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科学（英语：Science，希腊语：Επιστήμη）是在尊重客观事实的前提下，设法探寻事物运作之明确规律的学科。科学活动所得的知识是条件明确的（不能模棱两可或随意解读）、能经得起检验的，而且不能与任何适用范围内的已知事实产生矛盾。科学原仅指对自然现象之规律的探索与总结，但人文学科也被越来越多地冠以“科学”之名。人们习惯根据研究对象的不同把科学划分为不同的类别，传统的自然科学主要有生物学、物理学、化学、地质学和天文学。逻辑学和数学的地位比较特殊，它们是其它一切科学的论证基础和工具。
科学在认识自然的不同层面上设法解决各种具体的问题，强调预测结果的具体性和可证伪性，这有别于空泛的哲学。科学也不等同于寻求绝对无误的真理，而是在现有基础上，摸索式地不断接近真理。故科学的发展史就是一部人类对自然界的认识偏差的纠正史。因此“科学”本身要求对理论要保持一定的怀疑性，因此它绝不是“正确”的同义词。
1·含义
“科学”不好以简短文字加以准确定义。一般说来，科学涵盖三方面含义：
观察：致力于揭示自然真相，而对自然作用由充分的观察或研究（包括思想实验），通常指可通过必要的方法进行的，或能通过科学方法——一套用以评价经验知识的程序而进行的。
假设：通过这样的过程假定组织体系知识的系统性。
检证：借此验证研究目标的信度与效度。
科学包括基础科学与应用科学。基础科学仅以通过试验探究自然原理为目的，其成果一般不容易在短期内得到应用，如物理、化学、生物和地质学；应用科学则兼有探究原理与关注应用这两个方面的动机，如医学、药学、应用光学、气象学、科技考古学和博弈论。按理来说，科学不同于纯技术类学科，后者只涉及运用已有的知识与原理进行发明创造，而只带来技术变革，不在原理层次挖掘出的新规律，如工程学、法医学、农学和林学。应用科学与纯技术有时候很难界定。因科学与技术经常一起被提及，重要的技术发展有时也会被大众视为是科学成就，例如袁隆平曾3次未评上中国科学院院士的一大理由就是杂交水稻在科学界常只被认为是工程学成就，而非科学成就。[1]大众关于爱迪生算不算科学家的争论也与之类似。一些学科是侧重基础研究还是侧重应用研究可能会随时间发展而变动。如天文学的前身占星学是为宗教仪式服务的，属于应用类学科（当时还不算是科学）；天文学目前是以基础研究为主的科学，但也有发射宇宙卫星等少数可带来实质性服务（如电台广播与手机信号）的技术应用；天文学在实现星际移民与太空资源开发的未来可能又会变成以应用为主的学科。
1.1与其它文化事物的联系[编辑]
科学虽然与宗教有过大冲突，但它与宗教和神秘主义并没有严格的对立关系。尤其是近代社会变革以来，一些宗教也发生了适应社会进步的改革，与科学的矛盾趋于缓和。有布道者也开始用可支持自己宗教观点的科学原理举例，虽然解读得很走样。历史有许多著名科学家都有宗教信仰，如欧拉和柯西，宗教信仰并未使他们的科学视野有所局限。而知名物理学家恩里科·费米则是一个不可知论者，他对原子弹的研发和量子物理的发展有重要贡献。费曼认为（在20世纪50年代）有超过半数的科学家无宗教信仰，而且科学不能论证上帝不存在。[2]与科学对立的事物主要是顽固守旧的原教旨主义、排斥理性的反智主义以及违反实证精神与客观原则却以“科学”自我标榜的伪科学。
除科学比哲学更脚踏实地地关注具体问题外，哲学与科学的区别也在于哲学没有被广泛认可的主流理论。而且哲学有很大一类分支，与科学的客观态度相违背，即唯心主义。哲学虽无数次推动过科学进步，但现在与科学的联系越来越疏远。科学的知识越来越多，越来越细，越来越难，专职的哲学家已很难明白基础科学的前沿问题。相反，科学新概念的快速发展倒是对传统哲学冲击很大，如不可分空间、不可定向流形、蝴蝶效应、量子化假设、平行宇宙、对称性破缺和单电子宇宙。由于科学与哲学（尤其是自然哲学）的渊源，科学的最高学位头衔直到今天仍被叫作“Ph.D.”，即“自然哲学博士”。
