ ทำให้เกิดตำรากายวิภาคศาสตร์เล่มแรกโดยมอนดิโน ดิ ลุซซี [en]^[54]

ยุคเรอเนซองส์

ดูเพิ่ม: การปฏิวัติวิทยาศาสตร์

ภาพวาดแบบจำลองดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลางระบบสุริยะเสนอโดยโคเปอร์นิคัสใน De revolutionibus orbium coelestium [en]

พัฒนาการใหม่ในวิชาทัศนศาสตร์คือตัวแปรสำคัญที่ทำให้เกิดการเริ่มต้นใหม่ต่าง ๆ ในการฟื้นฟูศิลปวิทยาการ มีการโต้แย้งความคิดมโนคติของอภิปรัชญาในเรื่องของการรับรู้ รวมทั้งการมีส่วนร่วมในการปรับปรุงและการพัฒนาของเทคโนโลยีใหม่อย่างเช่น กล้องทาบเงา และ กล้องโทรทรรศน์ ช่วงแรกของยุคเรอเนซองส์ โรเจอร์ เบคอน [en] วิเทลโล [en] และ จอห์น เพ็คแคม [en] ต่างสร้างแนวคิดภววิทยาแบบอัสมาจารย์ บนโซ่แห่งเหตุ (Causal chain) เริ่มจากผัสสาการ สัญชาน และสุดท้ายวิสัญชานของปัจเจกบุคคลและสิ่งสากลในทฤษฎีของแบบของอริสโตเติล^{[48]: Book I} ต้นแบบเกี่ยวกับการมองเห็นกลายมาเป็นที่รู้จักในชื่อทัศนพิสัยนิยม [en]ถูกศึกษาและในไปใช้โดยศิลปินในยุคฟื้นฟูศิลปวิทยาการ ทฤษฎีดังกล่าวใช้ 3 เหตุจากทั้งหมด 4 เหตุของอริสโตเติลคือ รูปเหตุ วัสดุเหตุ และอันตเหตุ^[55]

ในศตวรรษที่ 16 นิโคลัส โคเปอร์นิคัสกำหนดกฎเกณฑ์เกี่ยวกับแนวคิดดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลางของระบบสุริยะจักรวาลเริ่มจากดาวเคราะห์หมุนรอบดวงอาทิตย์แทนที่จะเป็นแนวคิดโลกเป็นศูนย์กลางที่ดาวเคราะห์และดวงอาทิตย์หมุนรอบโลก แนวคิดนี้มีที่มาจากข้อสังเกตุเกี่ยวกับคาบการโคจรของดาวเคราะห๋โดยวงโคจรจะมีคาบการโคจรที่นานขึ้นหากดาวเคราะห์มีระยะห่างจากจุดศูนย์กลางการโคจรไกลมากขึ้น ซึ่งผลการสำรวจที่ได้แย้งกับแนวคิดโลกเป็นศูนย์กลาง^[56]

โยฮันเนิส เค็พเพลอร์ รวมถึงนักวิทยาศาสตร์คนอื่น ๆ ได้พยายามโต้แย้งแนวคิดที่ว่า ตามีการทำงานเพียงด้านเดียวเท่านั้นคือการรับรู้ และทำให้มีการเบนความสนใจทางด้านทัศนศาสตร์ จากการศึกษาเกี่ยวกับตาไปที่การเดินทางของแสง^[55][57] เค็พเพลอร์มีชื่อเสียงอย่างมาก อย่างไรก็ตามถึงแม้เขาจะต่อยอดแบบจำลองดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลางของโคเปอร์นิคัสจากการค้นพบกฎของเคปเลอร์ เค็พเพลอร์ก็ไม่ได้ปฏิเสธอภิปรัชญาแบบอริสโตเลียนนอกจากนี้เขากล่าวว่างานของเขาเป็นการคันหาการประสานพ้องแห่งฟากฟ้า (Musica universalis [en]) ^[58] กาลิเลโอได้สร้างผลงานสำคัญมากมายทั้งด้าน ดาราศาสตร์ ฟิสิกส์ และวิศวกรรม อย่างไรก็ตามเขาถูกขังจากคำสั่งของพระสันตะปาปาเออร์บานที่ 8 ได้สั่งลงโทษเขาจากงานเขียนเกี่ยวแบบจำลองพระอาทิตย์เป็นศูนย์กลาง^[59]

