Ciencias naturales
Ciencias
naturales, ciencias de
la naturaleza, ciencias físico-naturales o ciencias
experimentales son aquellas ciencias que tienen por objeto el estudio de la naturaleza
siguiendo la modalidad del método científico conocida como método experimental. Estudian los aspectos
físicos, y no los aspectos humanos del mundo. Así, como grupo, las ciencias
naturales se distinguen de las ciencias
sociales o ciencias humanas (cuya identificación o
diferenciación de las humanidades y artes y de otro tipo de saberes es un
problema epistemológico diferente). Las ciencias naturales, por su parte, se
apoyan en el razonamiento lógico y el
aparato metodológico de las ciencias
formales, especialmente de las matemáticas,
cuya relación con la realidad de la naturaleza es menos directa (o incluso inexistente).
A
diferencia de las ciencias aplicadas, las ciencias naturales son
parte de la ciencia básica, pero tienen en ellas sus desarrollos
prácticos, e interactúan con ellas y con el sistema productivo en los sistemas
denominados de investigación y desarrollo o investigación, desarrollo
e innovación (I+D
e I+D+I).
No
deben confundirse con el concepto más restringido de ciencias de la tierra o geociencias
División de las Ciencias Naturales
- Astronomía: se ocupa del
estudio de los cuerpos celestes, sus movimientos, los
fenómenos ligados a ellos, su registro y la investigación de su origen a
partir de la información que llega de ellos a través de la radiación electromagnética o de
cualquier otro medio.
- Biología: se ocupa del
estudio de los seres vivos y, más específicamente, de su origen,
su evolución y sus propiedades (génesis,
nutrición,
morfogénesis, reproducción,
patogenia,
etc.).
- Física: se ocupa del
estudio de las propiedades del espacio, el tiempo, la materia y la
energía,
teniendo en cuenta sus interacciones.
- Geología: se ocupa del
estudio de la forma interior del globo terrestre,
la materia
que lo compone, su mecanismo de formación, los cambios o alteraciones que
ésta ha experimentado desde su origen, y la textura y estructura que tiene
en el actual estado.
- Química: se ocupa del
estudio de la composición, la estructura y las propiedades de la materia, así
como de los cambios de sus reacciones químicas.
Descripción de las Ciencias Naturales
Astronomía
Esta disciplina es la ciencia de los objetos
y fenómenos astronómicos originados fuera de la atmósfera
terrestre. Su campo está relacionado con la Física, con la
Química,
con el movimiento y con la evolución de los objetos celestes, así como también
con la formación y el desarrollo del Universo. La
Astronomía incluye el examen, estudio y modelado de las estrellas,
los planetas,
los cometas, las
galaxias y
el cosmos. La
mayoría de la información usada por los astrónomos es recogida por la
observación remota, aunque se ha conseguido reproducir, en algunos casos, en
laboratorio, la ejecución de fenómenos celestes, como, por ejemplo, la Química
Molecular del medio interestelar.
Mientras
los orígenes del estudio de los elementos y fenómenos celestes pueden ser
rastreados hasta la antigüedad, la metodología científica de este campo empezó
a desarrollarse a mediados del siglo XVII. Un factor clave fue la introducción del telescopio
por Galileo Galilei, que permitió examinar el cielo de
la noche más detalladamente. El tratamiento matemático de la Astronomía comenzó
con el desarrollo de la mecánica celeste y con las leyes de gravitación
por Isaac
Newton, aunque ya había sido puesto en marcha por el trabajo anterior de
astrónomos como Johannes Kepler. Hacia el siglo XIX,
la Astronomía se había desarrollado como una ciencia formal, con la
introducción de instrumentos tales como el espectroscopio
y la fotografía,
que permitieron la continua mejora de telescopios y la creación de
observatorios profesionales.
Biología
Este
campo comprende un conjunto de disciplinas que examinan fenómenos relativos a
organismos vivos. La escala de estudio va desde los subcomponentes biofísicos
hasta los sistemas complejos. La Biología se ocupa de las características, la clasificación y la conducta de los
organismos, así como de la formación y las interacciones de las especies entre
sí y con el medio natural.
Los
campos biológicos de la Botánica, la Zoología y
la Medicina
surgieron desde los primeros momentos de la civilización, mientras que la Microbiología
fue introducida en el siglo XVII con el descubrimiento del microscopio.
