科学是人类共同努力，以了解或更好地了解自然世界的历史以及自然世界的工作方式，并以可观察到的物理证据作为这种理解的基础。它是通过观察自然现象和/或通过尝试在受控条件下模拟自然过程的实验来完成的。
考虑一些例子。观察鸟领地行为的生态学家和研究露头中化石分布的地质学家都是科学家，他们的观察是为了寻找自然现象的模式。他们只是在户外做，因此以他们的行为来娱乐大众。拍摄遥远星系的天体物理学家和从气象气球中筛选数据的气候学家也是科学家，但他们在更离散的环境中进行观测。
上面的例子是观察科学，但也有实验科学。观察各种温度下一个化学反应速率的化学家和记录中子轰击特定物质的结果的核物理学家都是科学家，他们都在进行实验，以观察出现一致的模式。观察特定组织对各种刺激物反应的生物学家同样正在尝试寻找行为模式。这些人通常在实验室工作，穿着白色实验室外套，这似乎也意味着他们也赚了更多的钱。
关键的共同点是，所有这些人都在进行并记录对自然或自然模拟的观察，以便更多地了解自然的工作原理。我们将在下面看到他们的主要目标之一是表明旧观念（一个世纪前或一年前的科学家的观念）是错误的，相反，新观念可以更好地解释自然。
那么为什么要开展科学工作呢？——个人视角
那么，上述所有这些人都在做什么呢？在大多数情况下，他们正在收集信息以测试新想法或反对旧想法。科学家以发现改变我们对自然的思维方式的新事物而闻名，无论该发现是恐龙的新物种还是原子键合的新方式。许多科学家在一个以前未知的事实（发现）中找到了最大的快乐，这个事实解释了一些以前没有解释的问题，或者推翻了一些以前被接受的想法。
那是基于崇高原则的答案，它可能解释了为什么许多人以科学为职业。从务实的角度来看，人们也做科学来赚取薪水。期望大多数大学和许多学院的教授作为雇佣合同义务的一部分，进行能够为知识做出新贡献的研究。如果他们不这样做，他们就会丢掉工作。
科学家还为公司工作，并获得报酬以产生关于特定化学物质如何影响大豆生长或地球深处石油形成的新知识。这些科学家的薪水更高，但他们可能会默默无闻，因为他们产生的知识被雇主为开发新产品或技术而保密的。
为什么要开展科学工作？——社会视角
如果以上观点帮助解释了个人为什么做科学，那么人们可能还会想知道，为什么社会和国家为这些人付费以从事科学。一个社会为什么要在发展有关自然界的新知识的过程中投入一些资源，或者是什么促使这些科学家将自己的生命致力于发展这种新知识呢？
答案的境界之一就是渴望改善人们的生活。遗传学家试图了解某些条件如何代代相传，而生物学家们正在追踪疾病传播的途径，显然是在寻找可以改善普通百姓生活的信息。地球科学家正在开发更好的天气预测或地震、滑坡和火山喷发预测模型，他们也在寻求可以帮助避免困扰人类几个世纪的艰苦条件的知识。至少任何一个民主社会，任何关心人民福祉的社会都将支持类似的努力，以改善人民的生活。
答案的另一个领域是社会对经济发展的渴望。许多地球科学家致力于寻找更有效方法来发现或回收石油和矿石等自然资源。寻找作物的果树株或品种的植物科学家，正在为培育高营养和高产量的农作物而努力。化学家正在开发具有潜在技术应用潜力的新化学物质，而物理学家正在开发诸如超导性的新材料，同时也在开发可以刺激经济发展的知识。在世界上越来越多的国家将自己视为陷入经济竞争的世界中，对此类科学的支持无非是对经济未来的投资。
答案的另一个完整领域是人类对我们的星球及其环境的日益控制。为了理解人类社会中的有毒物和废物如何通过我们的水、土壤和空气可能对我们自己造成损害，已经做了很多科学工作。为了理解我们在大气和海洋中引起的变化，如何改变我们生活的气候以及如何控制食物和水的来源，也做了很多科学工作。从某种意义上说，这样的科学试图发展人类所需要的用户手册，因为他们越来越多地（如果不知不觉地）控制了全球生态系统和许多本地生态系统。
