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科学の分野（科学、科学分野、科学学問分野とも呼ばれる）は、一般的に次の3つの主要なグループに分けられます。
科学的知識は観察可能な現象に基づいている必要があり、同じ条件下で研究を行う他の研究者によって検証可能でなければならない。[ 2 ]
自然科学、社会科学、形式科学は基礎科学を構成し、学際性の基礎を形成します。また、工学や医学などの応用科学の基礎も形成します。複数のカテゴリーに存在する専門的な科学分野は、他の科学分野の一部を含む場合がありますが、多くの場合、独自の用語と専門知識を持っています。[ 3 ]
形式科学とは、数学、論理学、理論計算機科学、情報理論、システム理論、意思決定理論、統計学など、形式体系を扱う科学分野のことである。
Unlike other branches, the formal sciences are not concerned with the validity of theories based on observations in the real world (empirical knowledge), but rather with the properties of formal systems based on definitions and rules. Hence there is disagreement on whether the formal sciences actually constitute as a science. Methods of the formal sciences are, however, essential to the construction and testing of scientific models dealing with observable reality,[4] and major advances in formal sciences have often enabled major advances in the empirical sciences.
Logic (from Greek: λογική, logikḗ, 'possessed of reason, intellectual, dialectical, argumentative')[5][6][note 1] is the systematic study of valid rules of inference, i.e. the relations that lead to the acceptance of one proposition (the conclusion) on the basis of a set of other propositions (premises). More broadly, logic is the analysis and appraisal of arguments.[7]
It has traditionally included the classification of arguments; the systematic exposition of the logical forms; the validity and soundness of deductive reasoning; the strength of inductive reasoning; the study of formal proofs and inference (including paradoxes and fallacies); and the study of syntax and semantics.
Historically, logic has been studied in philosophy (since ancient times) and mathematics (since the mid-19th century). More recently, logic has been studied in cognitive science, which draws on computer science, linguistics, philosophy and psychology, among other disciplines.
情報科学は、情報の分析、収集、分類、操作、保存、検索、移動、普及、および保護を主な研究対象とする学問分野です。この分野の内外を問わず、実務家は、情報システムの構築、置き換え、改善、または理解を目的として、組織における知識の応用と利用、および人、組織、既存の情報システム間の相互作用について研究しています。