แท่นพิมพ์ถูกใช้อย่างแพร่หลายเพื่อพิมพ์ข้อวิจารณ์ทางวิชาการ รวมถึงความเห็นแย้งบางอย่างที่เกี่ยวข้องกับแนวคิดสมัยใหม่เกี่ยวกับธรรมชาติในยุคนั้น^[60] ฟรานซิส เบคอนและเรอเน เดการ์ต ตีพิมพ์คำอภิปรายทางปรัชญาแบบใหม่ที่ไม่ใช่วิทยาศาสตร์แบบอริสโตเลียน เบคอนได้เน้นย้ำถึงความสำคัญของการทดลองมากกว่าการพินิจพิจารณาและตั้งคำถามต่อแนวคิดแบบอริสโตเลียนในเรื่องของรูปเหตุและอันตเหตุ สนับสนุนแนวคิดที่ว่า วิทยาศาสตร์ควรเป็นการศึกษากฎธรรมชาติและพัฒนาความเป็นอยู่และชีวิตของมนุษย์^[61] เดการ์ตได้เน้นย้ำถึงความคิดของปัจเจกบุคคลและเสนอว่าควรใช้คณิตศาสตร์มากว่าเรขาคณิตในการศึกษาธรรมชาติ^[62]

ยุคเรืองปัญญา

หน้าปกของ Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica ฉบัับพิมพ์ครั้งที่หนึ่ง (ปี 1687)

เมื่อเริ่มต้นเข้าสู่ยุคเรืองปัญญา ไอแซก นิวตันได้วางรากฐานสำคัญให้แก่วิชากลศาสตร์แบบฉบับจากการเผยแพร่งานเขียนเรื่อง Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica (แปลตรงตัว แม่แบบ:Gloss) งานเขียนชิ้นนี้ได้ส่งต่อและมีอิทธิพลต่อแนวคิดของนักฟิสิกส์รุ่นหลังอีกหลายคน^[63] ก็อทฟรีท วิลเฮ็ล์ม ไลบ์นิทซ์ได้รวมแนวคิดหลายอย่างจากปรัชญาธรรมชาติของอาริสโตเติลซึ่งเป็นปรัชญาของอันตวิทยามาใช้ในแบบที่ไม่เกี่ยวข้องกับอันตวิทยาซึ่งมีผลต่อแนวคิดเกี่ยวกับวัตถุกล่าวคือ วัตถุไม่มีเหตุผลหรือเป้าหมายมันยังคงอยู่ ไลบ์นิทซ์ให้เหตุผลว่าสิ่งต่างเป็นไปด้วยกฎธรรมชาติอย่างเดียวไม่มีรูปปัจจัยหรืออันตปัจจัยพิเศษอื่นใดเข้ามาเกี่ยวข้อง^[64]

ในยุคนี้เป็นที่ประจักษ์แจ้งแล้วว่าวิทยาศาสตร์ได้สร้างความมั่งคั่งและสิ่งใหม่ ๆ ที่ช่วยอำนวยความสะดวกให้แก่มนุษย์ในทางวัตถุนิยมเช่นผลผลิตอาหาร เสื้อผ้า และสิ่งต่าง ๆ ที่มากขึ้น ใน Novum Organum (แปลตรงตัว แม่แบบ:Gloss) ฟรานซิส เบคอนได้กล่าวไว้ว่าเป้าหมายที่ถูกต้องจริงของวิทยาศาสตร์คือการเผื่อแผ่สิ่งใหม่ ๆ และความร่ำรวยแก่ชีวิตมนุษย์และไม่เห็นด้วยกับการค้นคว้าทางวิทยาศาสตร์ที่เป็นเพียงแนวคิดที่จับต้องไม่ได้^[65]

