Ramas de la ciencia

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Ciencia
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Las ramas de la ciencia , también denominadas ciencias , campos científicos o disciplinas científicas , se dividen comúnmente en tres grandes grupos:

• Ciencias formales : estudio de sistemas formales , como los que se encuentran en las ramas de la lógica y las matemáticas , que utilizan una metodología a priori , en oposición a la empírica . Estudian estructuras abstractas descritas por sistemas formales .
• Ciencias naturales : el estudio de los fenómenos naturales (incluidos los factores cosmológicos , geológicos , físicos , químicos y biológicos del universo ). Las ciencias naturales se pueden dividir en dos ramas principales: ciencias físicas y ciencias de la vida (o biología ).
• Ciencias sociales y humanidades : el estudio del comportamiento humano en sus aspectos sociales y culturales. ^[1]

El conocimiento científico debe basarse en fenómenos observables y debe ser verificable por otros investigadores que trabajen en las mismas condiciones. ^[2] Esta verificabilidad puede variar incluso dentro de una misma disciplina científica. ^{[3] [4]}

Las ciencias naturales, sociales y formales constituyen las ciencias fundamentales , que forman la base de la interdisciplinariedad , y las ciencias aplicadas, como la ingeniería y la medicina . Las disciplinas científicas especializadas que existen en múltiples categorías pueden incluir partes de otras disciplinas científicas, pero a menudo poseen sus propias terminologías y conocimientos especializados . ^[5]

Las ciencias formales son las ramas de la ciencia que se ocupan de los sistemas formales , como la lógica , las matemáticas , la informática teórica , la teoría de la información , la teoría de sistemas , la teoría de decisiones y la estadística .

A diferencia de otras ramas, las ciencias formales no se ocupan de la validez de las teorías basadas en observaciones en el mundo real ( conocimiento empírico ), sino más bien de las propiedades de los sistemas formales basados ​​en definiciones y reglas . Por lo tanto, existe desacuerdo sobre si las ciencias formales realmente constituyen una ciencia. Sin embargo, los métodos de las ciencias formales son esenciales para la construcción y prueba de modelos científicos que abordan la realidad observable, ^[6] y los avances importantes en las ciencias formales a menudo han permitido avances importantes en las ciencias empíricas.

La lógica (del griego λογική , logikḗ , 'poseedor de razón , intelectual , dialéctico , argumentativo ') ^{[7] [8] [nota 1]} es el estudio sistemático de las reglas válidas de inferencia , es decir, las relaciones que llevan a la aceptación de una proposición (la conclusión ) sobre la base de un conjunto de otras proposiciones ( premisas ). En términos más generales, la lógica es el análisis y la valoración de argumentos . ^[9]

Tradicionalmente ha incluido la clasificación de argumentos; la exposición sistemática de las formas lógicas ; la validez y solidez del razonamiento deductivo ; la fuerza del razonamiento inductivo ; el estudio de las pruebas formales y la inferencia (incluyendo paradojas y falacias ); y el estudio de la sintaxis y la semántica .

Históricamente, la lógica se ha estudiado en filosofía (desde la antigüedad) y matemáticas (desde mediados del siglo XIX). Más recientemente, la lógica se ha estudiado en la ciencia cognitiva , que se nutre de la informática , la lingüística , la filosofía y la psicología , entre otras disciplinas.

La ciencia de la información es un campo académico que se ocupa principalmente del análisis , la recopilación, la clasificación , la manipulación, el almacenamiento, la recuperación , el movimiento, la difusión y la protección de la información . Los profesionales dentro y fuera del campo estudian la aplicación y el uso del conocimiento en las organizaciones, además de la interacción entre las personas, las organizaciones y cualquier sistema de información existente con el objetivo de crear, reemplazar, mejorar o comprender los sistemas de información.

Las matemáticas , en el sentido más amplio, son simplemente un sinónimo de ciencia formal; pero tradicionalmente matemáticas significa más específicamente la coalición de cuatro áreas: aritmética , álgebra , geometría y análisis , que son, hasta cierto punto, el estudio de la cantidad, la estructura, el espacio y el cambio respectivamente.