数学は、最も広い意味では形式科学の同義語にすぎませんが、伝統的には、算術、幾何学、代数、解析という4つの分野の連合体としてより具体的に意味されます。
統計学は、データの収集、整理、解釈を研究する学問である。[ 8 ] [ 9 ]調査や実験の設計という観点からのデータ収集の計画を含め、このすべての側面を扱う。[ 8 ]
統計学者とは、統計分析を効果的に応用するために必要な思考法に特に精通した人物のことである。こうした人々は、多くの場合、幅広い分野での実務経験を通してこの知識を培ってきた。また、統計学の理論的基礎を扱う数理統計学という学問分野も存在する。
統計学という言葉は、科学分野を指す場合は単数形で、「統計学は芸術である」のように使われます。[ 10 ]これは、データセットから計算された量（平均値や中央値など）を指す統計という言葉と混同してはいけません。 [ 11 ]統計の複数形は統計です（「この統計は間違っているようだ」または「これらの統計は誤解を招く」）。
システム理論とは、あらゆる研究分野におけるあらゆる種類のシステムに適用できる原理を解明するために、システム全般を学際的に研究する学際的な学問である。この用語にはまだ明確な定義はないが、システム理論はシステム思考の専門化であり、システム科学の一般化であると考えるのが妥当である。この用語はベルタランフィの一般システム理論（GST）に由来し、タルコット・パーソンズの行為理論やニクラス・ルーマンの社会学的オートポイエーシスなど、他の分野における後世の研究でも用いられている。
この文脈において、 「システム」という言葉は、特に自己制御システム、すなわちフィードバックによって自己修正を行うシステムを指すために用いられます。自己制御システムは、人間の生理系、地域および地球規模の生態系、そして気候など、自然界に広く存在します。
意思決定理論（または選択理論と混同しないように選択理論）は、エージェントの選択を研究するものです。[ 12 ]意思決定理論は、制約や仮定の下で意思決定の結果を分析したり最適な意思決定を決定したりする規範的意思決定理論と、エージェントが実際にどのように意思決定を行うかを分析する記述的意思決定理論の2つの分野に分けられます。
意思決定理論はゲーム理論の分野と密接に関連しており[ 13 ]、経済学者、統計学者、心理学者、生物学者[ 14 ] 、政治学者やその他の社会科学者、哲学者[ 15 ]、コンピュータ科学者によって研究されている学際的なトピックです。
理論計算機科学（TCS ）は、一般的な計算機科学と数学のサブセットであり、計算のより数学的なトピックに焦点を当てており、計算理論を含みます。
理論領域を正確に限定することは困難です。ACM （ Association for Computing Theory）のアルゴリズムと計算理論に関する特別利益団体（SIGACT）は、次のように説明しています。[ 16 ]
TCSは、アルゴリズム、データ構造、計算複雑性、並列分散計算、確率計算、量子計算、オートマトン理論、情報理論、暗号理論、プログラム意味論と検証、機械学習、計算生物学、計算経済学、計算幾何学、計算数論と計算代数など、幅広いトピックを網羅しています。この分野の研究は、数学的手法と厳密性を重視している点が特徴です。
自然科学とは、観察や実験から得られた経験的証拠に基づき、自然現象の記述、予測、理解を目的とする科学の一分野である。査読制度や研究結果の再現性といった仕組みは、科学的進歩の妥当性を確保するために用いられる。
自然科学は大きく生命科学と物理科学の2つの分野に分けられます。生命科学は生物学とも呼ばれ、物理科学は物理学、化学、天文学、地球科学といった分野に細分化されます。これらの自然科学の分野は、さらに専門的な分野（フィールドとも呼ばれる）に細分化されることがあります。
物理科学とは、生命科学とは対照的に、非生物系を研究する自然科学の分野を包括的に指す用語である。しかし、「物理的」という用語は、意図せず、やや恣意的な区別を生み出している。なぜなら、物理科学の多くの分野は生物学的現象も研究しているからである。物理科学と物理学には違いがある。
物理学（古代ギリシア語: φύσις 、ローマ字表記: physis、文字通り「自然」）は、物質[注2 ]とその時空における運動、およびエネルギーや力などの関連概念の研究を含む自然科学である。[ 18 ]より広く言えば、宇宙がどのように振る舞うかを理解するために行われる自然の一般的な分析である。[ 19 ] [ 20 ] [注3 ]