Sin embargo, no fue hasta el siglo XIX cuando la Biología se unificó, una vez que los
científicos descubrieron coincidencias en todos los seres vivos y decidieron
estudiarlos como un conjunto. Algunos desarrollos clave en la ciencia de la
Biología fueron la genética, la Teoría de la Evolución de Charles
Darwin con la llamada selección natural, la Teoría Microbiana de las
Enfermedades Infecciosas y la aplicación de técnicas de Física y Química a
nivel celular y molecular (Biofísica y Bioquímica,
respectivamente).
La
Biología moderna se divide en sub-disciplinas, según los tipos de organismo y
la escala en el que se estudian. La Biología Molecular es el estudio de la Química
fundamental de la vida, mientras que la Biología Celular tiene como objeto el examen de la
célula, es decir, la unidad constructiva básica de toda la vida. A un nivel más
elevado, está la Fisiología, que estudia la estructura interna del
organismo.
Física.
La Física incluye el estudio de los componentes fundamentales del Universo, las fuerzas e interacciones que ejercen entre sí y los resultados producidos por dichas interacciones. En general, la Física es considerada como una ciencia fundamental, estrechamente vinculada con la Matemática y la Lógica en la formulación y cuantificación de los principios.
El
estudio de los principios del Universo
tiene una larga historia y un gran trabajo deductivo, a partir de la
observación y la experimentación. La formulación de las teorías sobre las leyes
que gobiernan el Universo ha sido un objetivo central de la Física desde
tiempos remotos, con la filosofía del empleo sistemático de experimentos cuantitativos
de observación y prueba como fuente de verificación. La clave del desarrollo
histórico de la Física incluye hitos como la Teoría de la Gravitación Universal
y la mecánica clásica de Newton,
la comprensión de la naturaleza de la electricidad
y su relación con el magnetismo, la Teoría General de la Relatividad y
la Teoría Especial de la Relatividad
de Einstein,
el desarrollo de la termodinámica y el modelo de la mecánica cuántica, a los niveles de la Física
atómica y subatómica.
El
campo de la Física es extraordinariamente amplio, y puede incluir estudios tan
diversos como la Mecánica Cuántica, la Física Teórica o la Óptica. La
Física moderna se orienta a una especialización creciente, donde los
investigadores tienden a enfocar áreas particulares más que a ser
universalistas, como lo fueron Albert
Einstein o Lev Landau, que trabajaron en una
multiplicidad de áreas.
Geología
La
Geología es un término que engloba a las ciencias
relacionadas con el planeta Tierra, que incluyen la Geofísica,
la Hidrología,
la Meteorología,
la Geografía Física, la Oceanografía
y la Edafología.
Aunque
la minería
y las piedras preciosas han sido objeto del interés
humano a lo largo de la historia de la civilización, su desarrollo científico
dentro de la ciencia de la Geología no ocurrió hasta el siglo XVIII.
El estudio de la Tierra,
en especial, la Paleontología, floreció en el siglo XIX,
y el crecimiento de otras disciplinas, como la Geofísica,
en el siglo XX,
con la Teoría de las Placas Tectónicas, en los años 60,
que tuvo un impacto sobre las ciencias de la Tierra similar a la
Teoría de la Evolución sobre la Biología.
La
Geología está, en la actualidad, estrechamente ligada a la investigación
climática y a las industrias minera y petrolera.
Química
Constituyendo
el estudio científico de la materia a escala atómica y molecular,
la Química se ocupa principalmente de las agrupaciones supraatómicas, como son
los gases, las moléculas,
los cristales
y los metales,
estudiando su composición, propiedades estadísticas, transformaciones y
reacciones. La Química también incluye la comprensión de las propiedades e
interacciones de la materia a escala atómica. La mayoría de los procesos
químicos pueden ser estudiados directamente en el laboratorio,
usando una serie de técnicas a menudo bien establecidas, tanto de manipulación
de materiales como de comprensión de los procesos subyacentes. Una aproximación
alternativa es la proporcionada por las técnicas de modelado molecular, que extraen conclusiones
de modelos computacionales. La Química es llamada a menudo "ciencia
central", por su papel de conexión con las otras Ciencias Naturales.