แทนที่จะเป็นมหาวิทยาลัยแบบในอดีตในยุคนี้การค้นคว่าทางวิทยาศาสตร์มักมาจากสมาคมวิชาการและบัณฑิตยสถาน (Academy)^[66] สถาบันเหล่านี้ได้ก่อให้เกิดอาชีพวิชาการทางวิทยาศาสตร์ขึ้น รวมถึงความสนใจต่อองค์ความรู้ทางวิทยาศาสตร์ที่เพิ่มขึ้นจากการเพิ่มจำนวนขึ้นของผู้รู้หนังสือ^[67] ในยุคนี้นักคิดและนักปรัชญาบางคนได้หันมาเขียนหนังสือด้านวิทยาศาสตร์เช่น 1.กาลิเลโอ กาลิเลอี 2.โยฮันเนิส เค็พเพลอร์ 3.โรเบิร์ต บอยล์ และ 4.ไอแซก นิวตัน^[68][69]

ในยุคนี้โดยเฉพาะศตวรรษที่ 18 ได้เกิดความสำเร็จทางวิทยาศาสตร์มากมายอาทิเช่นด้านการแพทย์^[70] ฟิสิกส์^[71] ชีววิทยาจากการพัฒนาหลักการอนุกรมวิธานของคาร์ล ลินเนียส^[72] ความเข้าใจใหม่เกี่ยวกับแม่เหล็กและไฟฟ้า^[73] การพัฒนาความเข้าใจเกี่ยวกับธาตุและสารจนเกิดเป็นวิชาเคมีขึ้น^[74] แนวคิดเกี่ยวกับธรรมชาติของมนุษย์ สังคม และเศรษฐกิจได้พัฒนาในยุคนี้เช่นกัน เดวิด ฮูม นักคิดชาวสก็อตได้เขียนหนังสือ A Treatise of Human Nature (แปลตรงตัว แม่แบบ:Gloss) ซึ่งได้ถูกนำมาใช้อ้างอิงในงานเขียนของหลายคนได้แก่ เจมส์ เบอร์เน็ต [en] อดัม เฟอร์กูสัน [en] จอห์น มิลลาร์ [en] และ วิลเลียม โรเบิร์ตสัน [en] ซึ่งได้รวมการค้นคว้าทางวิทยาศาสตร์ในเรื่องระหว่างความเป็นอยู่ของมนุษย์ยุคโบราณ กับ ความตระหนักรู้ต่อการเปลี่ยนแปลงสู่ความเป็นสมัยใหม่^[75] วิชาสังคมวิทยาล้วนแต่มีจุดเริ่มต้นจากนักคิดชาวสก็อตเหล่านี้^[76] ในปี 1776 อดัม สมิธได้พิมพ์หนังสือความมั่งคั่งของประชาชาติซึ่งถือได้ว่าเป็นจุดเริ่มต้นของวิชาเศรษฐศาสตร์^[77]

ศตวรรษที่ 19

แผนภูมิวิวัฒนาการชาติพันธุ์วาดโดยชาลส์ ดาร์วินในปี 1837

หลายองค์ความรู้ในระหว่างศตวรรษที่ 19 เริ่มเป็นรูปเป็นร่างคล้ายกับสาขาวิชาในปัจจุบัน ในยุตนี้การค้นคว้าทางด้านวิทยาศาสตร์เริ่มเห็นการใช้เครื่องมือวัดที่มีความเที่ยง รวมถึงการเกิดขึ้นของนักชีววิทยา นักฟิสิกส์ และนักวิทยาศาสตร์จากการที่การศึกษาธรรมชาติสามารถเป็นงานได้ในยุคนั้น นักวิทยาศาสตร์ได้กลายเป็นเจ้าหน้าที่ที่สำคัญในสังคม ในยุคนี้หลายประเทศได้พัฒนาการอุตสาหกรรมและความนิยมที่เพิ่มขึ้นของงานเขียนวิทยาศาสตร์ประชานิยม (Popular science) และการถือกำเนิดของวรสารวิทยาศาสตร์^[78] จิตวิทยากลายเป็นสาขาแยกใหม่ของวิชาปรัชญาเมื่อวิลเฮล์ม วุนต์ [en] สร้างห้องทดลองเพื่อใช้ค้นคว้าเกี่ยวกับจิตวิทยาครั้งแรกในปี 1879^[79]