物理学は最も古い学問分野の一つであり、天文学を含むことからおそらく最も古い学問分野と言えるでしょう。[注4 ]過去2千年の間、物理学は化学、数学の特定の分野、生物学とともに自然哲学の一部でしたが、 16世紀の科学革命の時代に、自然科学は独自の研究プログラムとして出現しました。[注5 ]生物物理学や量子化学など、学際的な研究分野もあり、これは物理学の境界が厳密に定義されていないことを意味します。19世紀と20世紀には、物理学があらゆる観測された自然現象の根本的な説明を提供するという理由で、物理主義が科学哲学の主要な統一的特徴として出現しました。物理学における新しいアイデアは、他の科学の基本的なメカニズムを説明することが多く、同時に数学や哲学における新しい研究分野を開拓します。
化学（この言葉の語源については多くの議論がある）[注6 ]は、物質とその変化に関する科学である。物質の科学は物理学でも扱われるが、物理学がより一般的で基礎的なアプローチをとるのに対し、化学はより専門的で、物質の組成、挙動（または反応）、構造、性質、および化学反応中に物質が受ける変化に関心がある。[ 21 ] [ 22 ]これは、さまざまな物質、原子、分子、および物質（特に炭素ベース）を研究する物理科学である。化学のサブ分野の例としては、生物に見られる物質の研究である生化学、熱力学や量子力学などの物理的概念を使用して化学プロセスを研究する物理化学、および化学組成と構造を理解するために物質サンプルを分析する分析化学などがある。近年、神経系の化学的研究である神経化学など、さらに多くの専門的な分野が出現している。
地球科学（地球科学、地球科学、または地球科学とも呼ばれる）は、地球に関連する科学を包括的に指す用語です。[ 23 ]地球は生命が存在することが知られている唯一の惑星であるため、惑星科学の中でも特別なケースと言えるでしょう。地球科学には、還元主義的アプローチと全体論的アプローチの両方があります。地球科学の正式な学問分野には、大気圏、水圏、岩石圏、生物圏、および固体地球の研究が含まれる場合があります。通常、地球科学者は、物理学、化学、生物学、地理学、年代学、数学のツールを使用して、地球システムがどのように機能し、どのように現在の状態に進化してきたかを定量的に理解します。
地質学（古代ギリシア語のγῆ、gē（「地球」）と-λoγία、-logia（「研究」、「談話」）[ 24 ] [ 25 ]に由来）は、固体地球、それを構成する岩石、およびそれらが時間とともに変化する過程に関心を持つ地球科学である。地質学には、火星や月などの地球型惑星や自然衛星の固体の特徴の研究も含まれる。現代の地質学は、水文学や大気科学を含む他のすべての地球科学と大きく重複しており、統合された地球システム科学および惑星科学の主要な側面の1つとして扱われている。
海洋学、または海洋科学は、地球科学の一分野であり、海洋を研究する学問です。海洋生物や生態系の動態、海流、波、地球物理学的流体力学、プレートテクトニクスや海底の地質、海洋内および海洋境界を越えた様々な化学物質や物理的性質の変動など、幅広いトピックを網羅しています。これらの多様なトピックは、海洋学者が世界の海洋に関する知識を深め、海洋内のプロセスを理解するために融合させる、生物学、化学、地質学、気象学、物理学、地理学といった複数の学問分野を反映しています。
気象学は、大気に関する学際的な科学研究である。この分野の研究は何千年にもわたって行われてきたが、気象学における大きな進歩は17世紀まで見られなかった。19世紀には、複数の国にまたがる観測ネットワークが構築されたことで、画期的な成果がもたらされた。20世紀後半にコンピュータが開発されると、天気予報において大きな進歩が達成された。
宇宙科学は、宇宙空間にあるすべてのものを研究する学問です。[ 26 ]これは天文学と呼ばれることもありますが、近年では、宇宙旅行や宇宙探査（宇宙医学を含む）、宇宙考古学[ 28 ] 、宇宙空間で行われる科学（宇宙研究を参照）など、他の関連分野を含む、より広範な宇宙科学の一分野とみなされるようになりました。[ 27 ]
生命科学、別名生物学は、微生物、植物、動物（人間を含む）などの生命を研究する自然科学であり、それらの物理的構造、化学プロセス、分子間相互作用、生理学的メカニズム、発生、進化などが含まれます。[ 29 ]科学の複雑さにもかかわらず、いくつかの統一概念によって、単一の首尾一貫した分野に統合されています。生物学では、細胞を生命の基本単位、遺伝子を遺伝の基本単位、進化を種の創造と絶滅を推進する原動力として認識しています。生物は、エネルギーを変換し、局所エントロピーを減少させることによって生存する開放系であり[ 30 ] 、恒常性と呼ばれる安定した生命状態を維持します。[ 31 ]
生化学、または生物化学は、生物内部および生物に関連する化学プロセスを研究する学問である。[ 32 ] 生物学と化学の両方の下位分野であり、還元主義的な観点からは生物学の基礎となる。生化学は、分子生物学、細胞生物学、遺伝学、生理学と密接に関連している。