La estadística es el estudio de la recopilación, organización e interpretación de datos . ^{[10] [11]} Se ocupa de todos los aspectos de esto, incluida la planificación de la recopilación de datos en términos del diseño de encuestas y experimentos . ^[10]

Un estadístico es una persona que está particularmente versada en las formas de pensamiento necesarias para la aplicación exitosa del análisis estadístico. Estas personas a menudo han adquirido esta experiencia al trabajar en cualquiera de una amplia variedad de campos . También existe una disciplina llamada estadística matemática , que se ocupa de la base teórica del tema.

La palabra estadística , cuando se refiere a la disciplina científica, es singular, como en "La estadística es un arte". ^[12] Esto no debe confundirse con la palabra estadística , que se refiere a una cantidad (como la media o la mediana ) calculada a partir de un conjunto de datos, ^[13] cuyo plural es estadística ("esta estadística parece errónea" o "estas estadísticas son engañosas").

La teoría de sistemas es el estudio transdisciplinario de los sistemas en general, para dilucidar principios que puedan aplicarse a todo tipo de sistemas en todos los campos de investigación. El término aún no tiene un significado preciso y bien establecido, pero la teoría de sistemas puede considerarse razonablemente una especialización del pensamiento sistémico y una generalización de la ciencia de sistemas . El término se origina en la Teoría general de sistemas (GST) de Bertalanffy y se utiliza en esfuerzos posteriores en otros campos, como la teoría de la acción de Talcott Parsons y la autopoiesis sociológica de Niklas Luhmann .

En este contexto se utiliza la palabra sistemas para referirse específicamente a sistemas autorreguladores, es decir que se autocorrigen mediante retroalimentación . Los sistemas autorreguladores se encuentran en la naturaleza, incluidos los sistemas fisiológicos del cuerpo humano, en los ecosistemas locales y globales, y en el clima.

La teoría de la decisión (o teoría de la elección que no debe confundirse con la teoría de la elección ) es el estudio de las elecciones de un agente . ^[14] La teoría de la decisión se puede dividir en dos ramas: la teoría de la decisión normativa , que analiza los resultados de las decisiones o determina las decisiones óptimas dadas las restricciones y los supuestos, y la teoría de la decisión descriptiva, que analiza cómo los agentes realmente toman las decisiones que toman.

La teoría de decisiones está estrechamente relacionada con el campo de la teoría de juegos ^[15] y es un tema interdisciplinario, estudiado por economistas, estadísticos, psicólogos, biólogos, ^[16] políticos y otros científicos sociales, filósofos ^[17] y científicos de la computación.

Las aplicaciones empíricas de esta rica teoría se realizan generalmente con la ayuda de métodos estadísticos y econométricos .

La informática teórica ( TCS ) es un subconjunto de la informática general y las matemáticas que se centra en temas más matemáticos de la informática e incluye la teoría de la computación .

Es difícil delimitar con precisión las áreas teóricas. El Grupo de Interés Especial sobre Algoritmos y Teoría de la Computación (SIGACT) de la ACM (Asociación para la Teoría de la Computación) ofrece la siguiente descripción: ^[18]

TCS cubre una amplia variedad de temas, incluidos algoritmos , estructuras de datos , complejidad computacional , computación paralela y distribuida , computación probabilística , computación cuántica , teoría de autómatas , teoría de la información , criptografía , semántica y verificación de programas , aprendizaje automático , biología computacional , economía computacional , geometría computacional y teoría de números computacionales y álgebra . El trabajo en este campo a menudo se distingue por su énfasis en la técnica matemática y el rigor .

Las ciencias naturales son una rama de la ciencia que se ocupa de la descripción, predicción y comprensión de los fenómenos naturales , basándose en evidencia empírica proveniente de la observación y la experimentación . Se utilizan mecanismos como la revisión por pares y la repetibilidad de los hallazgos para intentar asegurar la validez de los avances científicos.

