Onko tähtitiede fysiikan tutkimusta?
Fysiikka
Fysiikkaa jaotellaan tavallisimmin sen historiallisen kehityksen pohjalta erinäisiin osin toisiinsa limittyviin tutkimusaloihin. Tärkeimpiä niistä ovat vanhastaan olleet mekaniikka, sähköoppi, lämpöoppi, optiikka ja akustiikka, joiden ohella 1900-luvulla tärkeiksi tutkimuskohteiksi tulivat atomifysiikka, ydinfysiikka, hiukkasfysiikka ja tiiviin aineen fysiikka. Tätä jaottelua käytetään muun muassa fysiikan opetuksessa. Osa-alueita muodostuu myös tietyn mittakaavan tai menetelmän perusteella, kuten laskennallinen fysiikka tai astrofysiikka. Itse fysikaaliseen tietämykseen ja siten luontoon pohjautuvaa jaottelua ei ole.
Aeronomia
Aeronomia on geofysiikan osa-alue, joka tutkii ilmakehän ylimpiä osia mesosfääristä lähtien, joidenkin lähteiden mukaan stratosfääristä alkaen.
Alkuperäisen määritelmän mukaan aeronomia tutkii niitä osia ilmakehistä, joissa Auringon säteilyn aiheuttama dissosiaatio ja ionisaatio johtavat merkittäviin fysikaalisiin ja kemiallisiin prosesseihin. Tämä määritelmä sisältää myös muiden planeettojen kaasukehät soveltuvissa osin. Tämän määritelmän Sidney Chapman esitteli kansainvälisen Geodesian ja Geofysiikan liiton yleiskokoukselle vuonna 1954, pari vuotta ennen ensimmäisiä satelliittimittauksia. Fysiikka
Olennaisena osana fysiikan opiskeluun kuuluu matematiikan opiskelu, sillä ”matematiikkaa hallitsemattomasta ihmisestä ei tule fyysikkoa”. Tavallisesti fysiikkaa yliopistossa pääaineena opiskelevat lukevat matematiikkaa sivuaineena ja yleensä se kuuluukin pakollisena opintoihin. Muita tyypillisiä sivuaineita ovat kemia, biologia sekä tietotekniikka. Fysiikkaa voidaan opiskella myös poikkitieteellisesti. Esimerkiksi Jyväskylän yliopistossa nanotieteen koulutusohjelmassa opiskellaan fysiikkaa, kemiaa ja biologiaa. Tähtitiede
Avaruustähtitiede tarkoittaa tähtitieteen sitä osaa, jossa käytettävät mittalaitteet ovat avaruudessa satelliittien ja luotainten kyydissä vastakohtana perinteisemmälle kokonaan maasta käsin tehtävään tutkimukseen. Vastaava laajempi käsite on avaruustutkimus. Astroseismologia
Astroseismologia on tutkimusala, joka tutkii tähtien järistyksiä mittaamalla tähdistä saapuvaa valoa. Infrapunatähtitiede
Infrapunatähtitiede on tähtitieteen tutkimuksen osa-alue, joka on keskittynyt havaintojen tekemiseen infrapunasäteilyn alueella (0,75 μm–1 mm) näkyvän valon sekä radioaaltojen välissä. Infrapunatähtitieteen tutkimuskohteita ovat erityisesti infrapunagalaksit, tähtienväliset pölypilvet, protostellaariset kylmät ytimet, nuoria tähtiä ympäröivät kertymäkiekot, pölyvaipan ympäröimät prototähdet, joita ei voida havainnoida näkyvän valon alueella, avaruuden molekyylit ja jäät sekä jäiden peittämät pölyhiukkaset. Kosminen infrapunataustasäteily kertoo universumin lämpötiloista galaksien synnyn aikaan sekä ensimmäisistä tähdistä. Positioastronomia
Positioastronomia on tähtitieteellisten kohteiden, erityisesti tähtien suhteellisia ja absoluuttisia paikkoja tutkiva tähtitieteen haara. Se on tähtitieteen alalajeista vanhin ja sen historia ulottuu aina muinaiseen Babyloniaan asti. Tähtitiede
Toinen luonteva jaottelu voidaan tehdä havainnoissa käytetyn aallonpituusalueen mukaan:Osa tähtitieteestä on teoreettista eli ei suoraan havaintoihin perustuvaa. Teoreettisen tutkimuksen kohteita ovat muun muassaMyös Maahan saapuvien neutriinojen, gravitaatiosäteilyn, kosmisen säteilyn sekä meteoriittien tutkimus voidaan laskea tähtitieteeksi. Astrofysiikka on tähtitieteellisten kohteiden fysikaalisia ominaisuuksia, kuten tiheyttä, kemiallista koostumusta, lämpötilaa ja painetta tutkiva tähtitieteen haara. Astrobiologia puolestaan tutkii elämää ja sen synnyn mahdollisuuksia maailmankaikkeudessa. Röntgentähtitiede
Röntgentähtitiede on havaitsevan tähtitieteen haara, jossa tutkitaan röntgensäteilyä tuottavia tähtitaivaan kohteita. Koska Maan ilmakehässä oleva vesi absorboi (imee itseensä) röntgensäteilyn, havaintoja varten instrumentit joudutaan nostamaan korkealle yläilmakehään ilmapallolla tai laukaisemaan havainnointilaite maata kiertävälle radalle. Teologian historia
Aristoteles luki teologian matematiikan ja fysiikan ohella yhdeksi teoreettisen filosofian osa-alueeksi, ja korkea-arvoisemman kohteensa ansiosta näitä kahta muuta korkea-arvoisemmaksi. Teologian kohteena olivat kaikkein jumalallisimmat kysymykset, kuten ”ensimmäisen liikuttajan” tutkiminen. Tätä kautta termi on päätynyt lukuisiin läntisiin ja itämaisiin uskonnollisiin perinteisiin. Plotinokselle teologia oli ainoa tiede, joka oli tieteen nimen arvoinen. Fysikaalinen meritiede
Fysikaalinen meritiede keskittyy meren fysikaalisesti mielenkiintoisiin ominaisuuksiin. Se pyrkii selvittämään vesimassojen kerrostuneisuutta, liikettä ja muita fysikaalisia ilmiöitä, esimerkiksi merijäätä. Fysikaalisen meritieteen osa-alueita ovat myös valon taittumista vedessä tutkiva optinen meritiede ja ääniaaltojen etenemistä tutkiva akustinen meritiede. Geotieteet
Geotieteet, myös maatiede tai maatieteet, on yhteisnimitys luonnontieteille, jotka tutkivat Maan ja sen ilmakehän rakennetta sekä ilmiöitä. Niiden tutkimuksessa sovelletaan fysiikkaa, matematiikkaa, kemiaa ja biologiaa. Ne eivät siten kuulu selkeästi vain yhteen edellä mainituista neljästä luonnontieteen alasta, vaan ne luetellaan yleensä erillään muista luonnontieteistä. Geologia, ilmatiede ja maantiede ovat alueen keskeisimmät tutkimusalat. Fysiikan tutkimus
1800-luvun lopussa fysiikan tutkimus oli muodostunut organisoiduksi ja kansainväliseksi toiminnaksi. Tutkimuksen kärkimaita olivat Britannia, Saksa, Ranska ja Yhdysvallat. Tutkimus keskittyi 1890-luvulta vuosisadan alkuun pääasiassa kuuden, tuoreen perusaiheen ympärille: röntgensäteilyyn, elektroniin, eetteriin, kaasujen, nesteiden ja kiinteän aineen tilastolliseen esitykseen, radioaktiivisuuteen sekä sähkömagneettisen spektrin pitkäaaltoiseen osaan. Vuosisadan alkuun saakka fysiikan tutkimus oli käytännössä eurooppalaisten harteilla, sillä Yhdysvalloissa tehtiin selvästi heikommin perustutkimusta. MIT:n rehtorin toteamus vuodelta 1889 kertoo kuitenkin opiskelijoiden arvostamisesta: ”tavoitteemme tulee olla "huolehdi opiskelijasta", ei tieteellisistä keksinnöistä, ei ammatillisista saavutuksista.” Myös 1900-luvun alun Japanissa fysiikkaa opiskeltiin Tokion ja Kioton yliopistoissa, mutta Japani ei vielä tuolloin ollut fysiikan tutkimuksen kärkimaita. 1900-luvun alussa Saksan fyysikkoseura oli kansainvälisesti katsottuna fysiikan tutkimuksen huipulla ja siten suuri osa fysiikan tutkimuksesta julkaistiin saksaksi. Eurooppalaisen fysiikan tutkimuksen tuolloinen taso näkyy paitsi siinä, että vuonna 1900 maailman vajaasta 900:sta fyysikosta runsas 600 oli kotoisin Euroopasta, myös muun muassa keskieurooppalaisille fyysikoille jaettujen Nobelin fysiikanpalkintojen suurena määränä vuosina 1901–1920. Nobel-palkinnon jakamiseen liittyy myös politiikkaa, mutta Euroopan johtoasema tuona ajanjaksona on silti ilmeinen. Helsingin yliopiston Observatorio
Vuonna 2010 voimaan tulleen uuden yliopistolain myötä Helsingin yliopiston konsistori lakkautti tähtitieteen laitoksen. Tähtitieteen opetus päätettiin liittää osaksi fysiikan laitosta 1.1.2010 ja henkilökunta siirrettiin fysiikan laitoksen alaisuuteen ilman omaa osastoa. Fysiikka