因科学与怀疑论相容，所以以毫不怀疑的态度信奉无神论的共产主义不被视作科学理论[3]，而只是一种指导实践的哲学。对社会主义理论之科学性的批评主要来自奥地利与英国哲学家卡尔·波普尔。
未纳入西方科学体系的方法论并不代表它就是不好的，例如中医学。就研究角度而言，中医学坚持整体论的研究方法，将人体各部分视为一个统一的整体对待，这与传统西方科学对局部机理刨根问底的习惯完全相反。但自上世纪中期以来，西方科学也开始出现了关注系统科学的思潮。目前对中医的主要研究不是浪费时间争论中医理论是否科学，而是用对比实验确切地检验中医疗法中有哪些能有效医治病人。2013年，史蒂文·诺维拉(Steven Novella)和大卫·科尔库洪曾撰文指出有关针灸的现有论文出现了一个奇怪的现象，即有些人的实验结果表明针灸有疗效，而另一些人所做的实验则无显著效果。因此2人推测针灸实验可能出现假阳性结果。而对于假阳性结果为何比较多，2人则猜测是安慰剂效应在起作用。[4]应当指出，数理统计学是地位特殊的科学，揭示的是随机性的最一般规律，其方法既适用于西方各门类科学或技术研究，也适用于对中医效果的评价。
2·语源
据说文解字，科，会意字：“从禾从斗，斗者量也”；故“科”学一词乃取“测量”之学问之义为名。
从唐朝到近代以前，“科学”作为“科举之学”的略语，“科学”一词虽在汉语典籍中偶有出现，但古中文中“科学”一词所指涉的概念与近代中文“科学”不同，大多指“科举之学”[5][6]。 最早使用“科学”一词之人似可溯及到唐末的罗衮[5][7][8]。
“科学”一词由近代日本学界初用于对译英文中的“Science”及其它欧洲语言中的相应词汇，欧洲语言中该词来源于拉丁文“Scientia”，意为“知识”与“学问”，在近代侧重关于自然的学问。
在日本幕府末期到明治时期，“科学”是专门的“个别学问”，有的在以“分科的学问”的意义被使用着。
明治元年，福泽谕吉执笔的日本最初的科学入门书《穷理图解》出版。同时，明治时代“science”这个语言进入了的时候，启蒙思想家西周使用“科学”作为译词[7]。
甲午海战以后，中国掀起了学习近代西方科技的高潮，清末主要通过近代化之路上走在前面的日本学习近代科学技术。樊洪业、吴凤鸣等认为，中国最早使用“科学”一词的学者大概是康有为。他出版的《日本书目志》[9]中就列举了《科学入门》、《科学之原理》等书目。辛亥革命时期，中国人使用“科学”一词的频率逐渐增多，出现了“科学”与“格致”两词并存的局面。在中华民国时期，通过中国科学社的科学传播活动，“科学”一词才取代“格致”。
严复首先用“西学格致”翻译science，后来又借用了science的日语译名“科学”。而著名思想家、政论家章太炎则明确要求为“科学”正名。他在1903年8月发表《论承用“维新”二字之荒谬》一文，大力批驳责用“格物”之名翻译“物理学”（physics）很不适当。[10]
中国社会科学院语言研究所1978年出版的《现代汉语词典》则认为科学是：
1·反映自然、社会[11]、思维等的客观规律的分科的知识体系；
2·合乎科学（精神、方法等）的。
不过社会类学科的研究并不容易做到客观分析。一方面是难以控制变量，另一方面是难以给出准确的适用范围和严格的预测结果。
英文中“Science（科学）”一词的含义有狭义与广义之分，前者只指自然基础科学（即数学及自然科学；合称“理科”），这与医学、药学及大地测量学等带有应用目的的探索性学科相区别；后者泛指各种研究自然机理的应用性科学，但又与纯粹研究技术应用、不探究机理的工程学、技术学和计算机信息学相区别。不过目前越来越多的人文学科和计算机学科甚至是文献学也喜欢加上“科学”的头衔。