Las ciencias naturales se pueden dividir en dos ramas principales: ciencias de la vida y ciencias físicas . Las ciencias de la vida se conocen alternativamente como biología , y las ciencias físicas se subdividen en ramas: física , química , astronomía y ciencias de la Tierra . Estas ramas de las ciencias naturales pueden dividirse a su vez en ramas más especializadas (también conocidas como campos).

La ciencia física es un término que abarca las ramas de las ciencias naturales que estudian los sistemas no vivos, a diferencia de las ciencias de la vida. Sin embargo, el término "física" crea una distinción no intencionada y un tanto arbitraria, ya que muchas ramas de la ciencia física también estudian los fenómenos biológicos. Existe una diferencia entre la ciencia física y la física.

La física ( del griego antiguo φύσις , romanizado physis ,  lit. ' naturaleza') es una ciencia natural que implica el estudio de la materia ^{[nota 2]} y su movimiento a través del espacio-tiempo , junto con conceptos relacionados como la energía y la fuerza . ^[20] En términos más amplios, es el análisis general de la naturaleza , realizado para comprender cómo se comporta el universo . ^{[21] [22] [nota 3]} 

La física es una de las disciplinas académicas más antiguas , quizás la más antigua por su inclusión de la astronomía . ^{[nota 4]} Durante los últimos dos milenios, la física fue parte de la filosofía natural junto con la química , ciertas ramas de las matemáticas y la biología , pero durante la Revolución científica en el siglo XVI, las ciencias naturales emergieron como programas de investigación únicos por derecho propio. ^{[nota 5]} Ciertas áreas de investigación son interdisciplinarias , como la biofísica y la química cuántica , lo que significa que los límites de la física no están definidos rígidamente . En los siglos XIX y XX, el fisicalismo surgió como una característica unificadora importante de la filosofía de la ciencia, ya que la física proporciona explicaciones fundamentales para cada fenómeno natural observado . Las nuevas ideas en física a menudo explican los mecanismos fundamentales de otras ciencias, al tiempo que abren nuevas áreas de investigación en matemáticas y filosofía.

La química (cuya etimología ha sido muy discutida) ^{[nota 6]} es la ciencia de la materia y los cambios que sufre. La física también aborda la ciencia de la materia , pero mientras que la física adopta un enfoque más general y fundamental, la química es más especializada y se ocupa de la composición, el comportamiento (o reacción), la estructura y las propiedades de la materia , así como de los cambios que sufre durante las reacciones químicas . ^{[23] [24]} Es una ciencia física que estudia diversas sustancias , átomos , moléculas y materia (especialmente la basada en carbono). Entre las subdisciplinas de la química se incluyen: la bioquímica , el estudio de las sustancias que se encuentran en los organismos biológicos ; la química física , el estudio de los procesos químicos utilizando conceptos físicos como la termodinámica y la mecánica cuántica ; y la química analítica , el análisis de muestras de materiales para comprender su composición y estructura química . En los últimos años han surgido muchas disciplinas más especializadas, por ejemplo, la neuroquímica, el estudio químico del sistema nervioso .

La ciencia de la Tierra (también conocida como geociencia , geociencias o ciencias de la Tierra ) es un término que abarca todas las ciencias relacionadas con el planeta Tierra . ^[25] Podría decirse que es un caso especial en la ciencia planetaria , ya que la Tierra es el único planeta conocido que alberga vida . Existen enfoques tanto reduccionistas como holísticos para las ciencias de la Tierra. La disciplina formal de las ciencias de la Tierra puede incluir el estudio de la atmósfera , la hidrosfera , la litosfera y la biosfera , así como de la tierra sólida . Normalmente, los científicos de la Tierra utilizarán herramientas de la física , la química , la biología , la geografía , la cronología y las matemáticas para construir una comprensión cuantitativa de cómo funciona el sistema de la Tierra y cómo evolucionó hasta su estado actual.