Länsimainen fysiikan ja tieteen synty ajoittuu antiikin Kreikkaan, jolloin niin sanotut esisokraatikot olivat ensimmäisiä yrittäessään selittää maailmaa tukeutumatta uskontoon tai muuhun yliluonnolliseen olioon. Leukippos ja Demokritos synnyttivät ajatuksen aineen rakenteesta. Demokritoksen mukaan aine koostui pienistä hiukkasista, joita ei voi enää jakaa osiin. Hiukkasen nimi on "atomos" eli atomi. Demokritos kannatti ajatusta, jonka mukaan maailmankaikkeus on muuttumaton ja ollut aina olemassa. Hänen jälkeen syntyi filosofinen koulukunta nimeltä epikurolaisuus. Epikurolaisuus otti vaikutteita Demokritoksen ajatuksesta aineen rakenteesta ja painotti jumalten neutraalia suhtautumista ihmisten asuttamaan maailmaan. Epikurolaisuuden mukaan jumalat eivät voi vaikuttaa millään tavalla maailmankaikkeuden toimintaan. Luonto
Tieteessä luonnon tutkimus jakautuu elollisen luonnon tutkimukseen eli biologiaan ja elottoman luonnon tutkimukseen eli geotieteisiin, sisältäen maantieteen, geologian ja meritieteen, hydrologian ja limnologian että meteorologian sekä tähtijärjestelmien ja kaikkeuden tutkimuksen, käsittäen tähtitieteen, fysiikan ja kemian. Geologinen ajanlasku jaottelee maapallon historian vaiheita maapallon synnystä alkaen. Yleismaantiede
Luonnonmaantiede keskittyy tutkimaan maapallon luontoa ja avaruutta ihmisen toiminnasta riippumattomana kokonaisuutena. Luonnonmaantiede käyttää hyväkseen aluemaantieteessä saatuja havaintoja ja pyrkii selittämään niitä ja luonnonilmiöiden syy-yhteyksiä. Huolimatta luontoon ilman ihmistä keskittyvästä lähtökohdasta, ihminen on otettava huomioon mm. eroosiovoimana ja viime aikoina on alettu selvitellä yhä enemmän myös ihmisen ja luonnon välisiä vuorovaikutuksia. Planeettatutkimus
Planeettatutkimus on huomattavan poikkitieteellinen tutkimusala, joka yhdistelee tähtitiedettä, planetaarista geologiaa, astrokemiaa ja ilmakehätieteitä (esim. hydrologia). Lisäksi aihetta sivuavat avaruusfysiikka, joka tutkii Auringon vaikutuksia Maan lähiavaruuteen, sekä astrobiologia. Tutkimukseen kuuluu sekä teoreettista että havaitsevaa työtä. Teoreettinen työ on pääasiallisesti tietokoneella tehtävää matemaattista mallinnusta. Havaitseva työ sisältää avaruusluotainten ja maanpäällisten tutkimuslaitosten tekemät havainnot ja niiden käsittelyn. Maanpäällisten havaintojen puolesta eniten havaitaan asteroideja. Fysiikan tutkimus
Fysiikan tutkimukselle ominaista on löytää uusia ilmiöitä ja kehittää löydetyistä ilmiöistä uusia mittausmenetelmiä. Esimerkiksi fyysikoiden löytämät ilmiöt ja kehittämät menetelmät kuten NMR-spektroskopia, röntgensäteily, tunnelointimikroskooppi ja positroniemissiotomografia ovat laajassa käytössä myös fysiikan tutkimuksen ulkopuolella. Menetelmiä käytetään lääketieteessä, sekä farmasian, kemian ja biologian aloilla erilaisten aineiden ja eliöiden tutkimiseen. Moni teknisesti vaativa fysiikan ala, kuten hiukkasfysiikka ja avaruustutkimus, puolestaan edistää vaatimuksillaan teknistä ja tietoteknistä osaamista. Fotometria (tähtitiede)
Fotometriaa käytetään tähtitieteessä erityisesti tähtien kirkkauden mittaamiseen. Spektrofotometrisin mittauksin on mahdollista saada tietoa myös esimerkiksi tähtien lämpötiloista ja kemiallisesta koostumuksesta. Muuttuvien tähtien sekä kaksoistähtien tapauksessa kiinnostavat myös tähtien valokäyrät. Kaukaisempia fotometrisiä kohteita ovat esimerkiksi supernovat ja aktiiviset galaksiytimet. Kristallografia
Kristallografia eli kidetiede eli kideoppi on tieteenala, joka tutkii kiteisen aineen erikoispiirteitä kuten kiderakennetta eli atomien kaukojärjestystä. Tiede
Osaa tieteistä sovelletaan käytäntöön yhteiskunnassa joko sellaisenaan tai monitieteisten soveltavien tieteiden avulla, mutta osalla tieteistä ei ole varsinaisia käytännön sovelluksia, vaan niiden tarkoituksena on vain auttaa ymmärtämään ilmiöitä. Tieteet tukevat kuitenkin toisiaan. Tieteet jaotellaan reaalitieteisiin ja käsitteellisiin tieteisiin. Reaalitieteet jaetaan edelleen tavallisesti luonnontieteisiin (tarkastelevat luontoa) ja humanistisiin tieteisiin (tarkastelevat ihmisen toimintaa). Käsitteellisiin tieteisiin kuuluvat matematiikka ja logiikka. Tieteenalat liittyvät läheisesti luonnontieteiden ja humanististen tieteiden sisällä toisiinsa, ja monissa tieteissä tarvitaan muiden läheisten tieteiden perustietoja. Esimerkiksi kemian ja fysiikan perustiedot ovat hyödyksi kaikissa luonnontieteissä. Lisäksi matematiikkaa hyödynnetään kaikissa luonnontieteissä. Kaikki tieteenalat ovat jakautuneet alun perin filosofiasta ja ne ovat edelleen jakautuneet ja jakautuvat edelleen erillisiksi tieteenaloiksi kun tieteellisen tiedon määrä ja tutkimusalueet lukumääräisesti kasvavat. Tiede
Kosmologian professori Kari Enqvistin mukaan sana tiede ymmärretään usein väärin. Tieteen avulla ei todisteta asioita oikeaksi vaan tiede on vain nimi menetelmälle, jolla luotettavaa tietoa hankitaan. Tiede ei löydä totuuksia sanan matemaattisessa tai filosofisessa mielessä, mutta tieteen avulla hankittu tieto on kuitenkin parasta ja luotettavinta, mitä tällä hetkellä on tarjolla. Tähtitieteilijä
Tähtitiedettä opetetaan Helsingin, Turun ja Oulun yliopistoissa. Tähtitiede kuuluu fysikaalisten tieteiden koulutusohjelmaan. Opiskelijat valitaan muiden fysiikan opiskelijoiden mukana ja he erikoistuvat alalle opintojen alkuvaiheessa. Muiden luonnontieteellisten alojen tapaan alan ylempi korkeakoulututkinto on filosofian maisteri, mutta tutkijan uralle suuntautuvilta edellytetään käytännössä tohtorin tutkinnon suorittamista. Alalla työskentelee jonkin verran myös fysiikasta, teknillisestä fysiikasta sekä matematiikasta valmistuneita. Vastaavasti myös tähtitieteilijöitä työskentelee muilla fysikaalisten tieteiden tuntemusta vaativilla aloilla. Astrokemia
Astrokemia on tieteenala, joka tutkii avaruudessa esiintyvä kemiallisia yhdisteitä. Tyypillisen astrokemian tutkimuskohteen muodostavat tähtienvälisen aineen pilvet sekä komeetat. Optinen tähtitiede
Optinen tähtitiede muodostaa valtaosan havaitsevasta tähtitieteestä. Maan ilmakehä päästää näkyvän valon lähes esteettä pinnalle asti, toisin kuin useimmat muut aallonpituudet, joten useimmat maanpäälliset tähtitieteen havaintovälineet ovat nimenomaan optisia kaukoputkia. Avaruudessa päästään kuitenkin suurempaan tarkkuuteen pienemmillä laitteilla, koska siellä ilmakehän virtaukset eivät aiheuta kuviin ylimääräistä epäterävyyttä. Myös maanpäälliset kaukoputket sijaitsevat usein kuivilla ja vuoristoisilla seuduilla, jossa sää on mahdollisimman usein selkeä ja ilma sisältää mahdollisimman vähän vesihöyryä. Tähtitieteen harrastus keskittyy lähes yksinomaan optiseen tähtitieteeseen. Aristoteles
Fysiikka on määritelmällisesti tiedettä luonnosta ("fysis"). Aristoteles ymmärsi fysiikan laajemmin kuin se nykyään ymmärretään: se sisälsi kaiken, mikä kuuluu luonnonfilosofian tutkimuspiiriin. Hän itse tutki luonnon ilmiöitä laajasti pyrkien paitsi ymmärtämään yleisiä aiheita, kuten liike, kausaatio, aika ja paikka, sekä syntyminen ja häviäminen, myös havainnoimaan ja selittämään erilaisia yksittäisiä luonnonilmiöitä. Aristoteleen mukaan luonto on muutoksen ja levossa olemisen sisäinen prinsiippi, toisin sanoen kaikella – kuten asioiden syntymisellä, häviämisellä, muuttumisella ja liikkumisella – on luonnollinen syy.
