Ramas de lo natural
Biología: un fragmento de ADN, la secuencia química que contiene instrucciones para la vida.
Este campo abarca un conjunto de disciplinas que examina los fenómenos relacionados con los organismos vivos. La escala de estudio puede variar desde biofísica de subcomponentes hasta ecologías complejas. La biología se ocupa de las características, clasificación y comportamientos de los organismos, así como de cómo se formaron las especies y sus interacciones entre sí y con el medio ambiente.
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Los campos biológicos de botánica, zoología y medicina se remontan a los primeros períodos de la civilización, mientras que la microbiología se introdujo en el siglo XVII con la invención del microscopio. Sin embargo, no fue hasta el siglo XIX que la biología se convirtió en una ciencia unificada. Una vez que los científicos descubrieron puntos en común entre todos los seres vivos, se decidió que era mejor estudiarlos en su conjunto.
Algunos desarrollos clave en biología fueron el descubrimiento de la genética; La teoría de la evolución de Darwin a través de la selección natural; La teoría de los gérmenes de la enfermedad y la aplicación de las técnicas de química y física a nivel de la célula o molécula orgánica.
La biología moderna se divide en subdisciplinas según el tipo de organismo y la escala que se estudia. La biología molecular es el estudio de la química fundamental de la vida, mientras que la biología celular es el examen de la célula; El componente básico de toda la vida. En un nivel superior, la anatomía y la fisiología observan las estructuras internas y sus funciones de un organismo, mientras que la ecología observa cómo se interrelacionan varios organismos.
Química: esta fórmula estructural para la cafeína de la molécula muestra una representación gráfica de cómo están dispuestos los átomos.
Al constituir el estudio científico de la materia a escala atómica y molecular, la química se ocupa principalmente de colecciones de átomos, como gases, moléculas, cristales y metales. Se estudia la composición, propiedades estadísticas, transformaciones y reacciones de estos materiales. La química también implica comprender las propiedades e interacciones de átomos y moléculas individuales para su uso en aplicaciones a gran escala.
La mayoría de los procesos químicos pueden estudiarse directamente en un laboratorio, utilizando una serie de técnicas (a menudo bien probadas) para manipular materiales, así como una comprensión de los procesos subyacentes. La química a menudo se llama “la ciencia central” debido a su papel en la conexión de otras ciencias naturales.
Los primeros experimentos en química tuvieron sus raíces en el sistema de Alquimia, un conjunto de creencias que combinaba el misticismo con los experimentos físicos. La ciencia de la química comenzó a desarrollarse con el trabajo de Robert Boyle, el descubridor del gas, y Antoine Lavoisier, quien desarrolló la teoría de la conservación de la masa.
El descubrimiento de los elementos químicos y la teoría atómica comenzó a sistematizar esta ciencia, y los investigadores desarrollaron una comprensión fundamental de los estados de la materia, iones, enlaces químicos y reacciones químicas. El éxito de esta ciencia condujo a una industria química complementaria que ahora juega un papel importante en la economía mundial.
Los orbitales del átomo de hidrógeno son descripciones de las distribuciones de probabilidad de un electrón unido a un protón. Sus descripciones matemáticas son problemas estándar en mecánica cuántica, una rama importante de la física.
La física encarna el estudio de los componentes fundamentales del universo, las fuerzas e interacciones que ejercen entre sí y los resultados producidos por estas interacciones. En general, la física es considerada como la ciencia fundamental, porque todas las demás ciencias naturales usan y obedecen los principios y leyes establecidos por el campo. La física depende en gran medida de las matemáticas como marco lógico para la formulación y cuantificación de principios.
Física: el estudio de los principios del universo tiene una larga historia y se deriva en gran medida de la observación directa y la experimentación. La formulación de teorías sobre las leyes que rigen el universo ha sido fundamental para el estudio de la física desde muy temprano, y la filosofía gradualmente cedió a las pruebas y observaciones experimentales sistemáticas y cuantitativas como fuente de verificación. Los desarrollos históricos clave en física incluyen la teoría de Isaac Newton de la gravitación universal y la mecánica clásica, una comprensión de la electricidad y su relación con el magnetismo, las teorías de Einstein de la relatividad especial y general, el desarrollo de la termodinámica y el modelo de mecánica cuántica de la física atómica y subatómica.
