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化学は、化学を含む物理科学[ 1 ]と、生命科学、薬学、医学や工学などの応用科学を結びつける役割を担っているため、しばしば中心科学と呼ばれます。この関係性の性質は、化学の哲学と計量科学における主要なトピックの1つです。このフレーズは、セオドア・L・ブラウンとH・ユージン・ルメイによる教科書『化学：中心科学』で使用されたことで広く知られるようになりました。この教科書は1977年に初版が発行され、2021年に第15版が発行されています。[ 2 ]
化学の中心的役割は、オーギュスト・コントによる科学の体系的かつ階層的な分類に見ることができる。各分野は、先行する領域に対してより一般的な枠組みを提供する（数学→天文学→物理学→ 化学 →生物学→社会科学）。[ 3 ]バラバンとクラインは最近、科学の部分的な順序を示す図を提案しており、その中で化学はかなりの程度の分岐を提供するので「中心科学」であると主張できる。[ 4 ]これらのつながりを形成する際、下位の分野を上位の分野に完全に還元することはできない。下位の分野には、上位の科学分野には存在しない新たなアイデアや概念があることが認識されている。
このように、化学は原子、陽子、中性子、電子、熱力学などの粒子を支配する物理法則の理解に基づいて構築されていますが、「完全に量子力学に還元された」わけではないことが示されています。[ 5 ] [ 6 ]化学における元素の周期性や化学結合などの概念は、物理学によって定義される基礎的な力以上のものであるという意味で出現しています。
同様に、生命を司る仕組みは分子から成り立っているものの、生物学を完全に化学に還元することはできません。[ 7 ]例えば、進化の仕組みは、生物のDNAにおける遺伝子塩基対の順序の突然変異であるという理解によって、化学の観点から説明することができます。しかし、化学は進化を推進する自然選択などの概念を含んでいないため、そのプロセスを完全に説明することはできません。化学は、細胞を構成する分子を研究し理解するための方法論を提供するので、生物学の基礎となっています。
化学が築くつながりは、複数の科学分野の概念を活用する様々な下位分野を通して形成されます。物理化学、原子核化学、理論化学の分野では、化学と物理学の両方が必要です。生化学、医薬品化学、分子生物学、化学生物学、分子遺伝学、免疫化学の分野では、化学と生物学が交わります。地球化学や水文学などの分野では、化学と地球科学が交わります。
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