Teoksissaan Aristoteles kommentoi laajasti edeltäjiensä, kuten joonialaisten (pääasiassa Anaksagoraan) ja pythagoralaisten luonnonfilosofien, teorioita maailman synnystä ja toiminnasta. Sen lisäksi hän esitti omat näkemyksensä. Fysiikan ala kattoi Aristoteleen mukaan lähes kaiken olevan. Ellei aineettomia muotoja, kuten liikkumaton liikuttaja, olisi olemassa, fysiikka olisi metafysiikan sijasta "ensimmäinen filosofia". Koska tällaisia on olemassa, fysiikka on niistä riippuvainen, ja tämän vuoksi vain "toinen filosofia". Näin metafysiikka ja fysiikka liittyvät läheisesti yhteen. Betlehemin tähti
Michael R. Molnarin mukaan astrologiaa ja tähtitiedettä ei eroteltu toisistaan Rooman aikoihin. Astrologia kytkeytyi tuolloin läheisesti uskontoon ja filosofiaan. Kuitenkin Molnarin mukaan monet modernit tutkijat eivät ole perehtyneet kreikkalaiseen astrologiaan, koska astrologia on pseudotiedettä. Astrologia ja astronomia alkoivat erottua toisistaan uuden maailmankuvan kehittyessä 1500 - luvulta lähtien järjestelmällisten havaintojen ja matematiikan kehityksen myötä. Fysiikka
Astrofysiikan tutkimuksen tärkeimpiin teorioihin kuuluu yleinen suhteellisuusteoria, jonka avulla on ennustettu useita ilmiöitä ja joka selittää uusia aiemmin mahdottomiksi luultuja ilmiöitä. Ilmiöistä saadaan tietoa ensisijaisesti satelliittien, avaruusteleskooppien sekä suurten maanpäällisten kaukoputkien avulla. Vuonna 2008 laukaistun Planck-satelliitin odotetaan antavan paljon hyödyllistä tietoa maailmankaikkeuden alkuajoista mittaamalla mikroaaltotaustasäteilyä. Suomessa satelliitin tekniikkaan panostettiin 10 miljoonaa euroa. Aristotelismi
Näin ollen aristoteelinen filosofia riippui lähinnä oletuksesta, että ihmisen mieli kykenee selvittämään universumin kaikki lait pelkästään yksinkertaisella tarkastelulla ja pelkästään järjen käytön avulla ilman kokeellisia tutkimustuloksia. Yksi syy tähän oli siinä, että Aristoteles uskoi, että fysiikka koskee muuttuvia asioita, joilla on oma todellisuutensa, kun taas matematiikka koskee muuttumattomia asioita, joilla ei ole omaa todellisuuttaan. Tällaisessa filosofiassa hän ei voinut kuvitella, että näiden kahden välillä olisi jotain yhteyttä. Tähtitieteen historia
Tähtitiede eli astronomia, joka tutkii maailmankaikkeutta ja sen kohteita, ilmiöitä sekä kehitystä, on todennäköisesti lääketieteen ohella vanhin tiede. Tilastotiede
Tilastotiede on todennäköisyyslaskentaan perustuva tieteenala, joka tutkii tilastollisten aineistojen keräämistä, käsittelyä ja tältä pohjalta tehtävää päättelyä. Tilastotieteen avulla voidaan mitata havaintoja ja käsitellä mittausten muodostamia aineistoja, ja tilastotiede tuo siten empiriaa erilaisiin tutkimuksiin. Tilastotieteen tulosten pohjalta tehtävä päättely on induktiivista päättelyä eli aineiston pohjalta pyritään yleistämään asioita yksittäisestä yleiseen. Havaintoaineistoja voidaan myös hankkia tietyllä aikavälillä eli tuottaa aikasarja. Tilastotiede voidaan jakaa teoreettiseen ja soveltavaan tilastotieteeseen. Tilastotiedettä käytetään tilastollisten tutkimusten tekemiseen ja nämä jaetaan määrällisiin (kvantitatiivisiin) ja laadullisiin (kvalitatiivisiin) tutkimuksiin. Tilastotieteen harjoittajaa kutsutaan tilastotieteilijäksi. Avaruustoiminta
Maanpäällisistä observatorioista tehtävää avaruustutkimusta ei lasketa avaruustoimintaan kuuluvaksi vaan tähtitieteeseen. Avaruudessa suoritettavaa tieteellistä tutkimusta kutsutaan avaruustähtitieteeksi. Satelliittikaukokartoituksessa ja -tietoliikenteessä suurin osa toiminnasta on avaruusalusten mahdollistamaa palveluliiketoimintaa tai soveltavaa tutkimusta eikä niinkään avaruustutkimusta. Teoreettinen ja käytännöllinen filosofia
Teoreettisen filosofian tehtävänä on tutkia olemassaoloa ja inhimillistä tietoa koskevia kysymyksiä. Siihen luetaan logiikka, ontologia, metafysiikka, tietoteoria, mielen filosofia, kielifilosofia ja tieteenfilosofia, sekä useat erityistieteiden filosofiat, kuten matematiikan filosofia. Aristoteleella teoreettisten tieteiden alaan kuuluivat myös sellaiset tieteet kuin fysiikka, tähtitiede, kemia, biologia ja psykologia. Nykyään näitä osa-alueita vastaavat omat erityistieteensä. Kleomedes
"Taivaankappaleiden kiertoliikkeistä" oli melko yksinkertainen tähtitieteen perusteos. Se käsitti kaksi osaa. Kleomedeen tarkoitusperät vaikuttavat olleen yhtä aikaa filosofisia kuin tähtitieteellisiäkin. Hän käyttää paljon aikaa epikurolaisten tieteellisten ajatusten arvosteluun. Itse Kleomedes edusti filosofisesti stoalaisuutta. Nykyaikana teos on arvokas lähinnä Poseidonioksen muutoin kadonneiden kirjoitusten lähteenä. Luonnontiede ja tieteiskirjallisuus
Tieteiskirjallisuuden ja luonnontieteen suhde on ongelmallinen. Tieteelliset käsitykset ja tekniikan saavutukset voivat toimia lähtökohtina tai aineistona tieteiskirjailijan teoksille. Tieteiskirjallisuudesta on sen historian aikana toisinaan puhuttu eräänlaisena tieteen etuvartiona, joka ennakoi sen kehityskulkuja. Fyysikko Kari Enqvist on kuitenkin artikkelissaan ”Luonnontiede ja tieteiskirjallisuus” (1990) päinvastoin painottanut, että science fictionin yhteys tieteeseen on usein varsin vähäinen. Hänen mukaansa tieteiskirjallisuus voi liittyä pikemminkin näennäistieteisiin kuin luonnontieteeseen. Enqvistin mukaan tieteiskirjallisuudessa esitetty fysiikka ja tekniikka on ensisijaisesti mielikuvituksellista. Fysiikka
Klassinen mekaniikka voidaan jakaa kolmeen alaan, jotka tutkivat hieman eri asioita. Nämä alat ovat kinematiikka, dynamiikka ja statiikka. Kinematiikka tutkii kappaleen liikettä huomioimatta kappaleen massaa tai liikkeen aiheuttavia syitä. Liikettä kuvataan puhtaasti geometrisesta näkökulmasta. Dynamiikka tutkii liikettä liikkeen aiheuttavien voimien näkökulmasta. Peruslakeina ovat Newtonin kehittämät mekaniikan peruslait. Statiikka eli tasapaino-oppi tutkii levossa olevia kappaleita ja voimia, joilla ne vaikuttavat toisiinsa. Luonnonfilosofia
Luonnonfilosofia () on filosofian osa, joka pyrkii selittämään luonnon kokonaisuutta. Sen aluetta on todellisuuskäsitys eli maailmankuva. Ennen kuin fysiikka ja filosofia eriytyivät, kutsuttiin luonnontiedettä yleisesti luonnonfilosofiaksi. Luonnonfilosofiassa on keskeistä, että teorioiden postulaatit eli taustaoletukset tuodaan esiin, ja ne muodostavat matematiikan kanssa yhtenäisen kokonaisuuden. Suomessa tätä näkökulmaa tieteeseen pitää esillä Luonnonfilosofian seura. Erityistieteet