El campo de la física es extremadamente amplio y puede incluir estudios tan diversos como la mecánica cuántica y la física teórica, la física aplicada y la óptica. La física moderna se está volviendo cada vez más especializada, donde los investigadores tienden a centrarse en un área en particular en lugar de ser “universalistas” como Isaac Newton, Albert Einstein y Lev Landau, que trabajaron en múltiples áreas.
Astronomía: las misiones de naves espaciales no tripuladas y tripuladas se han utilizado para obtener imágenes de ubicaciones distantes dentro del Sistema Solar, como esta vista del Apolo 11 del cráter Daedalus en el otro lado de la Luna.
Esta disciplina es la ciencia de los objetos y fenómenos celestes que se originan fuera de la atmósfera de la Tierra. Se ocupa de la evolución, la física, la química, la meteorología y el movimiento de los objetos celestes, así como la formación y el desarrollo del universo.
La astronomía incluye el examen, estudio y modelado de estrellas, planetas, cometas, galaxias y el cosmos. La mayor parte de la información utilizada por los astrónomos se recopila mediante observación remota, aunque se ha realizado alguna reproducción de laboratorio de los fenómenos celestes (como la química molecular del medio interestelar).
Si bien los orígenes del estudio de las características y los fenómenos celestes se remontan a la antigüedad, la metodología científica de este campo comenzó a desarrollarse a mediados del siglo XVII. Un factor clave fue la introducción del telescopio por Galileo para examinar el cielo nocturno con más detalle.
El tratamiento matemático de la astronomía comenzó con el desarrollo de Newton de la mecánica celeste y las leyes de la gravitación, aunque fue provocado por trabajos anteriores de astrónomos como Kepler. En el siglo XIX, la astronomía se había convertido en una ciencia formal, con la introducción de instrumentos como el espectroscopio y la fotografía, junto con telescopios muy mejorados y la creación de observatorios profesionales.
Ciencias de la Tierra La ciencia de la Tierra (también conocida como geociencia), es un término que abarca todo para las ciencias relacionadas con el planeta Tierra, incluyendo geología, geofísica, hidrología, meteorología, geografía física, oceanografía y ciencia del suelo.
Aunque la minería y las piedras preciosas han sido intereses humanos a lo largo de la historia de la civilización, el desarrollo de las ciencias relacionadas con la geología económica y la mineralogía no se produjo hasta el siglo XVIII. El estudio de la tierra, particularmente la paleontología, floreció en el siglo XIX. El crecimiento de otras disciplinas, como la geofísica, en el siglo XX condujo al desarrollo de la teoría de la tectónica de placas en la década de 1960, que tuvo un efecto similar en las ciencias de la Tierra que la teoría de la evolución en la biología. Las ciencias de la Tierra de hoy están estrechamente vinculadas con los recursos petroleros y minerales, la investigación climática y la evaluación y remediación ambiental.
Ciencia atmosférica Aunque a veces se considera en conjunto con las ciencias de la tierra, debido al desarrollo independiente de sus conceptos, técnicas y prácticas y también al hecho de que tiene una amplia gama de subdisciplinas bajo su ala, la ciencia atmosférica también se considera una rama separada de ciencias naturales. Este campo estudia las características de diferentes capas de la atmósfera desde el nivel del suelo hasta el borde del tiempo. La escala de tiempo del estudio también varía de días a siglos. A veces, el campo también incluye el estudio de patrones climáticos en planetas distintos de la Tierra.
Oceanografía El estudio serio de los océanos comenzó a principios y mediados del siglo XX. Como campo de las ciencias naturales, es relativamente joven pero los programas independientes ofrecen especializaciones en el tema. Aunque persisten algunas controversias en cuanto a la categorización del campo bajo las ciencias de la tierra, las ciencias interdisciplinarias o como un campo separado por derecho propio, la mayoría de los trabajadores modernos en el campo están de acuerdo en que ha madurado hasta un estado que tiene sus propios paradigmas y prácticas. Como una gran familia de estudios relacionados que abarcan todos los aspectos de los océanos ahora se clasifica en este campo