ช่วงกลางศตวรรษที่ 19 ชาลส์ ดาร์วิน และ อัลเฟรด รัสเซล วอลเลซต่างคนได้พัฒนาต่างได้เสนอทฤษฎีวิวัฒนาการและนำไปสู่กฎการคัดเลือกโดยธรรมชาติในปี 1858 ซึ่งเป็นการอธิบายว่าพืชและสัตว์แต่ละชนิดมีวิวัฒนาการและการปรับตัวอย่างไร ชาลส์ ดาร์วินได้อธิบายทฤษฎีดังกล่าวโดยละเอียดในหนังสือกำเนิดสปีชีส์ (On the Origin of Species) ซึ่งพิมพ์ครั้งแรกปี 1859^[80] ในอีกฟากหนึ่งเกรกอร์ เมนเดลได้เผยแพร่การทดลองของเขาในหนังสือ Versuche über Pflanzen-Hybriden (แปลตรงตัว แม่แบบ:Gloss)ในปี 1865^[81] และได้กลายมาเป็นกฎของเมนเดลซึ่งเป็นพื้นฐานและรากฐานสำคัญของการศึกษาพันธุศาสตร์จนถึงในปัจจุบัน^[82]

ช่วงศตวรรษที่ 19 ตอนต้นจอห์น ดอลตันได้เสนอแนวคิดทฤษฎีอะตอมยุคใหม่ ซึ่งมีรากฐานมาจากแนวคิดของดีโมครีตุสที่ได้พูดถึงเรื่องอะตอม^[83] จากกฎทรงพลังงานซึ่งรวมไปถึงการทรงโมเมนตัมและกฎทรงมวล อาจเป็นไปได้ว่าจักรวาลมีความเสถียรอย่างมากและแถบไม่มีการสูญเสียใด ๆ ในจักรวาล อย่างไรก็ตามหลังจากการมาถึงของเครื่องจักรไอน้ำ และ การปฏิวัติอุตสาหกรรม ได้พบว่าพลังงานแต่ละชนิดไม่เหมือนกัน ทำให้เกิดการใช้ประโยชน์จากการเปลี่ยนงานทางความร้อนไปเป็นพลังงานชนิดอื่น^[84] ความเข้าใจดังกล่าวนำไปสู่กฎของอุณหพลศาสตร์ ในกฎดังกล่าวว่าไว้ว่าพลังงานเสรีของจักรวาลลดลงอย่างต่อเนื่อง เอนโทรปีของจักรวาลปิดเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ ตลอดเวลา^[d]

ทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้าเริ่มเป็นรูปเป็นร่างในช่วงศตวรรษที่ 19 จากงานเขียนงานทดลองของนักวิทยาศาสตร์หลายคนเช่น 1.ฮันส์ คริสเทียน เออร์สเตด 2.อ็องเดร-มารี อ็องแปร์ 3.ไมเคิล ฟาราเดย์ 4.เจมส์ เคลิร์ก แมกซ์เวลล์ 5.โอลิเวอร์ เฮวิไซด์ และ 6.ไฮน์ริช เฮิร์ตซ์ แนวคิดใหม่ที่ว่าได้สร้างปัญหาให้นักวิทยาศาสตร์ยุคนั้นเนื่องจากไม่สามารถอธิบายได้ด้วยกลศาสตร์แบบนิวตันได้ ในยุคนี้เกิดการค้นพบรังสีเอกซ์ซึ่งนำไปสู่การค้นพบการสลายตัวกัมมันตรังสีโดยอองรี เบ็กเกอเรล และ มารี กูว์รีในปี 1896^[87] จากนั้นมารี กูว์รีได้กลายเป็นคนแรกที่ได้รางวัลโนเบล 2 ครั้ง^[88] จากนั้นในปีต่อมา (1897) ได้มีการค้นพบอิเล็กตรอนซึ่งเป็นอนุภาคมูลฐานชนิดแรกที่ถูกค้นพบ^[89]