Käsitettä käytetään erityisesti filosofisessa yhteydessä. Tällöin taustalla on usein käsitys, että erityistieteet ovat filosofian piiristä aikojen saatossa erkaantuneita aloja, ja filosofia keskittyy nykyään erityistieteiden ongelmien sijaan todellisuuden yleisten piirteiden ja erityistieteiden tarvitseman yhteisen yleistieteellisen pohjan tutkimiseen. Monilla erityistieteillä on oma taustafilosofiansa filosofian piirissä (esimerkiksi fysiikalla fysiikan filosofia, psykologialla mielenfilosofia). Astrobiologia
Astrobiologia (tai eksobiologia) on monitieteellinen tutkimusala, joka tutkii elämän syntyä ja kehitystä, elämän biokemiallista perustaa, planeettakuntien olosuhteita, elämän mahdollisuuksia muilla taivaankappaleilla, planeettoja omassa aurinkokunnassamme, eksoplaneettoja sekä nolla-gravitaatioon liittyviä biologisia ja lääketieteellisiä kysymyksiä. Sen keskeisiin ongelmiin kuuluu muun muassa elämän edellytysten tutkiminen Maan ulkopuolella. Astrobiologian tutkimuksessa käytetään tähtitieteen ja biologian lisäksi fysiikan, kemian, biokemian, meteorologian, geologian ja matematiikan menetelmiä. Astrologia
Tiedeyhteisö on hylännyt astrologian pätemättömänä, sillä se ei omaa selitysvoimaa ilmiöiden ja tapahtumien tieteellisessä selittämisessä. Astrologian väittämien pätevyyttä on myös tutkittu tieteellisesti, mutta näissä tutkimuksissa ei ole saatu aikaan tuloksia, jotka tiedeyhteisön vallitsevan mielipiteen mukaan tukisivat astrologisen perinteen väittämiä vaikutuksia. Astrologia ei ole osoittanut toimivuuttaan kontrolloiduissa tutkimuksissa eikä sillä näin ollen ei ole tieteellistä validiteettia, ja siksi sitä pidetään näennäistieteenä. Tähtitiede
Monista muista tieteenaloista poiketen harrastajatoiminta tuottaa tähtitieteessä edelleen jossain määrin tieteellisesti merkittäviä tuloksia, sillä eräät mielenkiintoiset ilmiöt ovat nopeita ja harvinaisia, jolloin tärkeintä on olla juuri oikeaan aikaan niitä havaitsemassa laitteiston tehokkuuden jäädessä toisarvoiseksi. Harrastajaverkostot voivat myös toteuttaa seurantakampanjoita, joita ammattilaisvälinein ei ole teknisesti mahdollista tai taloudellisesti kannattavaa toteuttaa. Järjestäytyneistä harrastajaverkostoista luultavasti kansainvälisesti merkittävin on American Association of Variable Stars Observers (AAVSO). Filosofia ja tiede
Aristoteleelta on peräisin ajatus filosofiasta tieteenä, joka tutkii kaikkein yleisimpiä prinsiippejä. Esimerkiksi siinä missä erityistieteet käyttävät sellaisia käsitteitä kuin kausaliteetti (syy-seuraussuhde), paikka, aika jne. sellaisinaan, filosofia tutkii sen sijaan näitä käsitteitä itseään, niiden olemusta ja oikeutusta. Samoin kaikki tietäminen (tietoteoria) ja tiede itsessäänkin (tieteenfilosofia) ovat myös filosofisia ongelmia. Tähtitiede
Valtaosa tähtitieteessä saatavista havainnoista on lähtöisin sähkömagneettisen säteilyn ja fotonien tuomasta informaatiosta. Optisessa tähtitieteessä merkittävimpiä tiedonsaannin välineitä ovat lähinnä maanpinnalla sijaitsevat suuret kaukoputket, spektrografit ja CCD-kennot. Aiemmin kaukoputkella tehdyt havainnot tehtiin silmin ja merkittiin käsin ylös, sittemmin siirryttiin valokuvauslevyihin ja lopulta nykyisin käytettäviin elektronisiin kuvausmenetelmiin ja laitteisiin. Radiotähtitieteessä ovat käytössä radioteleskoopit, joiden suuret antennit ovat usein vain osittain suunnattavissa tai täysin kiinteitä. Muilla aallonpituuksilla Maan ilmakehä estää yleensä säteilyn pääsemisen pinnalle asti, joten niiden havainnoimiseksi on käytettävä avaruusteleskooppeja. Planetaarinen geologia
Planetaarinen geologia eli astrogeologia on tieteenala, joka tutkii planeettojen, kuiden ja asteroidien pinnanmuotoja ja koostumusta pyrkien selvittämään Aurinkokunnan kappaleiden historiaa, rakennetta sekä niitä muokkaavia prosesseja. Käytännön tutkimus perustuu pitkälti avaruusluotainten ottamiin kuviin ja niiden tekemiin geofysikaalisiin mittauksiin. Taivaanmekaniikka
Taivaanmekaniikka on tieteenala, joka tutkii taivaankappaleiden liikettä painovoimakentässä. Taivaanmekaniikka on vanhin fyysisen tähtitieteen haaroista. Varsinainen taivaanmekaniikka tieteenalana sai alkunsa Isaac Newtonin muotoiltua yleisen painovoimalain kirjassa "Philosophiae Naturalis Principia Mathematica" vuonna 1687. Tätä ennen taivaankappaleiden liikettä oli pyritty mallintamaan ja ennustamaan jo muinaisesta Babyloniasta lähtien. Nämä taivaankineettiset aurinkokuntamallit olivat pääasiassa maakeskisiä ennen Nikolaus Kopernikuksen aurinkokeskistä mallia. Johannes Kepler muotoili planeettojen ratojen muotoon ja kiertoaikaan liittyvät Keplerin lait 1609–1618. Ne pohjautuivat Tyko Brahen tekemiin mittauksiin. Metafysiikan historia
Ennen nykyaikaisen luonnontieteen kehitystä luonnontieteellisiä kysymyksiä käsiteltiin luonnonfilosofiana. ”Tiede” ("scientia") tarkoitti järkeisajattelun syllogistis-deduktiivista tietoa, jonka katsottiin olevan luontoa havaitsemalla hankittua tietoa varmempaa. Tieteellinen vallankumous teki luonnontieteistä kokemusperäisiä ja kokeellisia, ja 1700-luvun lopulle tultaessa niitä alettiin kutsua ”tieteeksi” erotuksena filosofiasta. Prekessio (tähtitiede)
On huomattava, että tähti­tieteessä prekessiolla yleisimmin tarkoitetaan nimenomaan havaittua tasaus­pisteiden prekessiota eli tähtien näennäistä retrogradista liikettä taivaan poikki, kun taas fysiikassa prekessiolla tarkoitetaan erästä mekaanista ilmiötä. Fysiikan historia
Fysiikan historian kannalta merkittävimpänä kreikkalaisena fysiikan tutkijana pidetään Aristotelesta, joka oli Platonin oppilas. Platonista poiketen Aristoteles uskoi vain yhteen stabiiliin maailmaan, joka ei ole koskaan syntynyt eikä tuhoudu koskaan. Aristoteles ei kuitenkaan ollut varsinainen fyysikko vaan hän tutki fysiikkaa ennemminkin filosofian avulla. "Fysiikka"-teoksessaan Aristoteles myös hyväksyy Empedokleen käsityksen neljästä alkuaineesta: tulesta, ilmasta, vedestä ja maasta. Samoihin alkuaineisiin oli päädytty Intiassa jo muutamia satoja vuosia aiemmin. Aristoteles kehitti liikelakeja, jotka Galilei todisti 2 000 vuoden jälkeen vääriksi. Aristoteleen opetukset on monelta osin osoitettu virheellisiksi, mutta ne juurtuivat katolisen kirkon oppeihin niin syvälle, että ne säilyivät aina 1500-luvulle asti. Filosofia
Alun perin filosofian itsensä tavoitteena on ollut hankkia yleispätevää, yleistä tietoa todellisuudesta. Tällöin 'filosofia' on käsitetty tavallaan 'tieteen' synonyymiksi. Vielä 1600-luvulle saakka kaikkea luontoon, ihmiseen tai yhteiskuntaan kohdistuvaa tutkimusta kutsuttiin filosofiaksi, ja vasta myöhemmin tietyt tutkimusalueet ovat erkaantuneet omiksi erityistieteikseen, esimerkiksi luonnontieteiksi, psykologiaksi ja sosiologiaksi.
