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Naturwissenschaft
Als Naturwissenschaften werden jene Wissenschaften bezeichnet, die sich mit der Erforschung der unbelebten und der belebten Natur befassen, indem sie diese beobachten, messen, mit mathematischen Methoden analysieren, um ihr Verhalten schließlich in der Form allgemeiner Naturgesetze beschreiben und vorhersagen zu können. Als Natur wird in diesem Zusammenhang die Gesamtheit aller empirisch zugänglichen Phänomene von Materie und Energie betrachtet. Die wichtige Aufgabe der Naturwissenschaft besteht nicht nur darin, Naturphänomene zu erklären, sondern diese auch in einer Anwendung dem Menschen nutzbar zu machen. Die Naturwissenschaften bilden eine der wesentlichen theoretischen Grundlagen für zahlreiche Bereiche menschlicher Aktivität wie Technik, Medizin oder Umweltschutz.
Im 17. Jahrhundert gelang den Naturwissenschaften im Zusammenhang mit der Epoche der Aufklärung der entscheidende Durchbruch in den intellektuellen Gesellschaftsschichten. Dies löste eine wissenschaftliche Revolution aus, die im 18. Jahrhundert mit vielen neuen Entdeckungen und Erfindungen zum industriellen Zeitalter führte und die Gesellschaft vor allem in der westlichen Welt stark veränderte. Bis heute hat sie den allgemeinen Wissenschaftsbetrieb so stark geprägt, dass in der Soziologie von einer naturwissenschaftlichen und technischen Gesellschaft gesprochen wird.
Teilgebiete der Naturwissenschaften, die heute in den Medien die öffentliche Meinung prägen, sind vor allem Umweltwissenschaften, Physik, Chemie und Biologie.
Einordnung als Wissenschaft und Abgrenzung
Nach klassischer Auffassung können die Naturwissenschaften neben den Geisteswissenschaften und den Sozialwissenschaften eingeordnet werden. Aufgrund der Entstehung einer Vielfalt von neuen Wissenschaftszweigen in der Moderne herrscht über eine allgemeine Klassifizierung der Einzelwissenschaften kein Konsens. Die Einordnung erweist sich vor allem aufgrund vieler Überschneidungen verschiedener Wissenschaftsgebiete als sehr schwierig. Die Naturwissenschaften gehören zu den empirischen Wissenschaften und zeichnen sich vor allem durch ihren Forschungsgegenstand – die belebte und unbelebte Materie – sowie ihren mathematischen Zugang aus, weshalb sie oft als exakte Wissenschaften bezeichnet werden. Die Mathematik ist ebenfalls eine exakte Wissenschaft, umfasst aber mit ihrer Untersuchung von abstrakten Strukturen sowohl Bereiche der Geisteswissenschaften als auch der Naturwissenschaften. Aus diesem Grund wird sie oft neben der Informatik den Strukturwissenschaften zugeordnet.
Naturwissenschaftliche Forschung beschäftigt sich vor allem mit Fragestellungen, die durch Untersuchung von gesetzmäßigen Zusammenhängen in der Natur beantwortet werden können. Dabei liegt der Schwerpunkt auf der Beschreibung des Vorgangs selbst und nicht etwa bei einer Sinnfindung. Vereinfacht kann es mit der Frage nach dem Wie anstatt des Wozu dargestellt werden. Die Fragestellung Warum gibt es Regen? findet nicht etwa mit Damit Pflanzen wachsen können ihre Erklärung, sondern wird objektiv beantwortet: Weil Wasser verdunstet, aufsteigt, sich in Wolken sammelt und schließlich kondensiert, was zum Niederschlag führt. Die Naturwissenschaft beantwortet also in erster Linie keine teleologischen (nach dem Zweck oder Ziel ausgerichteten) Fragen, sondern führt die untersuchten Vorgänge auf Naturgesetze oder auf schon bekannte Sachverhalte zurück. Insoweit dies gelingt, wird der Naturwissenschaft nicht nur ein beschreibender, sondern auch ein erklärender Charakter beigemessen.