2.1如今的“科学”在中国古代的称呼[编辑]
中国传统上将所有的知识统称“学问”，古代将关于自然物道理的学问称为“物理”[12]因此古代的物理即是自然科学，数学学科独立于“物理”。
而自明代时中国则称为格致[13]，即格物致知，以表示研究自然之物所得的学问。直至中日甲午战争以前出版的许多科学书籍多冠以格致或格物之名。
3·历史与哲学[编辑]
3.1历史
主条目：科学史
广义的科学在历史上许多古代文明就已经存在。[14]然而，现代科学的方法与以前有明显的区别，同时现代的科学的成功也使其有目前的严格定义。但就基础科学（不同于应用科学）而言，有一个特点变化不大，即相对宽裕的家境对于专职从事基础科学研究来说是一个显著优势。而应用科学因相对来说较易出成果，且易转化为可创造财富的生产力，故对专职研究者的家境不会有限制。
自然的哲学研究[编辑]
中世纪科学[编辑]
文艺复兴时期与早期现代科学[编辑]
启蒙时代[编辑]
19世纪[编辑]
20世纪[编辑]
科学哲学[编辑]
3.2参见：科学哲学
近代的科学，旨在理性、客观的前提下，用知识（理论）与实验有力地阐明事物运作的明确规律。由指以培根和马赫等人倡导的实证主义（不过培根低估了数学在科学研究中的重要性），伽利略为实践先驱的实验方法为基础，以获取关于世界的系统知识的研究。主要是以自然现象为对象的自然科学。有些人也将以社会现象为对象的社会科学纳入其中，但社会学科的知识多只局限于人类社会，而且没有精确度很严密的数学公式或易证伪的命题。而艺术，哲学，宗教，文学则完全不属于科学。现代科学，有时还包括以人类思维存在为对象的思维科学。
对于科学的核心特征或者说所谓科学精神，随着人类的进步，有不同的观点，目前一般认为科学具有如下特征：
理性客观：从事科学研究不以“神”、“鬼”、“上帝”为前提（一些科学家会信仰宗教，但是“科学”本身是理性思维的结果），一切以客观事实的观察为基础，通常科学家会设计实验并控制各种变因来保证实验的准确性，以及解释理论的能力。科学理论不排斥“神”或“鬼”存在的可能性，只是反对故意装神弄鬼的不诚实行为，避开缺乏可靠证据的神学空谈。拉普拉斯认为科学是不借助神怪假设而单凭理性解释世界的学问。
可否证性：这是来自卡尔·波普尔的观点，人类其实无法知道一门学问里的理论是否一定正确，但若这门学问有部分有错误时，人们可以严谨明确的证明这部分的错误，的确是错的，那这门学问就算是合乎科学的学问。
存在一个适用范围：也就是说可以不是放之四海皆准的绝对真理。例如：牛顿力学在微观世界失效。不过科学家们仍然努力寻找与探索是否有某种理论可以囊括所有自然现象（至少在物理界，将相对论与量子力学合并是一至少延续数十年的野心）。
普遍必然性：科学理论来自于实践，也必须回到实践，它必须能够解释其适用范围内的已知的所有事实。如果其适用范围内有任何无法解释的反例存在，那么整个理论就都是错的。
研究过程需严格控制变量。对于相互作用不易分离的多个重要变量，可设法利用统计学方法（如方差分析）对来自不同变量的影响加以分离。
科学还可以分为从理论和应用等多个层次。其中理论物理学除遵循上述原则外，还推崇还原论，追求用最简略的假设描述广泛而深刻的原理。苏联物理学家朗道指出“我们已知的大量物理定律可以由为数不多的最一般规律推演出来。”[16]爱因斯坦也指出任何事情都应该以最简明扼要的方式呈现。[17]而应用科学则与社会发展有直接关系。在与社会进步的相互作用中，应用科学对实践的指导作用得到不断加强，科学体系本身也不断壮大，它对人类历史的重大影响日趋显著。
4·科学实践
4.1测量[编辑]
主条目：量度