Erityistieteet, kuten fysiikka, alkoivat erkaantua filosofiasta uuden ajan alussa tieteellisen vallankumouksen myötä, ja niille on kehittynyt kullekin oma tutkimuskohteensa ja tutkimusmenetelmänsä. Esimerkiksi psykologia erkaantui filosofiasta 1800- ja 1900-lukujen vaihteessa. Filosofiaa on historiallisesti pidetty muiden tieteiden perustana siksi, että se tutkii yleisiä tiedon hankkimisen ja tieteen ehtoja. Tästä syystä filosofisin argumentein on arvosteltu eri tieteenalojen, myös luonnontieteiden, lähtökohtia ja väittämiä. Filosofian tehtäväksi on myös nähty kokonaiskuvan muodostaminen erillistieteiden tutkimustuloksista: filosofiaa on näin pidetty eräänlaisena yleistieteenä, jonka tehtävänä on pyrkiä yhdistämään erityistieteiden tutkimustulokset johdonmukaisiksi tieteellisiksi järjestelmiksi. Astronomy and Astrophysics
Astronomy and Astrophysics (lyhyemmin A&A tai "Astron. Astrophys.") on suurimpia tähtitiedettä käsitteleviä tieteellisiä julkaisuja. Se julkaisee tutkimusartikkeleja teoreettisen ja havaitsevan tähtitieteen sekä tähtitieteellisten havaintolaitteiden tutkimuksen saralta. Lehteä julkaisee ranskalainen EDP Sciences ja sen tekijänoikeudet omistaa Euroopan eteläinen observatorio. Tähtitieteen historia
Ihmisen esihistoriallisina aikoina tähtitiede liittyi useissa kulttuureissa uskonnollisuuteen. Taivaankappaleet yhdistettiin henkiin tai jumaliin, ja niiden liikkeet puolestaan yhdistettiin säännöllisiin tapahtumiin (sade- ja kuivakausi, vuorovesi, vuodenajat ja niin edelleen). Ensimmäiset tähtitaivaan tutkijat olivat todennäköisesti pappeja tai muita hengellisiä johtohenkilöitä. Sekä uskonnollisia menoja että tähtitaivaan havainnointia varten rakennettiin ympäri maailmaa rakennelmia, niistä ehkä kuuluisimpana Stonehenge Englannissa. Esisokraatikot
Mytologisten selitysten syrjäyttäminen liittyy myös samaan aikaan kehittyneemmissä kulttuureissa käynnissä olleeseen luonnontieteiden kehitykseen. Muun muassa matematiikka ja tähtitiede kehittyivät samaan aikaan. Tähtien tutkiminen oli tärkeää paitsi uskonnolle, johon liittyi usein astrologiaa, myös maanviljelylle, jonka kannalta esimerkiksi Niilin tulvimisen ajoituksen ennustaminen oli tärkeää. Myös geometria palveli maanviljelyä maanmittauksen muodossa. Aristoteles on tunnetusti kuvannut "Metafysiikassaan", että uskonnollisen instituution synty, yhteiskunnallinen työnjako ja pappien käytettävissä ollut vapaa-aika olivat tärkeässä roolissa tässä kehityksessä: Ekstragalaktinen tähtitiede
Ekstragalaktinen tähtitiede on tähtitieteen osa-alue, joka tutkii Linnunradan ulkopuolista maailmankaikkeutta eli kaikkea sitä, mikä ei kuulu galaktisen tähtitieteen tutkimusalueeseen. Tieteellinen vallankumous
Aristoteles asetti myös tarkat menetelmät siitä, miten luontoa pitää tutkia. Siihen ei kelvannut matematiikka, sillä hänen näkemyksensä mukaan luontoa pitää kuvailla ilmiön todellisten syiden perusteella eikä matematiikka siis abstraktin luonteensa vuoksi kelpaa. Edes optiikan ja tähtitieteen kaltaiset tieteenalat eivät kelvanneet, koska ne sekoittivat luonnon kuvaamisen ja geometrisen ajattelun keskenään. Siispä tällaisten tieteiden avulla ei voida Aristoteleen mielestä saavuttaa minkäänlaista tietoa luonnosta. Matematiikan alueet kuten aritmetiikka ja geometria kyllä kuuluivat Euroopan varhaisten yliopistojen opetus­suunnitelmiin, mutta opetuksessa selvitettiin seikkaperäisesti näiden olevan ”alempiarvoisia” menetelmiä verrattuna luonnonfilosofiaan, jota siis opetettiin filosofisissa ja teologisissa tiedekunnissa. Myös Euroopassa riehunut musta surma ja satavuotinen sota halvaannuttivat osaltaan eurooppalaista tiedettä. "Science and Technology in World History" -kirjassa (s. 193) esitetyn diagrammin mukaan eurooppalaisten tieteilijöiden lukumäärä oli ollut kasvu­suunnassa 1350-luvulle saakka, mutta epidemian vuoksi se heidän lukumääränsä romahti. Vasta sata vuotta myöhemmin tieteilijöiden määrä ylitti vuosien 1325–1350 tason. Teologia
Aristoteles luki teologian matematiikan ja fysiikan ohella yhdeksi teoreettisen filosofian osa-alueeksi, ja korkea-arvoisemman kohteensa ansiosta näitä kahta muuta korkea-arvoisemmaksi. Teologian kohteena olivat kaikkein jumalallisimmat kysymykset, kuten ”ensimmäisen liikuttajan” tutkiminen. Tätä kautta termi on päätynyt lukuisiin läntisiin ja itämaisiin uskonnollisiin perinteisiin. Plotinokselle teologia oli ainoa tiede, joka oli tieteen nimen arvoinen. Totuus
Tietoteoria on filosofian osa-alue, joka tutkii tiedon käsitettä. Tieteenfilosofia taas tutkii tieteellisen tiedon pohjaa, ja esimerkiksi sitä, millä tavalla tieteellisten teorioiden totuus tulisi käsittää. Astronomy
Astronomy on kerran kuussa ilmestyvä yhdysvaltalainen aikakauslehti, jonka aihepiiri on tähtitiede. Sen lukijakunta koostuu tähtitieteen harrastajista. Lehti sisältää taivaan tarkkailua koskevia palstoja, lukijoiden lähettämiä valokuvia ja yleistajuisia artikkeleita tähtitieteestä ja astrofysiikasta. Tiede
Jotkut tieteen löydökset saattavat olla hyvinkin epäintuitiivisia. Esimerkiksi atomiteorian mukaan graniittilohkare, joka vaikuttaa raskaalta, kovalta, kiinteältä ja harmaalta kappaleelta, on todellisuudessa joukko alkeishiukkasia, joilla ei ole mitään näistä ominaisuuksista, ja jotka liikkuvat suurella nopeudella tyhjyydessä niin, että ne muodostavat vain pienen osan kappaleen koko tilavuudesta. Uudet tieteelliset löydöt ovat usein haastaneet monet ihmisten arkijärjen mukaiset ajatukset kaikkeuden toiminnasta. Esimerkiksi kvanttimekaniikka tutkii ilmiöitä, jotka vaikuttavat uhmaavan aiemmin hyvin perustavanlaatuisina pidettyjä oletuksia kausaliteetista ja ympärillämme olevan kaikkeuden toiminnasta. Luonto
Luonnontieteissä luonto käsitetään kaiken kattavaksi olevaisuudeksi atomin osista tähtijärjestelmiin ja samalla tutkimuksen kohteeksi, johon sisältyy kaikki tutkittavissa oleva. Käytännössä tieteiden välisessä työjaossa inhimillisen kulttuurin tutkimus on rajattu luonnontieteiden ulkopuolelle, mutta viime vuosikymmeninä luonnontieteen harjoittavat ovat pyrkineet sinnekin ja kehittäneet sellaisia tutkimussuuntauksia kuin sosiobiologia, kulttuurievoluutio, evoluutiopsykologia, käyttäytymisgenetiikka, kulttuuriantropologia ja biologinen psykiatria. Eukleides
Matematiikan ohella Eukleides tutki fysiikkaa, lähinnä optiikkaa, ja tähtitiedettä. Häneltä on peräisin ensimmäinen kreikkalainen (geometrisen) optiikan alan teos ("Optiikka") ja matemaattisen tähtitieteen teos "Fenonema", jossa hän soveltaa pallogeometriaa tähtitieteeseen. Optiikkansa hän aksiomatisoi samaan tapaan kuin geometrian. Hän muun muassa oletti valon kulkevan suoraviivaisesti. Demarkaatio-ongelma
Kovaksi tieteeksi sanotaan matemaattisella pohjalla olevia tieteitä, jotka täyttävät ankarienkin kriteerien mukaan kaikki tieteellisyyden edellytykset. Näitä ovat suurelta osin esimerkiksi fysiikka ja matematiikka. Esimerkiksi fysiikan lait ovat testattavissa. Useat humanistiset tieteet, kuten psykologia, historia ynnä muut, toimivat toisella pohjalla, vaikka niissä usein käytetäänkin tilastollisia menetelmiä. Humanistiset tieteet eivät ole testattavissa, koska esimerkiksi historian tapahtumia ei voida toistaa jälkikäteen. Sama pätee kuitenkin myös kosmologiaan: maailmankaikkeuden alkuhetkiä ei voida toistaa jälkikäteen. Aristoteles