Geschichte der Naturwissenschaft
Naturphilosophie der Antike
Naturwissenschaftliche Erkenntnis nahm einerseits in der handwerklichen und technischen Betätigung und andererseits in der geistigen Überlieferung der gelehrten Tradition des Menschen ihren Anfang. Naturbeobachtungen altertümlicher Kulturen – insbesondere in der Astronomie – brachten oft zwar zutreffende quantitative und qualitative Aussage hervor, wurden aber vorwiegend – wie etwa in der Astrologie – mythologisch gedeutet. Entscheidende Forstschritte brachte die griechische Naturphilosophie mit der Entwicklung einer Methodik, die sich an der Philosophie und der Mathematik orientierte. Die wahrnehmbare Welt dachte man sich wie etwa in der Vier-Elemente-Lehre als Zusammensetzung der „Elemente“ Feuer, Luft, Wasser und Erde und beschreib verschiedene Umwandlungsprozesse. Auch die Vorstellung von kleinsten, unteilbaren Teilchen (Atomismus), aus denen die ganze Welt zusammengesetzt sei, wurde entwickelt. Schon lang bekannte periodische Bewegungen der Himmelskörper wurden geometrisch interpretiert und die Vorstellung eines Weltensystems entwickelt, in dem sich die Sonne, der Mond und die damals bekannten Planeten auf Kreisbahnen um die ruhende Erde in der Mitte bewegten (geozentrisches Weltbild). Die Kugelgestalt der Erde wurde vermutet und spätestens von Aristoteles stichhaltig begründet, das Zustandekommen von Sonnen- und Mondfinsternissen erklärt, relative Abstände von Erde, Sonne und Mond abgeschätzt und sogar durch eine Winkelmessung und geometrische Überlegungen der Erdumfang recht genau bestimmt.
Im Römischen Reich wurden die intellektuellen Errungenschaften der griechischen Kultur zum größten Teil übernommen, gingen aber mit dem Zerfall des Reiches im 5. Jhd. n. Chr. zum größten Teil verloren. Im mittelalterlichen Europa konnten sich die Naturwissenschaften unter dem Primat der Theologie und der Philosophie sowohl in der christlichen als auch in der islamischen Welt nur langsam und im Rahmen der weltanschaulichen Prämissen entwickeln.
Kopernikanische Wende und naturwissenschaftliche Revolution
Erst im Zuge der Renaissance, die verschiedene geistesgeschichtliche Veränderungen mit sich brachte, trat wieder ein größeres Interesse an der Naturbeobachtung auf. Durch die Annäherung der Wissenschaft an die handwerkliche Tradition in der empirischen Methode wurden auf sämtlichen Gebieten neue Erkenntnisse gemacht. Die gegenseitige Wechselwirkung von Alchemie und Medizin bereicherte beide Disziplinen in der Entwicklung zu empirischen Wissenschaften. Das Experiment als Ausgangspunkt der Naturforschung begann sich mit Francis Bacon und Galileo Galilei durchzusetzen. Besonders die Korrektur des alten Julianischen Kalenders und die Navigation in der Schifffahrt erforderte eine intensive Betätigung in der Astronomie. Nikolaus Kopernikus entwickelte ausgehend von einer Bewegung der Erde um die Sonne ein vereinfachtes, mathematisches Modell, das die von der Erde kompliziert erscheinenden Himmelsbahnen der Planeten erklärte und gegenüber dem ptolemäischen System eine leichtere Berechnung der Positionen ermöglichte. Dieses neue Weltsystem setzte sich jedoch gegenüber dem geozentrischen Weltbild erst durch, nachdem Johannes Kepler aus genauen Messungen von Tycho Brahe elliptische Umlaufbahnen der Erde und der anderen Planeten feststellte und Isaac Newton diese durch sein Gravitationsgesetz theoretisch bestätigen konnte. Für diese revolutionären Entdeckungen des 16. und 17.Jahrhunderts wurde der Begriff der kopernikanischen Wende geprägt. In derselben Zeitperiode setzen Wissenschaftshistoriker auch die naturwissenschaftliche