ศตวรรษที่ 20

การวิเคราะห์รูรั่วโอโซนโดยใช้ภาพถ่ายทางอวกาศในปี 1987

การค้นพบยาปฏิชีวนะ และ การสังเคราะห์ปุ๋ยเคมีในช่วงครึ่งแรกของศตวรรษที่ 20 ได้พัฒนาคุณภาพชีวิตมนุษย์ทั่วโลกอย่างมาก^[90][91] ตามมาด้วยปัญหาสิ่งแวดล้อมที่เพิ่มขึ้นเช่น การลดลงของโอโซนในชั้นบรรยากาศ การกลายเป็นกรดของมหาสมุทร ยูโทรฟิเคชัน และ การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ ปัญหาดังกล่าวเริ่มมีการตระนักรู้ในวงกว้างและนำมาสู่วิชาการศึกษาสิ่งแวดล้อม^[92]

งานวิจัยทางด้านวิทยาศาสตร์ในช่วงนี้มีมักได้รับทุนการสนับสนุนจำนวนมากหรือเป็นงานขนาดใหญ่^[93] การเร่งพัฒนาทางด้านเทคโนโลยีในยุคสืบเนื่องมาจากสงครามโลกครั้งที่ 1 และ สงครามโลกครั้งที่ 2 ตัวอย่างเช่นการพัฒนาปืนกล เครื่องบิน รถถัง การใช้อาวุธประเภทใหม่เป็นต้น สงครามเย็นทำให้เกิดการแข่งขันด้านเทคโนโลยีระหว่างมหาอำนาจโลก เช่น การแข่งขันทางด้านอวกาศ และ การแข่งขันพัฒนาอาวุธนิวเคลียร์^[94][95] องค์การระหว่างประเทศต่าง ๆ ได้พยายามหาพันธมิตรทำให้มีการรวมตัวกันของนักวิจัยระหว่างประเทศขึ้น^[96]

ในศตวรรษที่ 20 การจ้างงานนักวิจัยหญิงที่เพิ่มขึ้นและลดการกีดกันทางเพศทำให้จำนวนนักวิทยาศาสตร์หญิงเพิ่มขึ้นแต่ในบางสาขาอัตราส่วนชายหญิงยังต่างกันมากอยู่^[97] การค้นพบรังสีไมโครเวฟพื้นหลังของเอกภพในปี 1964^[98] เป็นหลักฐานที่หักล้างทฤษฎีจักรวาลมีสภาพคงตัวและยอมรับทฤษฎีบิกแบงของฌอร์ฌ เลอแมทร์^[99]

การค้นคว้าพื้นฐานสำคัญของของจักรวาลทำให้เกิดการเปลี่ยนสาขาวิชาการวิจัย ยุคนี้ได้เปลี่ยนแปลงการวิจัยเกี่ยวกับวิวัฒนาการสู่โมเดิร์นซินเทซิส [en] ที่เป็นการรวมทฤษฎีวิวัฒนาการของดาร์วินและพันธุศาสตร์ดั้งเดิม^[100] ทฤษฎีสัมพันธภาพของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์และกลศาสตร์ควอนตัมช่วยแก้ปัญหาหลายอย่างที่กลศาสตร์แบบฉบับทำไม่ได้และนำไปใช้ในระบบที่มีความยาวมาก ๆ ตอบปัญหาบางอย่างของของเวลาและความโน้มถ่วง^[101][102] การแพร่หลายของอุปกรณ์วงจรรวมกับดาวเทียมสื่อสารนำไปสู่การปฏิวัติเทคโนโลยีสารสนเทศ การใช้งานอินเทอร์เน็ตและคอมพิวเตอร์พกพาเช่น สมาร์ทโฟนที่เพิ่มขึ้น ทำให้ความต้องการใช้ระบบสื่อสารที่โยงยาวเชื่อมต่อกันจำนวนมากและเกี่ยวพันกันหลายเครือข่ายและจำนวนข้อมูลขนาดใหญ่ นำไปสู่การศึกษาทฤษฎีระบบ และแบบจำลองทางวิทยาศาสตร์ที่สร้างโดยคอมพิวเตอร์^[103]