Aristoteleen filosofia voidaan jakaa klassisen jaon mukaan kahteen osaan, teoreettiseen ja käytännölliseen filosofiaan tai "tieteeseen". Teoreettiseen filosofiaan kuuluvat fysiikka ja metafysiikka sekä niiden työkaluna toimiva logiikka, ja käytännölliseen filosofiaan kuuluvat etiikka, politiikka sekä estetiikka (kuten retoriikka ja poetiikka). Tieteenaloihin Aristoteles luki näiden kahden lisäksi myös tuotannolliset tieteet tai taidot, kuten lääketiede, laivanrakennus sekä musiikki ja muut taiteet. Instituto de Astrofísica de Andalucía
Instituto de Astrofísica de Andalucía on tutkimuslaitos Granadassa, Espanja. IAA tutkii astrofysiikkaa, ja tiedevälineiden rakennus teleskoopeille ja avaruuslennoille. IAA tutkii myös Aurinkokuntaa, tähdien muodostumista, tähtien rakennetta ja kehitystä, galaksien muodostumista ja kosmologiaa. Aristoteles
Aristoteleen fysiikan pääteos on "Fysiikka". Teos selvittää luonnon koostumusta, prinsiippejä eli sen perimmäisiä rakennusosia, sekä liikkeiden ja muutosten syitä. Muita fysiikan alan teoksia ovat muun muassa "Taivaasta", joka käsittelee taivaanmekaniikkaa; "Syntymisestä ja häviämisestä", joka käsittelee elementtien muuttumista toisekseen; sekä "Meteorologia", joka käsittelee erilaisia ilmakehän ja maaperän ilmiöitä. Biologia
Biologia on elollisen luonnon ilmiöitä ja lainalaisuuksia tutkiva luonnontiede. Biologian tutkimuskohteet rajoittuvat yksinomaan maapallolle siitä syystä, että ulkoavaruudesta ei ole löydetty elämää, mutta astrobiologia pyrkii löytämään elämää ulkoavaruudesta. Maantiede on biologian läheinen tiede, koska se ikään kuin antaa pohjan elämän esiintymiselle maalla, vedessä ja ilmassa. Lisäksi kaikki biologiassa on fysiikan laeille ja kemiallisille reaktioille alisteisia. Tähtitiede
Tähtitieteen ("astronomia") ja tähdistäennustamisen ("astrologia") välillä ei tehty selvää eroa ennen 1700-lukua, ja monet tunnetuista varhaisista tähtitieteilijöistä elättivät itsensä laatimalla myös horoskooppeja. Fysiikan historia
Mantiikan ja magian pohjalta alkoi kehittyä uusia luontoa tutkivia aloja, kuten tekniikka, lääkintätaito, ajanlasku, tähtitiede ja matematiikka. Esihistoriallisella ajalla tiede, taide ja uskonto olivat hyvin vahvasti kytköksissä toisiinsa. Mielenfilosofia
Ihmiset ovat ruumiillisia olentoja ja siksi tutkittavissa luonnontieteellisin menetelmin. Koska henkiset tapahtumat eivät ole itsenäisiä suhteessa ruumiillisiin tapahtumiin, ihmistä kokemusperäisin menetelmin tutkivien tieteenalojen tulokset ovat merkittäviä myös mielenfilosofian kannalta. On olemassa useita tieteenaloja, jotka tutkivat tapahtumia, jotka ovat jossain suhteessa henkisiin tapahtumiin. Tällaisia tieteitä ovat muiden muassa biologia, tietojenkäsittelytiede, kognitiotiede, kybernetiikka, kielitiede, lääketiede, farmakologia ja psykologia. Fysiikan tutkimus
Modernin tieteen, mukaan lukien fysiikan, kehityksen voidaan katsoa saaneen alkunsa antiikin Kreikasta. Kun luonnonilmiöitä pyrittiin aikaisemmin selittämään mytologioilla, 600. vuosisadalla ennen ajanlaskun alkua kreikkalaiset filosofit alkoivat selittää ilmiöitä perustuen havaintoihin, syihin ja logiikkaan. Kokeellista tutkimusta silloiset filosofit eivät kuitenkaan tehneet. Kuuluisia Museionin luonnonfilosofeja olivat muun muassa Arkhimedes, Eukleides ja Ptolemaios. Maailmankaikkeus
Tähtitieteilijät tekivät tähtitieteellisiä havaintoja jo muinaisissa Kiinan ja Egyptin kulttuureissa. Myös antiikin Kreikassa tehtiin havaintoihin perustuvaa, empiiristä tutkimusta maailmankaikkeudesta, ja siellä tähtitiede sai varsinaisen tieteen aseman. Maakeskinen maailmankuva, johon muun muassa Aristoteles ja Ptolemaios uskoivat, oli yleinen käsitys. Mallissa maailmankaikkeuden (Aurinkokunnan) keskipisteeksi ajateltiin Maa, jota Aurinko ja muut planeetat kiersivät omilla kehillään. Uloimpana oli tähtien pallo. Vastakkaisiakin näkemyksiä esitettiin, ja esimerkiksi Aristarkhos uskoi Maan kiertävän Aurinkoa. Näkemykset eivät kuitenkaan saaneet maakeskistä maailmankuvaa suurempaa kannatusta. Luettelo keskeisistä fysiikan aiheista
Fysiikka on ainetta, energiaa ja perusluonteisia luonnonlakeja tutkiva tiede. Paul R. Thagard
Vaikka Thagard itse pitääkin astrologiaa näennäistieteenä, hän on kirjoituksessaan "Why Astrology Is A Pseudoscience" pyrkinyt selventämään luokittelun perusteita. Hän sanoo muun muassa, että jonkin tieteenlajin alkuperä on merkityksetön sen tieteellisen aseman kannalta, koska esimerkiksi kemian alkemiallinen ja lääketieteen okkulttinen alkuperät ovat yhtä lailla taikuudessa kuin astrologiankin. Epäolennaista on myös se että kyse on yleisestä uskomuksesta, eikä myöskään fyysisen perustan puuttumista voida pitää merkkinä teorian epätieteellisyydestä. Tästä Thagard käyttää esimerkkinä väitteitä, joiden mukaan astrologia olisi näennäistiede siksi, että sen perustaksi ei voida löytää fyysisiä vaikutusmekanismeja, eli esimerkiksi planeettojen painovoiman tai jonkin mitattavan säteilyn ei uskota voivan saada aikaan astrologien väittämiä vaikutuksia. Fysiikan historia
Fysiikan historia ulottuu pitkälle menneisyyteen. Fysiikka lienee vanhimpia tieteitä.
Fysiikan harjoittamisen alun tarkkaa paikkaa tai aikaa ei ole pystytty selvittämään. Fysiikkaa ei harjoitettu omana tieteenään juuri lainkaan ennen antiikin Kreikkaa. Tuolloinkin fysiikka oli vahvasti sekoittunut tähtitieteeseen ja filosofiaan. Kreikkalaisessa fysiikassa ei juuri käytetty matematiikkaa fysiikan tutkimuksessa, mutta tunnetuin poikkeus tästä oli Arkhimedes. Fysiikan tutkimus
Fysiikan tutkimus on enimmäkseen yliopistoissa ja instituuteissa tehtävää fysikaalisten ilmiöiden tutkimusta. Sen tavoitteena on ymmärtää maailmankaikkeuden rakennetta ja löytää havaituille ilmiöille matemaattinen esitystapa. Fysiikan tutkimus on merkittävä osa nykyaikaista yhteiskuntaa ja sen tulokset ovat monien ihmiskuntaa hyödyttävien keksintöjen taustalla. Harrastus
Tähtitieteen harrastajat tekevät usein merkittäviä havaintoja ja ovat näin avuksi ammattilaisille. Ei ole täysin epätavallista harrastelijatähtitieteilijälle havaita uutta taivaankappaletta tai tapahtumaa avaruudessa. Joillakin muillakin luonnontieteiden aloilla harrastajahavainnot ovat tärkeitä (muun muassa biologian monilla osa-alueilla). Humanistisista tieteenaloista arkeologia on varsin suosittu harrastuskohde. Myös historian eri osa-alueet ovat monien harrasteina (sukututkimus, numismatiikka). Optiikka
Optiikka eli valo-oppi (, "optikee", ’näkemistä koskeva’) on fysiikan valon tai yleisemmin sähkömagneettisen säteilyn käyttäytymistä ja ominaisuuksia sekä valon ja aineen vuorovaikutusta tutkiva osa-alue. Optiikka voidaan jakaa tutkimuksen näkökannan perusteella geometriseen optiikkaan ja fysikaaliseen optiikkaan. Geometrinen optiikka tutkii valon kulkua eri väliaineissa, sen kulkuun liittyviä geometrisia seikkoja sekä valon taittumista ja heijastumista esimerkiksi peileissä ja linsseissä, kun taas fysikaalinen optiikka tarkastelee valon todellista luonnetta, ominaisuuksia ja valoon liittyviä ilmiöitä (esim. valon intensiteetti, diffraktio). Fysikaalinen optiikka jakautuu edelleen sähkömagneettiseen optiikkaan, jossa valoa tutkitaan sähkömagnetismin näkökulmasta, ja kvanttioptiikkaan, joka syntyi 1900-luvulla kvanttimekaniikan vaikutuksesta. Sähkömagneettista optiikkaa voidaan sanoa myös "klassiseksi optiikaksi" ja kvanttioptiikkaa vastaavasti "moderniksi optiikaksi", samoin kuin kvanttifysiikka yleensäkin määritellään "moderniksi fysiikaksi" erotukseksi "klassisesta fysiikasta". Modernin optiikan osa-alueisiin kuuluu sen sovelluksia tutkiva fotoniikka. Tieteenfilosofia
Tieteenfilosofia (myös: tieteenteoria) on filosofian osa-alue, joka tutkii tieteellisen tiedon luonnetta, yleisiä perusteita ja tieteellistä toimintaa. Se tarkastelee tieteen käsitteitä, teorioita, menetelmiä ja ongelmia sekä tieteellistä päättelyä ja selittämistä. Tiede