La geología (del griego antiguo γῆ, gē ("tierra") y -λoγία, -logia , ("estudio de", "discurso") ^{[26] [27]} ) es una ciencia de la Tierra que se ocupa de la Tierra sólida , las rocas que la componen y los procesos por los cuales cambian con el tiempo. La geología también puede incluir el estudio de las características sólidas de cualquier planeta terrestre o satélite natural como Marte o la Luna . La geología moderna se superpone significativamente con todas las demás ciencias de la Tierra, incluidas la hidrología y las ciencias atmosféricas , y por eso se la trata como un aspecto importante de la ciencia integrada del sistema terrestre y la ciencia planetaria .

La oceanografía , o ciencia marina , es la rama de las ciencias de la Tierra que estudia el océano. Abarca una amplia gama de temas, incluidos los organismos marinos y la dinámica de los ecosistemas ; las corrientes oceánicas , las olas y la dinámica de fluidos geofísicos; la tectónica de placas y la geología del fondo marino; y los flujos de diversas sustancias químicas y propiedades físicas dentro del océano y a través de sus límites. Estos diversos temas reflejan múltiples disciplinas que los oceanógrafos combinan para profundizar el conocimiento del océano mundial y la comprensión de los procesos dentro de él: biología , química , geología , meteorología y física , así como geografía .

La meteorología es el estudio científico interdisciplinario de la atmósfera . Los estudios en este campo se remontan a milenios, aunque no se produjeron avances significativos en meteorología hasta el siglo XVII. En el siglo XIX se produjeron grandes avances tras el desarrollo de redes de observación en varios países. Tras el desarrollo de la computadora en la segunda mitad del siglo XX, se lograron grandes avances en la predicción meteorológica .

La ciencia espacial es el estudio de todo lo que hay en el espacio exterior. ^[28] A esto a veces se le ha llamado astronomía , pero recientemente la astronomía ha llegado a ser considerada como una división de la ciencia espacial más amplia, que ha crecido para incluir otros campos relacionados, ^[29] como el estudio de cuestiones relacionadas con los viajes espaciales y la exploración espacial (incluida la medicina espacial ), la arqueología espacial ^[30] y la ciencia realizada en el espacio exterior (véase investigación espacial ).

La ciencia de la vida , también conocida como biología , es la ciencia natural que estudia la vida, como los microorganismos , las plantas y los animales , incluidos los seres humanos , incluyendo su estructura física , procesos químicos , interacciones moleculares , mecanismos fisiológicos , desarrollo y evolución . ^[31] A pesar de la complejidad de la ciencia, ciertos conceptos unificadores la consolidan en un campo único y coherente. La biología reconoce a la célula como la unidad básica de la vida, a los genes como la unidad básica de la herencia y a la evolución como el motor que impulsa la creación y extinción de las especies . Los organismos vivos son sistemas abiertos que sobreviven transformando energía y disminuyendo su entropía local ^[32] para mantener una condición estable y vital definida como homeostasis . ^[33]

La bioquímica , o química biológica , es el estudio de los procesos químicos dentro de los organismos vivos y relacionados con ellos . ^[34] Es una subdisciplina tanto de la biología como de la química, y desde un punto de vista reduccionista es fundamental en biología. La bioquímica está estrechamente relacionada con la biología molecular , la biología celular , la genética y la fisiología .

La microbiología es el estudio de los microorganismos , ya sean unicelulares (de una sola célula), pluricelulares (colonias de células) o acelulares (sin células). La microbiología abarca numerosas subdisciplinas, entre las que se incluyen la virología , la bacteriología , la protistología , la micología , la inmunología y la parasitología .