科学中常常使用测量来作出对比并减少分歧。即便是有明显的区别，也会通过测量提高精度，以便提高可重复性。例如不同的颜色可以通过光的波长来区分，而不使用“绿”或“蓝”等“模糊”的概念。 测量常使用国际单位制(SI)，其中包括基本单位：千克,米,坎德拉,秒,安培,开尔文和摩尔。除了kg以外，其他六个单位是非人工定义的（不是以特定的物体为标准）。
第一个提出专门用于实验的国际基本单位的是查尔斯·桑德斯·皮尔士(1839–1914),[18]他提出用米来定义谱线的波长。[19]这直接影响到迈克耳孙－莫雷实验; 迈克耳孙和莫雷参考他的方法并进行了改进。[20]
4.2科学的方法[编辑]
主条目：科学方法
任何研究方法要被视为科学方法，则必须是客观的（科学家们不能对于科学方法下产生的单一结果有不同的解释且研究时不能故意去改变结果的发生）。另一项基本期待，则是必须有完整的资料文件以供佐证，以及研究方法必须由第三者小心检视，并且确认该方法能重制（但在量子力学中，制备完全一样的复杂量子态是难以实现的；另外理论地理学也难以进行重复实验，但规律无疑也是确定存在的）。
一般理解，科学是对自然规律的追求。科学定律，有一个重要的标准，就是不能有反例。任何一个客观存在的，能够重复的现象，如果于已有的科学定律矛盾，即宣布此科学定律的终结。这也是反证法在理论分析中的应用依据。
科学方法使用可再现的方法解释自然现象。[21]从预测当中提出思想实验或假设。预测是在确认实验或观察前提出的，用于证明其中没有受到干预。而对预测的反证则是进步的证明。[22][23]科学研究者提出假说来解释自然现象，然后设计实验来检验这些假说，这种实验需要在可控条件（控制变量）下模拟自然现象（在观测科学，如天文学或地质学，可预测的观察结果可以替代核对实验）。整体而言，科学方法可以解决极度创新的问题而又不受主观偏见的影响（又称确认偏误）。[24]
除上述原则外，目前多数科学研究大量依赖于数学方法。在制定实验方案时，会借助优选法（试验设计）知识优化不必要的多余试验，以达到事半功倍的效果。对于单次试验成本较高的研究来说，减少不必要的试验可以极大地节省经费开销。在处理数据时，会应用SPSS、MatLab等软件便捷地分析和处理数据。偏难或偏繁杂的常见计算都可由软件执行。主流的商业软件都会充分考虑用户的难处，所以界面设计大多简洁明了，比较容易上手。而专业一些的软件则需要较多一些的学习时间，如应用广泛的R语言。许多软件都会允许人们开发专门的软件功能扩展包并发布下载，以方便有不同特定需要的研究人群。当研究者提出一个新的计算模型时，就能马上通过编程在现有软件的基础上实现。对于由测量数据而得出的结论，还需要运用数理统计学方法检测结果的显著性。研究人员需要根据不同的样本数量大小（是大样本还是小样本）和数据比较类型（是两组数据比较还是多组间比较等）确定合适的统计模型，然后在软件中输入数据并计算结果的显著性数值。如果显著性标准不达标，则论文一般不会有通过评审的希望。这样的行业现状也有弊端，许多有启示性的失败实验得不到机会发表；很多人会把论文数据的达标当成研究的头等大事，而忽略了自己从事研究工作的初衷。
尽管目前所有理工学科和多数人文学科都不同程度地应用了数学作为论证工具，但数学在各种具体学科中应用时并不能喧宾夺主。一般来说，分析问题需要有所侧重，优先考虑对问题影响重要的因素，能作近似处理的就先作近似，而非对每个因素都用同样严格的数学方法处理，即提倡“重点论”的思想。在各个细节都努力追求数学严密性而忽略了问题的最主要矛盾是非常错误的做法。[16]如果一个问题的影响因素过多，难以分清主次，则可以尝试利用统计学中主成分分析的方法加以确定。又如利用数学计算分析一个生物学模型时，比起计算结果是否准确或运算技巧是否高明，生物学家会更关心计算的结果是否能明显地体现出某种生物学意义（如哪些自变量对因变量影响最大？是正相关还是负相关？是几次方的关系？是否在到达一定数量后会出现饱和效应？）以及能否顺利通过大量实验数据的验证。