微生物学とは、単細胞生物、多細胞生物（細胞群）、無細胞生物（細胞を持たない生物）といった微生物を研究する学問である。微生物学には、ウイルス学、細菌学、原生生物学、菌類学、免疫学、寄生虫学など、数多くの下位分野が含まれる。
植物学は、植物科学、植物生物学、または植物学とも呼ばれ、植物の生命に関する科学であり、生物学の一分野です。伝統的に、植物学には菌類と藻類の研究も含まれており、それぞれ菌類学者と藻類学者によって研究されてきました。これら 3 つの生物群の研究は、国際植物学会議の関心領域内に留まっています。今日、植物学者 (厳密な意味で) は約 410,000種の陸上植物を研究しており、そのうち約 391,000 種は維管束植物(約 369,000 種の顕花植物を含む)、[ 33 ]であり、約 20,000 種は蘚苔類です。[ 34 ]
動物学（/ zoʊˈɒlədʒi /）[注7 ]は、生物学の一分野で、現存する動物と絶滅した動物の両方の構造、発生学、進化、分類、習性、分布、そしてそれらが生態系とどのように相互作用するかなど、動物界を研究する。この用語は、古代ギリシャ語のζῷον（zōion 、すなわち「動物」）とλόγος（logos、すなわち「知識、研究」）に由来する。 [ 35 ]動物学のいくつかの分野には、人間動物学、クモ学、考古動物学、鯨類学、発生学、昆虫学、蠕虫学、爬虫両棲類学、組織学、魚類学、軟体動物学、哺乳類学、形態学、線虫学、鳥類学、古動物学、病理学、霊長類学、原生動物学、分類学、動物地理学などがあります。
生態学（ギリシャ語: οἶκος、「家」または「環境」、-λογία、「研究」に由来）[注8 ]は、生物と生物物理的環境との相互作用に関する生物学の一分野[ 36 ]であり、生物的要素と非生物的要素の両方を含みます。関心のあるトピックには、生物の生物多様性、分布、バイオマス、個体群、および種内および種間の協力と競争が含まれます。生態系は、生物、それらが構成する群集、および環境の非生物的要素の動的に相互作用するシステムです。一次生産、土壌形成、栄養循環、ニッチ構築などの生態系プロセスは、環境を通るエネルギーと物質の流れを制御します。特定の生活史特性を持つ生物がこれらのプロセスを維持します。
社会科学とは、社会とその社会における個人間の関係を研究する学問分野である。かつては、19世紀に確立された「社会の科学」である社会学という分野を指す言葉として用いられていた。現在では、社会学は社会学に加え、政治学、経済学、人類学、コミュニケーション学、教育学、地理学、歴史学、法学、言語学、心理学など、幅広い学問分野を包含している 。
実証主義的な社会科学者は、社会を理解するためのツールとして自然科学に似た方法を用い、より厳密な現代的な意味で科学を定義する。一方、解釈主義的な社会科学者は、経験的に反証可能な理論を構築するのではなく、社会批判や象徴的解釈を用いる場合がある。現代の学術研究においては、研究者はしばしば折衷的であり、複数の方法論（例えば、定量的研究と定性的研究の両方を組み合わせるなど）を用いる。「社会研究」という用語は、様々な分野の研究者がその目的と方法論を共有するにつれて、ある程度の自律性を獲得してきた。
応用科学とは、既存の科学的知識を利用して、技術開発や発明といった実用的な目標を達成することである。
自然科学の分野において、基礎科学は自然界の現象を説明し、場合によっては予測するための基礎的な情報を開発します。応用科学は、科学的手法と知識を、特に実用的または有用な結果を達成するための手段として用いるものです。これには、農業科学、工学、医学など、幅広い応用科学関連分野が含まれます。
応用科学は、疫学のように、統計学や確率論といった形式科学を応用することもある。遺伝疫学は、生物学的手法と統計的手法の両方を応用する応用科学である。
科学の各分野間の関係は表にまとめられています。[ 37 ]
メタサイエンスとは、科学そのものに関する科学分野を指す、あるいはそれを含む分野である。OpenAlexとScholiaは、科学分野や研究テーマを視覚化して探求するために利用できる。
{{cite book}}ISBN /日付の不一致（ヘルプ）自然の秩序、言い換えれば、規則的な事象の連続性に関わる知識分野のことである。
{{cite book}}ISBN /日付の不一致（ヘルプ）実験
科学です
。物理学者は自然界の現象を観察し、それらの現象を関連付けるパターンや原理を見つけようとします。これらのパターンは物理理論と呼ばれ、十分に確立され広く利用されている場合は、物理法則または原理と呼ばれます。
物理学とは、あなたの世界、そしてあなたの周りの世界や宇宙を研究する学問です。