La botánica , también llamada ciencia(s) vegetal(es) , biología vegetal o fitología , es la ciencia de la vida vegetal y una rama de la biología . Tradicionalmente, la botánica también ha incluido el estudio de los hongos y las algas por parte de los micólogos y los ficólogos respectivamente, quedando el estudio de estos tres grupos de organismos dentro de la esfera de interés del Congreso Botánico Internacional . Hoy en día, los botánicos (en sentido estricto) estudian aproximadamente 410.000 especies de plantas terrestres , de las cuales unas 391.000 especies son plantas vasculares (incluidas aproximadamente 369.000 especies de plantas con flores ), ^[35] y aproximadamente 20.000 son briofitas . ^[36]

La zoología ( / z oʊ ˈ ɒ l ə dʒ i / ) ^{[nota 7]} es la rama de la biología que estudia el reino animal, incluyendo la estructura , embriología , evolución , clasificación , hábitos y distribución de todos los animales , tanto vivos como extintos , y cómo interactúan con sus ecosistemas. El término se deriva del griego antiguo ζῷον, zōion , es decir, " animal " y λόγος, logos , es decir, "conocimiento, estudio". ^[37] Algunas ramas de la zoología incluyen: antrozoología , aracnología , arqueozoología , cetología , embriología , entomología , helmintología , herpetología , histología , ictiología , malacología , mastozoología , morfología , nematología , ornitología , paleozoología , patología , primatología , protozoología , taxonomía y zoogeografía .

La ecología (del griego οἶκος , "casa" o "entorno"; -λογία , "estudio de") ^{[nota 8]} es una rama de la biología ^[38] que se ocupa de las interacciones entre los organismos y su entorno biofísico , que incluye componentes tanto bióticos como abióticos . Los temas de interés incluyen la biodiversidad , la distribución, la biomasa y las poblaciones de organismos, así como la cooperación y la competencia dentro y entre especies . Los ecosistemas son sistemas de organismos que interactúan dinámicamente , las comunidades que forman y los componentes no vivos de su entorno. Los procesos ecosistémicos, como la producción primaria , la pedogénesis , el ciclo de nutrientes y la construcción de nichos , regulan el flujo de energía y materia a través de un entorno. Los organismos con rasgos específicos de historia de vida sostienen estos procesos.

La ciencia social es la rama de la ciencia dedicada al estudio de las sociedades y las relaciones entre los individuos dentro de ellas. El término se utilizaba antiguamente para referirse al campo de la sociología , la "ciencia de la sociedad" original, establecida en el siglo XIX. Además de la sociología, ahora abarca una amplia gama de disciplinas académicas , entre las que se incluyen la antropología , la arqueología , la economía , la educación , la historia , la geografía humana , el derecho , la lingüística , la ciencia política y la psicología .

Los científicos sociales positivistas utilizan métodos similares a los de las ciencias naturales como herramientas para comprender la sociedad, y por eso definen la ciencia en su sentido moderno más estricto . Los científicos sociales interpretativistas , por el contrario, pueden utilizar la crítica social o la interpretación simbólica en lugar de construir teorías empíricamente refutables . En la práctica académica moderna, los investigadores suelen ser eclécticos y utilizan múltiples metodologías (por ejemplo, combinando investigación cuantitativa y cualitativa ). El término " investigación social " también ha adquirido un grado de autonomía, ya que profesionales de varias disciplinas comparten sus objetivos y métodos.

La ciencia aplicada es el uso del conocimiento científico existente para lograr objetivos prácticos, como la tecnología o las invenciones.

Dentro de las ciencias naturales , las disciplinas que son ciencias básicas desarrollan información básica para explicar y quizás predecir fenómenos en el mundo natural. La ciencia aplicada es el uso de procesos y conocimientos científicos como medios para lograr un resultado particularmente práctico o útil. Esto incluye una amplia gama de campos relacionados con las ciencias aplicadas, incluidas la ciencia agrícola , la ingeniería y la medicina .

La ciencia aplicada también puede aplicar la ciencia formal , como la estadística y la teoría de la probabilidad , como en la epidemiología . La epidemiología genética es una ciencia aplicada que aplica métodos tanto biológicos como estadísticos.

Las relaciones entre las ramas de la ciencia se resumen en la tabla ^[39].

La metaciencia se refiere a un campo de la ciencia que trata de la ciencia en sí o lo incluye. OpenAlex y Scholia se pueden utilizar para visualizar y explorar campos científicos y temas de investigación.

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