ศตวรรษที่ 21

หลุมดำในกาแล็กซีM87จากการประมวลผลของข้อมูลหลาย ๆ ชุดในโครงการวิจัยร่วมอีเวนท์ฮอไรซัน

โครงการโครงการจีโนมมนุษย์สำเร็จในปี 2003 สามารถวิเคราะห์ยีนในจีโนมมนุษย์ได้ครบทั้งหมด^[104] เซลล์ต้นกำเนิดพหุศักยภาพแบบชักนำ [en] (iPSCs) ทำสำเร็จครั้งแรกในปี 2006 ทำให้ใช้เซลล์จากเซลล์โตเติมที่ (Adult cell) ไปใช้เป็นเซลล์ต้นกำเนิดและเปลี่ยนเป็นเซลล์ที่ต้องการต่อได้^[105] ในปี 2013 ได้มีการยืนยันการตรวจวัดได้ของฮิกส์โบซอน อนุภาคสุดท้ายที่ถูกทำนายไว้ในสแตนดาร์ดโมเดล^[106] จากการทำนายถึงการมีอยู่ของคลื่นความโน้มถ่วงในทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปเมื่อเกือบร้อยปีที่แล้ว และในปี 2015 คลื่นความโน้มถ่วงถูกตรวจวัดครั้งแรกโดย LIGO^[107][108] ในปี 2019 ทีมนักวิจัยของกล้องโทรทรรศน์อีเวนท์ฮอไรซันเผยแพร่ภาพของหลุมดำและแอคเครชันดิสก์เป็นครั้งแรก^[109]

สาขาของวิทยาศาสตร์

วิทยาศาสตร์ธรรมชาติ

ฟิสิกส์

ฟิสิกส์ทฤษฎี (en: theoretical physics) ฟิสิกส์เชิงคำนวณ (eng) สวนศาสตร์ (Acoustics) Astrodynamics (eng) วิทยาศาสตร์โลก (Earth Sciences) ดาราศาสตร์ (Astronomy) ฟิสิกส์ดาราศาสตร์ (Astrophysics) Atomic, Molecular, and Optical physics eng ชีวฟิสิกส์ (Biophysics) Condensed matter physics (eng) จักรวาลวิทยา (Cosmology) อติสีตศาสตร์ (Cryogenics)

พลศาสตร์ (Dynamics) พลศาสตร์ของไหล (Fluid dynamics) Materials physics (eng) Mathematical physics (eng) กลศาสตร์ (Mechanics) นิวเคลียร์ฟิสิกส์ (Nuclear physics) ทัศนศาสตร์ (Optics) Particle physics (eng) (or High Energy Physics) พลาสมาฟิสิกส์ (eng) พอลิเมอร์ฟิสิกส์ (eng) Vehicle dynamics (eng)

เคมี

เคมีวิเคราะห์ (Analytical chemistry) ชีวเคมี (Biochemistry) เคมีการคำนวณ (Computational chemistry) เคมีไฟฟ้า (Electrochemistry) เคมีอนินทรีย์ (Inorganic chemistry) วัสดุศาสตร์ (Materials science) เคมีสิ่งแวดล้อม

เคมีอินทรีย์ (Organic chemistry) เคมีฟิสิกส์ (Physical chemistry) เคมีควอนตัม (Quantum chemistry) สเปกโตรสโคปี (Spectroscopy) สเตอริโอเคมิสตรี (Stereochemistry) เคมีความร้อน (Thermochemistry)

