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Die Naturwissenschaften befassen sich mit der unbelebten und belebten Natur, versuchen diese zu beschreiben und zu erklären. Die traditionellen Gebiete der Naturwissenschaften – Physik, Chemie und Biologie – prägen auch heute noch nachhaltig das verbreitete Bild der Naturwissenschaften. In der Gegenwart wird der Begriff Naturwissenschaften jedoch deutlich weiter gezogen.

Inhaltsverzeichnis

Einordnung als Wissenschaft

Die Naturwissenschaften stehen nach traditioneller Auffassung den Geistes- und Sozialwissenschaften gegenüber. Allerdings ist diese ausschließliche Zweiteilung der Wissenschaften in zwei große Kategorien heute weitgehend nicht mehr begriffliche Grundlage: Als prominentestes Beispiel für eine Wissenschaft, die weder als Natur- noch als Geisteswissenschaft einzuordnen ist, gilt die Mathematik neben der Informatik, die den Strukturwissenschaften zugeordnet werden. Mit dem Begriff der Humanwissenschaften werden die zunehmend früheren Unterscheidungen zwischen Geisteswissenschaften und Sozialwissenschaften einerseits und den Naturwissenschaften andererseits relativiert.

Prinzipien der Naturwissenschaften

Heute definieren sich die Naturwissenschaften über ihre Methoden und den Wissenschaftsprozess. Es werden Hypothesen gebildet und systematische Experimente durchgeführt, um diese Hypothesen zu überprüfen. Die Hypothesen werden möglichst präzise formuliert, was in der Praxis heißt, dass die Hypothese als mathematisches Modell formuliert wird. „Mathematisches Modell“ darf hierbei nicht zu eng verstanden werden, denn neben der klassischen Differentialgleichung können solche Modelle statistische Natur haben und entsprechend formuliert werden, oder es kann sich um Abläufe handeln, die als Graphen dargestellt werden. Die Hypothese (= Modell) muss kausal und nachprüfbar sein. Die Hypothese sollte bekannte Phänomene erklären und, idealer Weise, neue Phänomene vorhersagen oder mehr Phänomene erklären als die bekannten Modelle. Ist die Hypothese erfolgreich („sie bewährt sich“) wird ihr im Laufe der Zeit immer mehr Vertrauen entgegengebracht. Bewährte Hypothesen werden oft auch als Theorie bezeichnet. Theorien, die lange Zeit und in verschiedenen Gebieten ihre Tests immer wieder bestanden haben, werden auch Naturgesetz genannt. Häufig haben sogenannte Naturgesetze aber weitere Attribute, die wissenschaftstheoretisch nur schwierig exakt zu fassen sind. Zu diesen gehören Einfachheit, großer Geltungsbereich, elegante mathematische Formulierung und hoher Erklärungswert. Erklärungswert heißt, dass die Theorie möglichst wenig freie Parameter enthält, die erst durch Messungen und Experimente bestimmt werden müssen. Als Beispiele für weithin anerkannte Naturgesetze können der Energieerhaltungssatz, die Evolutionstheorie und die Relativitätstheorie angeführt werden. Dagegen würde man das eigentlich sehr erfolgreiche Standardmodell der Elementarteilchenphysik noch nicht als „Naturgesetz“ bezeichnen, denn es mangelt ihm an Erklärungswert, da es mindestens 19 freie Parameter hat, die durch Messung und Experiment bestimmt werden müssen.

Die drei klassischen Naturwissenschaften Physik – Chemie – Biologie

Die Übergänge der drei klassischen Naturwissenschaften

Die Übergänge zwischen Chemie und Biologie sind die, wo die Biologie nicht mehr alleine mit biologischen Prozessen erklärbar ist, wie z.B. auf Ebene der DNA und allem was damit geschieht. Hier zeigt sich ein klarer Übergang der beiden Naturwissenschaften. Es muss auf die komplexen chemischen Verbindungen eingegangen werden, um biologisch zelluläre Vorgänge erklären zu können.

Analog dazu finden sich die Übergänge zwischen Physik und Chemie auf der subelementaren Ebene, wo sich die Eigenschaften der chemischen Elemente allein durch deren Atomstruktur und -Anordnung erklären lassen. Die Grundlage dafür bildet der Bereich der Atom- und Teilchenphysik.

Es gibt ebenfalls Übergänge von der Biologie zur Physik, z.B. bei der Betrachtung statischer Problemstellungen wie dem Skelettbau, fluid-dynamischer Prozesse (z.B. der Blutdruckmessung), oder elektro-physikalischer Vorgänge wie der neuronalen Erregungsleitung.

Weitere Wissenschaftszweige

Die Naturwissenschaften schaffen die Grundlage für weitere Wissenschaftsbereiche, wie z. B. die Geowissenschaften, die Medizin, die Pharmazie und die Werkstoffwissenschaft.

Heutige Auffassung von den exakten Wissenschaften

Der oben beschriebene Prozess wird auch in anderen Wissenschaftsgebieten angewendet, die nicht zu den klassischen Naturwissenschaften zählen oder zu den Naturwissenschaften aus der erweiterten Aufstellung im Artikel Wissenschaft zählen. Diese erhalten im angelsächsischen üblicherweise den Zusatz „Science“. Eine Eins-zu-Eins-Übersetzung ins Deutsche ist nicht üblich, gelegentlich wird der Begriff der „Exakten Wissenschaft“ verwendet. Als Beispiel sei die Psychologie genannt, die weitgehend mit naturwissenschaftlichen Methoden arbeitet.

Literatur

Wissenschaftstheorie und Naturphilosophie

→ siehe auch die jeweiligen Hauptartikel Wissenschaftstheorie, Naturphilosophie und der Einzelwissenschaften (Philosophie der Physik usw.)

Populäre Literatur

Geschichte der Naturwissenschaften

Siehe auch

 Wikibooks: Buch zum naturwissenschaftlichen Weltbild – Lern- und Lehrmaterialien
 Wikiquote: Naturwissenschaft – Zitate
 Wiktionary: Naturwissenschaft – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen und Grammatik
 Wikibooks: Offene Fragen der Naturwissenschaften – Lern- und Lehrmaterialien