Eräs tieteenfilosofinen näkökulma on, ettei yhtä tieteellistä menetelmää ole olemassa. Sen sijaan on olemassa useita tieteellisiä menetelmiä. Tällaista näkemystä on kannattanut muun muassa Paul Feyerabend. Esimerkiksi fysiikassa, kemiassa, lääketieteessä jne. suoritetaan kontrolloituja kokeita. Sen sijaan klimatologiassa, geologiassa ja astrofysiikassa ne ovat mahdottomia; näissä tieteenaloissa ennusteiden vertailu havaintoihin palvelee hypoteesien vahvistamisen menetelmänä. Tähdet ja avaruus
Tähdet ja avaruus on kahdeksan kertaa vuodessa ilmestyvä erikoisaikakauslehti, jossa julkaistaan tähtitieteeseen ja sen harrastukseen sekä avaruustekniikkaan liittyviä artikkeleita, uutisia ja haastatteluja. Lehti sisältää myös lähialoja, kuten geotieteitä koskettelevia artikkeleita. Filosofia
Filosofian asema tieteiden joukossa on myös asetettu kyseenalaiseksi siksi, ettei mikään filosofinen järjestelmä ole jäänyt pysyväksi eikä saavuttanut sellaista yleistä hyväksyntää kuin tutkimustulokset erityistieteissä. Näin filosofian ei voida katsoa edistyneen samalla tavalla kuin muiden tieteiden. Toisaalta erityistieteiden erkaantuminen on merkinnyt filosofian omimman alueen täsmentymistä. Erityistieteet kuvaavat todellisuutta kukin omalla tavallaan; filosofian tehtävänä on puolestaan selvittää yleisesti tiedon ja tieteen perusteita, todellisuuden perimmäistä luonnetta, olevaisen tarkoitusta sekä ihmisen asemaa maailmassa. Aristoteles
Aristotelesta on pidetty koko länsimaisen tieteen isänä ja monien yksittäisten tieteenalojen perustajana. Hän oli ensimmäinen, joka luokitteli inhimillisen tietämisen aloja omiksi oppialoikseen, kuten matematiikka ja biologia. Monet näistä luokitteluista ovat edelleen käytössä. Aristoteleen kiinnostuksen kohteet olivat hyvin laaja-alaiset, ja tämä näkyy myös hänen teoksissaan, jotka käsittelevät monia aiheita. Luonnontieteissä Aristoteles tutki muun muassa anatomiaa, tähtitiedettä, embryologiaa, maantiedettä, geologiaa, meteorologiaa, fysiikkaa ja eläintiedettä. Filosofiassa hän kirjoitti muun muassa estetiikasta, taloudesta, etiikasta, metafysiikasta, hallinnosta, politiikasta, psykologiasta, retoriikasta ja teologiasta. Hänen kirjoituksensa koskettivat myös koulutusta, kirjallisuutta ja runoutta. Tieteen ja uskonnon välinen suhde
Vanhimpana luonnontieteenä pidetyn tähtitieteen on katsottu syntyneen muinaisessa Mesopotamiassa käytännön tarpeesta mitata vuodenaikojen kulkua tarkasti kalenterin avulla maanviljelyn tarpeisiin. Kalenterilla oli myös merkittävä uskonnollinen merkitys, koska se sääteli uhrimenojen ja muiden uskonnollisten menojen ajankohtaa. Kalenterin loi papisto, joka edusti yhteiskunnan oppineistoa. Koska taivaankappaleet liitettiin jumalolentoihin, syntyi samanaikaisesti myös tähdistäennustaminen eli astrologia, jolla pyrittiin tulkitsemaan jumalien tahtoa kiertotähdistä ja muista taivaankappaleista. Antiikin Kreikassa syntyi länsimainen filosofia, ja korkeimman oppineisuuden asema siirtyi papistolta uudelle ajattelijoiden ryhmälle. He yhteiskunnan yläluokan edustajina katsoivat, että ruumiillinen työ oli halventavaa. Näin tietoa todellisuudesta saatettiin saavuttaa ensisijaisesti järkeilyn kautta. Maantiede
Maantiede jaetaan yleismaantieteeseen ja aluemaantieteeseen. Yleismaantiede jakautuu edelleen luonnonympäristöä ja myös avaruutta tutkivaksi luonnonmaantieteeksi ja maapalloa ihmisen toiminnan kenttänä tutkivaksi kulttuurimaantieteeksi. Yleismaantieteessä keskitytään etsimään syy- ja riippuvuussuhteita eri ilmiöiden välille. Aluemaantiede taas tutkii tietyin perustein hahmottunutta rajattua aluetta kuten valtiota, kuntaa tai tiettyä kulttuuripiiriä. Nämä tutkimusalueet haarautuvat edelleen tarkemmiksi kokonaisuuksiksi. Maantieteen tutkimusalue on laaja: Sillä on yhteisiä tutkimuskohteita muun muassa biologian, sosiologian, yhteiskuntatieteiden ja fysiikan kanssa.
Alla olevaan osa-alueiden luetteloon on merkitty sulkeisiin mahdollinen muu sivuava tieteenala. Jakoa fyysiseen maantieteeseen ei aina tehdä erikseen. Tällöin klimatologia, hydrogeografia ja geomorfologia tulevat eliömaantieteen rinnalle erillisiksi luonnonmaantieteen haaroiksi. Kulttuurimaantiede jaotellaan useampiin osa-alueisiin kuin tässä on esitetty, mutta jaottelukäytäntö vaihtelee.Maantieteellä on pitkät perinteet, joskin sen sisältö on aikojen saatossa kehittynyt ja muuttunut huimasti. Maapallon uskottiin pitkään olevan litteä, mikä käsitys pysyi vallalla pitkälti keskiajalle asti, vaikka jo 500-luvulla eaa. matemaatikko Pythagoras uskoi maapallon olevan todellisuudessa pyöreä. Myös antiikin ajan kuulut filosofit Platon ja Aristoteles jakoivat saman ajatuksen. Aristoteles perusteli kantaansa sillä, että Maan varjo Kuun pinnalla oli pyöreä. Lisäksi hän havainnoi, kuinka Pohjantähti sijaitsi pohjoisemmissa maissa korkeammalla kuin etelämmissä. Aristoteles
Metafysiikka oli Aristoteleen mielestä "ensimmäinen filosofia" ("prote filosofia") eli kaikkein korkein tiede, koska se pyrki lähestymään jumalallista tietämystä maailman toiminnan syistä ja perusteista eli niistä asioista, jotka tulevat fysiikan eli luonnontieteiden ("fysika") jälkeen ("meta"). Tällaista tietoa ei hänen mielestään etsitty jonkin muun hyödyn vuoksi, vaan pelkästään sen itsensä takia, ainoana vapaana tiedon lajina, joka ei ole riippuvainen mistään muusta tiedosta. Filosofia
Filosofinen tutkimus eroaa erityistieteistä siinä, että se suuntautuu usein todellisuuden yleiseen perustaan, kysymyksiin kuten ”Mitä tarkoitetaan arvoilla?”, ”Mihin yhteiskunnallinen vallanjako perustuu?” ja ”Miten voidaan saavuttaa varmaa tietoa?” Erityistieteet puolestaan tutkivat rajattuja tutkimuskohteita, esimerkiksi fysikaalisia ilmiöitä (fysiikka), historiallisia tapahtumia ja niiden vaikutuksia (historia), ihmiskehon toimintaa (lääketiede), ihmisyhteisöjen toimintaa (sosiologia) tai kirjoitetun tekstin kerrontatapoja (kirjallisuustiede). Kaukokartoitus
Yleensä avaruustutkimuksessa kaukokartoituksena pidetään vain Maan havainnointia avaruusaluksesta käsin (, yleinen lyhenne EO). Esimerkiksi Marsin havainnointi sitä kiertävältä luotaimelta pidetään planeettatutkimuksena ja NASAn Hubble-avaruusteleskoopin tekemät kaukohavainnot kuuluvat tähtitieteeseen. Tylypahka
Tähtitiede () on ainut oppiaine Tylypahkassa, joka pohjautuu jästimaailmaan. Tähtitieteen tunnit pidetään tähtitiedetornissa, joka on Tylypahkan korkein torni. Tunnit sisältävät yötaivaan tarkkailua teleskoopilla. Tähtitieteen tunteja ei kuvailla kirjoissa eikä elokuvissa. Rowling kuvailee kuitenkin yhtä Harryn tähtitieteen koetta kirjassa "Harry Potter ja Feeniksin kilta". Tähtitieteen tunneilta läksyiksi saadaan muun muassa tähtien, tähdistöjen ja planeettojen nimeämistä, niiden liikkeiden ja sijaintien paikallistamista sekä niiden ympäristöjen ja kuiden kuvailua. Hydrologia
Hydrologia eli vesitiede on geofysiikan osa-alue, joka tutkii veden esiintymistä, ominaisuuksia ja kiertokulkua maapallolla. Sen tutkimusalue painottuu Maan vesikehän mantereilla esiintyvään osaan. Meriä tutkii geofysikaalisesta näkökulmasta fysikaalinen meritiede. Astrofysiikka
Alun perin astrofysiikalla tarkoitettiin tähtien rakenteen tutkimusta, mutta nykyään termi kattaa suurin piirtein kaikki nykyaikaisen tähtitieteen tutkimusalat lukuun ottamatta taivaanmekaniikkaa ja positioastronomiaa. Tähtitieteilijää nimitetään usein etenkin englanninkielisillä alueilla tutkimusalasta riippumatta astrofyysikoksi. 