ชีววิทยา

กายวิภาคศาสตร์ (Anatomy) ชีววิทยาดาราศาสตร์ (Astrobiology) ชีวเคมี (Biochemistry) ชีวสารสนเทศศาสตร์ (Bioinformatics) ชีวฟิสิกส์ (Biophysics) พฤกษศาสตร์ (Botany) ชีววิทยาของเซลล์ (Cell biology) (eng) Cladistics (eng) วิทยาเซลล์ (Cytology) Developmental biology (eng นิเวศวิทยา (Ecology) กีฏวิทยา (Entomology) วิทยาการระบาด (Epidemiology) Evolutionary biology (en:Evolutionary biology) Evolutionary developmental biology (eng) Freshwater Biology (eng) พันธุศาสตร์ (Genetics) (Population genetics), (Genomics), (Proteomics) จิตวิทยา (en:Psychology) วิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อม

มิญชวิทยา (Histology) มีนวิทยา (Ichtyology) วิทยาภูมิคุ้มกัน (Immunology ชีววิทยาทางทะเล (Marine biology) จุลชีววิทยา (Microbiology) อณูชีววิทยา (Molecular Biology) สัณฐานวิทยา (Morphology) ประสาทวิทยาศาสตร์ (Neuroscience) พัฒนาการของพืช (eng) ปักษีวิทยา (Ornithology) บรรพชีวินวิทยา (Palaeobiology) วิทยาสาหร่าย (Phycology, Algology) วิวัฒนาการชาติพันธุ์ (eng) Physical anthropology (eng สรีรวิทยา (Physiology) Structural biology (eng) อนุกรมวิธาน (Taxonomy) พิษวิทยา (Toxicology) วิทยาไวรัส (Virology) สัตววิทยา (Zoology)

วิทยาศาสตร์ประยุกต์

วิศวกรรมศาสตร์

• • สาขาของวิศวกรรมศาสตร์

วิทยาการคอมพิวเตอร์และสารสนเทศ

• • วิทยาการคอมพิวเตอร์
  • วิทยาการสารสนเทศ หรือ สารสนเทศศาสตร์
  • วิทยาศาสตร์พุทธิปัญญา (Cognitive science)
  • วิชาเกี่ยวกับการติดต่อและควบคุมของสัตว์และเครื่องจักร (eng)
  • บรรณารักษศาสตร์และสารนิเทศศาสตร์
  • Systemics

วิทยาศาสตร์สุขภาพ (Health Science)

เภสัชศาสตร์ (Pharmacy) ทันตแพทยศาสตร์ (Dentistry) แพทยศาสตร์ (Medicine) เนื้องอกวิทยา (Oncology) พยาธิวิทยา (Pathology) อายุรเวช เวชศาสตร์ เภสัชวิทยา (Pharmacology) พิษวิทยา (Toxicology)

สัตวแพทยศาสตร์ (Veterinary medicine) เทคนิคการแพทย์ เคมีคลินิค จุลทรรศน์ศาสตร์คลินิค เวชศาสตร์การธนาคารเลือด ทัศนมาตรศาสตร์ (Optometry) กายภาพบำบัด กิจกรรมบำบัด รังสีเทคนิค วิทยาศาสตร์การกีฬา​ (Sports science)​

ดูเพิ่ม

• สถานีย่อยวิทยาศาสตร์

• รายชื่อคณะวิทยาศาสตร์ในประเทศไทย

หมายเหตุ

1. คำว่า "วิทยาศาสตร์" มักถูกใช้เพื่อแทนคำว่า "Science" ในภาษาอังกฤษ แต่ถ้าจะกล่าวให้ตรงความหมายแล้ว เราใช้คำว่า "วิทยาศาสตร์" เพื่อหมายถึง "Exact science" ซึ่งไม่รวมสาขาวิชาทางสังคมศาสตร์เอาไว้ แม้ว่าสาขาวิชาทางสังคมศาสตร์จะใช้กระบวนการทางวิทยาศาสตร์เช่นเดียวกัน การแบ่งแยกดังกล่าวมีขึ้นเนื่องจากความแตกต่างในด้านเนื้อหาและธรรมชาติของการศึกษา มิใช่เรื่องของความจริงหรือความถูกต้องแต่อย่างใด คำว่า "Science" ในภาษาอังกฤษจะมีความหมายเทียบเท่ากับคำว่า "ศาสตร์"