最后，由于好奇心以及对周围世界知识的满足和启发，社会支持科学。众所周知，在晴朗的夜空中我们看到的星光在数千年甚至数百万年前就离开了这些恒星，因此，我们中几乎没有人会从中获得任何经济利益，因此我们观察到的光就像是遥远过去的信使。但是，敬畏，远见，甚至从这些知识中获得的宁静对我们许多人来说都是非常宝贵的。
同样，我们很少有人会从注视着水流并反思水流经过的水文循环（从遥远的海洋到天空的浮云到上游的雨水和暴风雨）中获得更大的身体幸福感。但是，来自这种知识的相互联系感，以非常有价值的方式丰富了我们对世界和生活的理解。
当将这些无形的收益与上面概述的更切实的收益相结合时，难怪大多数现代社会都支持科学研究，以增进我们对周围世界的了解。
研究如何成为科学知识
在实验室或现场进行研究可能是一门科学，但这不一定是对知识的贡献。在科学研究发表到同行评审的期刊上之前，科学界中的任何人都不会知道或对其充满信心。他们可能会在会议上听到有关新研究的消息，也可能会通过新闻组的小道消息了解这些研究，但是在发布数据之前，没有什么太重视的。
这意味着我们的生态学家必须写一篇论文（出于相当过时的原因被称为“手稿”）。在手稿中，他（她）说明了为什么他（她）的特定研究如此重要，他（她）详细说明了他（她）使用的研究方法，将所观察到的结果准确地报告了出来，然后解释了所观察到的相对于已知结果的含义。
然后，他（她）将手稿发送给科学期刊的编辑，然后将其发送给两到三位专家进行审阅。如果这些专家报告说，研究是用恰当的方法且合理的方式进行的，并且结果贡献了新的有用知识，那么编辑者便会批准发表，尽管几乎不可避免地会进行一些更改或添加。在几个月内（我们希望），该论文出现在该期刊的新一期中，全世界的科学家都了解了我们生态学家的发现。
当然，这项业务有些微妙之处。如果将手稿发送到《科学》或《自然》等著名杂志，那么那里的公开竞争就意味着编辑者可以选择自己认为最突破性的手稿，而拒绝其余手稿，即使手稿都做得很好的科学。然后，被拒绝的手稿的作者将他们的作品发送到一些不太出名的期刊，这些手稿可能会被发表，但听众会有所减少。不管是好是坏，科学家更倾向于阅读和接受在广泛发行的主要期刊上发表的论文，而不是在发行量较小的地区期刊上发表的论文。
总而言之，科学通过发表研究成果而成为知识。然后，随着这些知识被教科书选中作为课本中的内容，以及当教授和老师决定要从这些教科书中强调什么内容时，这些科学知识就会被更多人了解，成为科普常识。
科学与变革
如果科学家们一直在努力寻求新发现或发展新的概念和理论，那么科学产生的知识体系就应该不断变化。这种变化是对自然的更好理解的进步。通过不断质疑我们目前的想法是否正确来实现这一目标。正如美国著名的天文学家玛丽亚·米切尔（MariaMitchell，-年）所说，“质疑一切”。
结果是，随着对旧观念的质疑和新证据的发现，理论不断变化，或者至少随着时间而被修改。用卡尔·波普尔（KarlPopper）的话说，“科学是纠正错误历史”，甚至爱因斯坦（AlbertEinstein）也对自己说：“爱因斯坦……每年都会收回他前一年写的东西”。许多科学家表示，他们希望在几个世纪后重生，看看那时已经发展了什么新知识和新观念，并希望看到自己所在世纪中哪些观念被抛弃了。
我们今天的想法应该与我们拥有的所有证据兼容，我们希望我们的想法能够经受住未来的考验。但是，对历史的任何观察都迫使我们认识到，未来很可能会提供新的证据，从而至少会导致不同的解释。