Astrofysiikan syntyyn vaikutti ratkaisevasti saksalaisen optikon ja fyysikon Joseph von Fraunhoferin vuonna 1814 havaitsemat tummat viivat Auringon spektrissä. Noin vuonna 1860 havaittiin, että tummien viivojen aallonpituudet vastasivat laboratoriossa eri alkuaineita polttamalla aikaansaatuja spektriviivoja. Tämä havainto mahdollisti ensi kertaa taivaankappaleiden kemiallisten ominaisuuksien tutkimisen. Fyysinen maantiede
Fyysinen maantiede on maantieteen ja luonnonmaantieteen osa-alue, joka joskus jaetaan luonnonmaantieteestä klimatologian, hydrogeologian ja geomorfologian yläkäsitteeksi. Se tutkii maan pinnanmuotoja ja muita luontoon liittyviä ilmiöitä ja niiden levinneisyyttä sekä vaikuttavia tekijöitä. Maantieteilijä voi tarkastella esimerkiksi tietyn alueen kallioperän, pinnanmuotojen, maalajien, kasvillisuuden ja eläimistön kannalta, sillä kyseiset tekijät vaikuttavat toisiinsa. Fysiikka (Aristoteles)
Fysiikka (; , "Physicae Auscultationes" eli ”Fysiikan luennot”) on Aristoteleen kirjoittama fysiikkaa ja luonnontieteen yleisiä perusteita tarkasteleva teos, joka kuuluu Aristoteleen filosofian keskeisiin teoksiin. Se on kokoelma tutkielmia tai luentomuistiinpanoja, jotka käsittelevät enemmän teoreettisia, metodologisia ja filosofisia asioita kuin mitään erityisiä fyysisiä teorioita tai selvityksiä tehdyistä kokeellisista tutkimuksista. Se on asettanut perustan sille, kuinka tieteilijät tutkivat maailmassa tapahtuvia muutoksia. Yksi teoksen pääaiheista on liike ("kinēsis"). Atomifysiikka
Atomifysiikka on laajassa merkityksessä aineen atomirakennetta ja ominaisuuksia tutkivaa fysiikkaa, tavallisesti kuitenkin atomien elektroniverhoa ja siihen liittyviä ilmiöitä tutkiva fysiikan osa. Fyysikko
Fyysikon opinnot sisältävät pääaineena olevan fysiikan lisäksi runsaasti matematiikkaa. Sivuaineen valinnan määrittää tavallisesti valmistumisen jälkeinen suuntautuminen. Esimerkiksi aineenopettajaksi suunnittelevat voivat opiskella sivuaineenaan toisen opetettavan aineen tai astrofysiikkaan perehtyvät tähtitiedettä. Myös englannin opinnot ovat tärkeitä, sillä fysiikan tutkimus on englanninkielistä. Fysiikan tutkimus
Megatiede on tutkimusta, joka vaatii huomattavan suuria rahallisia investointeja laitteisiin. Suuren hankkeen aloituskustannukset ovat isot ja myös projektin ylläpitäminen vaatii jatkuvaa huomattavaa rahallista panostusta. Megatieteelle on tyypillistä, että se tuottaa tuloksia vasta rahoituksen saavutettua tietyn riittävän tason toisin kuin lineaarisesti käyttäytyvä ”normaali” tutkimus, jonka tuottavuus kasvaa aina rahallisen panostuksen kasvaessa. Suuri osa megatieteestä on fysiikkaan liittyviä hankkeita. Nykyaikaisen megatieteen katsotaan alkaneen Manhattan-projektista 1940-luvulla. Megatiedehankkeet kuvaavat 1900-luvulla tapahtunutta muutosta tieteen asemassa ja rahoituksessa. Suurta tiedettä fysiikan alalla edustavat nykyään muun muassa hiukkaskiihdyttimet, synkrotronisäteilylaitokset, tutkimusreaktorit, fuusioreaktorit, vapaaelektronilaserit, Hubble-avaruusteleskooppi, ja Euroopan eteläinen observatorio. Tähtitieteilijä
Perinteisesti kaukoputki on kuulunut tähtitieteilijöiden työvälineisiin. Vaikka havaintojen merkitys on alalla yhä hyvin keskeinen, nykyisin havaitseminen keskittyy yhä voimakkaammin eri puolilla maailmaa sijaitseville suurille teleskoopeille, joilla tutkija käy joko itse suorittamassa havaintoja tai observatorion oma henkilökunta suorittaa ne hänen puolestaan ja lähettää havainnot digitaalisessa muodossa analysoitavaksi. Tietotekniikan kehitys on lisännyt puhtaasti teoreettisen tutkimustyön osuutta merkittävästi. Suurelta osin käytännön työskentely muodostuu tutkimustulosten analysoinnista sekä niiden raportoinnista. Nanotiede
Nanotiede on kohtalaisen nuori tieteidenvälinen tutkimusala, joka tarkastelee biotieteellisiä, fysikaalisia ja kemiallisia ilmiöitä, jotka tapahtuvat tai ilmenevät nanometrimittaluokassa. Meritiede
Meritiede eli oseanografia (kreikan "okeanos", maailmaa ympäröinyt meri) pyrkii ymmärtämään ja kvantitatiivisesti ennustamaan merten ilmiöitä. Meret ovat vesimassa, joka peittää noin kaksi kolmasosaa maapallon pinnasta. Meritiede on monitieteinen ala. Merten ilmiöiden selittäminen vaatii usein sekä fysikaalista, kemiallista että biologista tarkastelua. Yleensä meritiede jaetaan fysikaaliseen, kemialliseen, biologiseen, meteorologiseen ja geologiseen meritieteeseen. Fysiikan tutkimus
Taulukosta selviää, että fysiikan tutkimuksen kärkimaita ovat Yhdysvallat, Japani, Saksa, Italia, Iso-Britannia, Venäjä, ja Ranska. Näiden viitatuimmiksi rankattujen kahdenkymmenen instituutin joukossa on monia instituutteja, joiden tutkijat ovat osallistuneet hiukkasfysiikan julkaisuihin, joita siteerataan paljon. Yhteen hiukkasfysiikan julkaisuun oli viitattu jopa yli 2000 kertaa. Tiede
Tieteet pohjautuvat tieteenfilosofiassa kehittyneeseen empiristiseen ajattelusuuntaan joka painottaa reaalimaailman havaintoja ja kokeita vastakohtana intuitiolle ja niin sanotulle "musta tuntuu" -ajattelulle, joiden molempien perustuvuus todellisuuteen ovat kyseenalaisia, koska jokainen ihminen on perustavasti subjektiivinen ja henkilökohtaiset kokemukset sekä havainnot ovat valikoituneita. Todellisuus ja yksittäisen ihmisen todellisuuskäsitys ovat toisistaan poikkeavia, mutta todellisuus on näistä tieteen tutkimuskohde. Tieteissä pidettyjen totuuksien kyseenalaistaminen on keskeistä. Tieteissä kerätään todistusaineistoa väitteiden tueksi. Tieteellinen menetelmä pyrkii olemaan objektiivinen, julkinen ja itseään korjaava. Tieteellisessä menetelmässä hypoteesit ja teoriat täytyy osoittaa tosiksi reaalimaailmassa, eikä tieteessä saisi tukeutua vain "a priori" -ajatteluun. Tieteissä teoria ja reaalimaailma ovat jatkuvassa kanssakäymisessä keskenään samalla tavalla kuin ihmisten käyttämä kieli ja ympäröivä todellisuus ovat vastaavasti kanssakäymisessä keskenään. Tiedettä ei olisi ilman kieltä (matematiikka lasketaan kieleksi jossa on kielioppi ja käsitteistö). Maapallon eliöistä vain ihmisillä on tiedettä, koska ihminen on ainoa kieltä käyttävä eliölaji. Tieteen historiaa käsittelee tieteenhistoria. Tähtitiede
Henkilö, joka työkseen tutkii tähtitiedettä tai muuten saa elantonsa tähtitieteestä, on "tähtitieteilijä" eli "astronomi".