La
experimentación química tuvo su origen en la Alquimia, un
sistema de creencias que combinaba esoterismo y experimentación física. La
ciencia de la Química comenzó a desarrollarse a finales del siglo XVIII,
con el trabajo de científicos notables como Robert
Boyle, el descubridor de los gases, o Antoine
Lavoisier, que descubrió la Ley de Conservación de la Masa. La
sistematización se hizo patente con la creación de la Tabla Periódica de los Elementos y
la introducción de la Teoría Atómica, cuando los investigadores
desarrollaron una comprensión fundamental de los estados de la materia, los iones, los enlaces
químicos y las reacciones químicas. Desde la primera mitad del siglo XIX,
el desarrollo de la Química lleva aparejado la aparición y expansión de una industria química de gran relevancia en la
economía y la calidad de vida actuales.
Ciencias cruzadas
Las
diferencias entre las disciplinas de las Ciencias Naturales no siempre son
marcadas, y estas "ciencias cruzadas" comparten un gran número de
campos. La Física juega un papel significativo en las otras Ciencias Naturales,
dando origen, por ejemplo, a la Astrofísica,
la Geofísica,
la Química Física y la Biofísica.
Asimismo, la Química está representada por varios campos, como la Bioquímica,
la Geoquímica
y la Astroquímica.
Un
ejemplo particular de disciplina científica que abarca múltiples Ciencias
Naturales es la ciencia del medio
ambiente. Esta materia estudia las interacciones de los componentes
físicos, químicos y biológicos del medio, con particular atención a los efectos
de la actividad humana y su impacto sobre la biodiversidad
y la sostenibilidad. Esta ciencia también afecta a expertos
de otros campos.
Una
disciplina comparable a la anterior es la Oceanografía,
que se relaciona con una amplia gama de disciplinas científicas. La
Oceanografía se subdivide, a su vez, en otras disciplinas cruzadas, como la Biología
Marina. Como el ecosistema marino es muy grande y diverso, la Biología
Marina también se bifurca en muchas subdivisiones, incluyendo especializaciones
en especies particulares.
Hay
también un grupo de campos con disciplinas cruzadas en los que, por la
naturaleza de los problemas que abarcan, hay fuertes corrientes contrarias a la
especialización. Por otro lado, en algunos campos de aplicaciones integrales,
los especialistas, en más de un campo, tienen un papel clave en el diálogo
entre ellos. Tales campos integrales, por ejemplo, pueden incluir la Nanociencia,
la Astrobiología y complejos sistemas informáticos.
Historia
de la biología
El
término biología se acuña durante la Ilustración
por parte de dos autores (Lamarck y Treviranus) que, simultáneamente, lo
utilizan para referirse al estudio de las leyes de la vida. El neologismo fue
empleado por primera vez en Francia en 1802, por parte de Jean-Baptiste Lamarck en su
tratado de Hidrogeología. Ignoraba que, en el mismo año, el
naturalista alemán Treviranus había creado el mismo neologismo en una obra en
seis tomos titulada Biología o Filosofía de la naturaleza viva: "la
biología estudiará las distintas formas de vida, las condiciones y las leyes
que rigen su existencia y las causas que determinan su actividad."
No
obstante, a pesar de la reciente acuñación del término, la biología tiene una
larga historia como disciplina.
Subramas
de la biología:
- Antropología:
estudio del ser humano como entidad biológica.
- Botánica:
estudio de los organismos foto sintéticos (varios reinos).
- Micología:
estudio de los hongos.
- Embriología:
estudio del desarrollo del embrión.
- Microbiología: estudio de los microorganismos.
- Fisiología:
estudio de la función corporal de los organismos
- Genética:
estudio de los genes
y la herencia.
- Evolución: estudio del cambio y la
transformación de las especies a lo largo del tiempo.
- Histología:
estudio de los tejidos.
- Ecología:
estudio de los organismos y su relación.
- Etología:
estudio del comportamiento de los seres vivos.
- Paleontología: estudio de los organismos que
vivieron en el pasado.
- Anatomía:
estudio de la estructura interna y externa de los seres vivos.
- Taxonomía:
estudio que clasifica y ordena a los seres vivos.
- Filogenia:
estudio de la evolución de los seres vivos.
- Virología:
estudio de los virus.
- Citología:
estudio de las células.
- Zoología:
estudio de los animales.
- Biología epistemológica:
estudio del origen filosófico de los conceptos biológicos.
- Biomedicina:
Rama de la biología aplicada a la salud humana.
- Inmunología:
estudio del sistema inmunitario de defensa.
- Organografía:
estudio de órganos y sistemas.
- Biología marina: estudio de los seres vivos
marinos.
REFERENCES
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