另外，虽然科学理论分不同层次。但基础层面学科中的原理未必可直接适用于复杂层面的学科研究。这也导致了后来系统科学理论的出现。比如物理学是化学的基础，很多化学现象归根结底都可分解为一些量子层面的物理原理。虽然理论物理学家推崇还原论，但也承认量子力学中的微分方程求解方法在一般的化学实际研究中根本派不上用场。[25]化学研究中常遇到的多原子系统在物理学中是属于非常复杂的模型，即使用近似方法计算也是极为繁杂的。所以化学家虽然需要学习和了解基本的物理原理，但会花更多时间掌握仅适用于本学科的特定研究方法。又如变分学和线性泛函分析虽然是现代物理学的重要数学基础，但物理系学生一般不会像数学系学生一样系统地学习这2门课程。又如虽然物理系和电子工程系都会开设专门的复变函数论课程，但一般的实际工作和研究中用到的复数知识并不多，多局限于复数的初等性质、复内积的性质、积分变换和共形变换。
5·科学方法
科学方法（英文：scientific method）指的是检查自然现象、获取新知识或修正与整合先前已得的知识，所使用的一整套技术[1][2]。为了合乎科学精神，这方法必须建立于收集可观察、可经验（empirical）、可量度的证据，并且合乎明确的推理原则[3]。梅里亚姆-韦伯斯特辞典如此定义[4]：
科学方法是一种有系统地寻求知识的程序，涉及了以下三个步骤：问题的认知与表述、实验数据的收集、假说的构成与测试。
科学研究方法与其它获得知识的方法之间有一个不同的主要特征：科学家设法让事实自己说清楚、讲明白，当理论的预测被确定时支持这理论，当理论的预测被否定时质疑这理论。虽然从一种学术领域到另外一种学术领域，程序或许会有所改变，科学研究拥有可辨认的特征，能够明显地跟其它种学术研究做区分切割。科学研究者提出假说来解释自然现象，然后设计实验来检验这些假说，核对从这些假说所推导出的预言是否正确无误。为了要防范在做实验时发生错误或误解，这些步骤必须具有可重复性。一个假说在被学术界广泛接受之前，必须先通过科学方法的严格验证，以有条有理的方式来将理论结果与实验数据互相比较。只有当理论结果和实验数据互相吻合时，这假说才能被学术界接受。涉及比较广泛学术领域的理论，可能会融合许多独立推出的假说在一起，配搭一致、相辅相成。通过严格检验的理论，又可以触类旁通，帮助形成新假说，或者设定其它假说的上下文[5]:265-266。
为了减少获得偏差结果的机会，科学研究通常是要越客观越好。所有测量数据与实验程序都必须详细纪录，存档于安全的数据库，并且可供适当学者共享。这样，适当学者可以仔细检查，通过复制实验来核对结果。这种行为方式，称为“充分公开”（full disclosure），容许建立这些数据在统计学的信度。
即使科学领域涉及广泛，任何研究方法要被视为科学方法，则必须是客观的。科学家们不能对于科学方法下产生的单一结果有不同的解释或不能去改变结果的发生。 另一项基本期待，则是必须有完整的资料文件以供佐证，以及研究方法必须由第三者小心检视，并且确认该方法可以重制。如此也才能进行统计上的可性度分析。科学方法也包含了意图去掌控或质问在科学研究中，因人为操纵因素所导致的后果。
5.1要素
观察 - 用感应器官去注意自然现象或实验中的种种转变，并记录下来。涉及的活动包括：眼看、鼻嗅、耳闻和手的触摸。
1·解说 - 将从观察得的事实，加以解释。
2·预测 - 根据假说引申出可能的现象
3·确认 - 透过进一步的观察和实验去证实预测的结果
4·评估 - 根据经验和结果主观地评比或下结论。
5·发表 - 公布成果。发表有很多形式，像是投稿或是发表会。
