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自然科学(しぜんかがく、natural science)とは、科学的方法により一般的な法則を導き出すことで自然の成り立ちやあり方を理解し、説明・記述しようとする学問の総称。

◆ 概説

自然科学と言う時の「自然」とは、基本的に人為的ではないもののことである。大きくは宇宙から小さくは素粒子の世界まで含まれ、生物やその生息環境も対象となっており、そこには生物としてのヒトも含んでいる(ヒトが作り出した文化全般(音楽、美術、文学、価値観、倫理、法律 等々)に関する研究については、人文科学、社会科学に譲る)。

この「自然科学」という表現は、一般に、「人文科学」や「社会科学」と対比する時に用いられることが多い。19世紀のヨーロッパにおいて諸科学が分化・独立して以来そのような呼び分けが定着している。ただしドイツでは、日本とは対比・区分が若干異なり、自然科学 Naturwissenschaft は「文化科学 Kulturwissenschaft」や「精神科学 Geisteswissenschaft」と対比されることが多い丸山高司『人間科学の方法論争』勁草書房 ISBN 4-326-15162-5 。

現在、自然科学は、狭義には、物理学、化学、生物学、地学、天文学など自然科学全体の基礎となる理論的研究をする部門を指し、これを「理学」とも呼ぶ。また、この狭義の自然科学に数学を含む場合もある(を参照)。

自然科学は、広義には、医学、農学、工学などの、「応用科学」と呼ばれる分野を含む。

自然科学の歴史は科学史の分野で研究対象とされている。

自然科学を対象とする哲学的考察は認識論および科学哲学においてなされており、「科学基礎論」と呼ばれることもある。

◆ 近代自然科学成立の歴史と方法論

自然を対象とした学問としては、確かに古代ギリシャ時代以来「自然学」があった自然学physica。アリストテレスが学問として確立。近代自然科学の成立の後はこのphysicaという語は指す対象が変わり、物理学を意味するようになった。。またヨーロッパ中世にはスコラ学があり、「自由七科」という学問分類の内の「クアドリウム(四科)」には、天文学も含まれていた。だがそれらの方法論は基本的に近代自然科学のそれとは異なっていたと言えよう。

近代自然科学の方法論は、仮説と実証である。

今では近代科学のものとして広く認知されているこの方法論の萌芽は、ヨーロッパで近代西洋科学が成立する以前から、各国の伝統的科学・技術の中に、分散的にではあっても、すでに存在していた。たとえば、実際の有用性・有効性を経験的に確認して、それを合理的に改善していくことをしなければ、火薬や羅針盤の発明・発達は不可能だっただろう(中国の科学)。

現在考えられているような自然科学(近代自然科学)は、17世紀のヨーロッパの自然哲学者(ケプラー、ガリレイ、ニュートン等)の天文現象との格闘により確立した19世紀までは自然科学ではなく「自然哲学」という名称がもっぱら使われ、研究者も自然哲学者を自認していたが、自然科学成立の経緯も踏まえて、当時の自然哲学研究も自然科学の一部に含むことが多い。。

実証を支える精密な実験、実験解析方法の進展。理論を展開する土台となる数学手法の構築。オープンに科学の成果を交換しえる場の登場(ロンドン王立協会、フランス科学アカデミー等)。また同時期に学術雑誌が登場し、ジャーナル・アカデミズムが確立した。新たな知識は、公開の場で討論され鍛え上げられていくようになり、科学成果は、発見者の占有物ではなく万人の知的共有財産となることになったただし成果・知識が共有されても、発見した者、プライオリティがある者は社会的には特別な扱いを受け、名誉などを得ることが多い。20世紀に始まったノーベル賞でもプライオリティのある者に対して賞および賞金が与えられている。このように知識が効率的に共有されるシステムが築かれたことが、その後、科学知識が膨大に蓄積されていく原動力となった。これらすべてを可能たらしめるシステム全体が近代自然科学の営為である。

このように近代自然科学は、すでに築き上げられた知識の体系を指すのと同時に、方法論、システム全体も指す。

すなわち、近代自然科学とは、ギリシャの自然哲学のように、ある天才哲学者の頭脳が紡ぎだしたもの、ではない。あるいは中世のスコラ学のように、精緻な理論構築物ではあるが実証精神(実証主義)を欠きがちなもの、でもない。

◇ 近年の方法論

;還元主義と複雑系

知識をある基本法則に帰着させる方法論は還元主義と呼ばれることがある。この語が否定的トーンで語られることの多いのは、「科学技術」という応用面の発展もうながして人類への貢献も大きなものがあったものの、生命の起原や生物社会の成り立ちなどこの方法では説明が困難な対象も存在するからであろう。近年、これらの対象を素因子が相互作用する場として捉えることでその成り立ちを理解・説明しようとする複雑系の手法も成立しつつある。ここでの方法論は還元主義のそれとは違うアプローチをとっており、自然科学および経済活動など社会科学の分野でこれまで説明困難であった事象の理解がすすむのではないかとも期待されている。

◆ 自然科学の分野

自然科学には、以下のような学問分野が属する。

◇ 物理学

物理学は、

・ 自然界を構成する要素

・ それらの構成要素に働く相互作用

・ 相互作用に対する応答

・ 要素が多数集まったときのふるまい

についての普遍的な法則を探求する学問分野である。

◇ 化学

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