一些科学家自我意识特别强，以至于他们拒绝接受新的证据和新的想法。在那种情况下，用一个专家的话来说，“科学通过葬礼来推进葬礼”。但是，大多数科学家意识到，当今的理论可能是未来的过时思想，而我们所能希望的最好是，我们的理论将在子孙后代进行一些微调和微调的情况下得以生存。
我们可以用哥白尼进行说明。今天我们大多数人，如果在街角被问到，都会说我们接受哥白尼关于地球绕太阳运动的想法——我们说日心说是正确的。然而，哥白尼本人认为，围绕太阳的行星的轨道是完美的圆形。几个世纪后，在牛顿时代，很明显，这些轨道是椭圆形的。日心说并没有被抛弃，只是对其进行了修改以考虑更详细的新观察结果。
在20世纪，我们还发现椭圆的确切形状不是恒定的（因此，米兰科维奇循环可能会影响冰川的周期性）。但是，我们还没有回到以地球为中心的宇宙这一概念。相反，我们仍然接受以日心为中心的理论——随着新数据的出现，它只是随着时间的流逝而被修改。
科学观念会发生变化，应该被期待发生变化的观念，有时会在更为挑剔的科学评论家中迷失。一个很好的例子是大爆炸理论。每一项新的天文学发现似乎都促使人们说：“瞧，大爆炸理论并没有预言到这一点，所以整个事情一定是错误的”。取而代之的是，发现促使理论发生了变化，通常是很小的变化。但是，一旦天体物理学家对这一理论的细节进行了充分的修改，足以说明这一新发现，批评者便说：“瞧，大爆炸理论已经被抛弃了”。相反，它只是经过修改以考虑新数据，这正是我们所说的任何科学观念都应该随着时间而发生的变化。
尝试类比：想象一下您最喜欢的虚构侦探（夏洛克·福尔摩斯，马普尔小姐，南希·德鲁或其他任何人）正在研究一个艰难的案例，其中的线索只能靠断断续续地获得。大多数侦探在解决案件之前都会保留自己的工作假设。但是，让我们假设侦探这次决定随着故事的发展而思考，以揭示他们目前的主要嫌疑人以及犯罪嫌疑人的时间顺序。
现在介绍一个伴随侦探的角色，当发现每条线索时，他都会大声喊道：“看，这改变了您以前的想法——一切都错了！”我们的侦探会思考，但也许会乐于不说：“不，新证据恰好帮助我弄清楚了以前困惑”。在科学界也是如此，只是自然界永远不会在最后一幕中崩溃并解释她是如何做到的。
科学与知识
那么，这意味着什么？这意味着科学目前还没有，而且可能永远也不会给出绝对永恒真理的陈述——它仅提供理论。我们知道，这些理论将来可能会得到完善，其中一些甚至可能会被抛弃，而倾向于那些根据未来科学家产生的数据更有意义的理论。但是，我们目前的理论是我们对世界的最佳解释。他们对大量信息进行了说明并经过了测试。
考虑一些我们用来检验理论的信息：
从电子显微镜到全球生态学，我们已经研究了数千种（如果不是数百万种）生物体的DNA、细胞、组织、器官和身体，从细菌到仙人掌再到蓝鲸。我们已经研究了从夸克到恒星，大小从飞秒到数百万年不等的粒子的物理行为。我们已经表征了地球上自然存在的90种左右化学元素以及我们合成的其他几种元素。我们已经使用地震学研究了地球的内部结构，既检测了浅层断层，又研究了行星核心的行为我们已经用挖泥机、瓶子、浮标、船、钻探船、潜水器和卫星研究了地球的海洋。我们已在全球范围内每分钟对地球大气层进行监测和采样。我们已经用望远镜对外部空间进行了扫描，望远镜使用的波长范围从红外线到X射线，并且已经发送了探测器来检查我们的太阳和太阳系的遥远行星。我们亲自探索了月球的表面，并从那里带回了岩石，并且我们还采样了大量的陨石，以了解来自我们星球之外的物质的更多信息。
在未来的几个世纪中，我们将做更多的工作，但是我们已经收集了各种各样的信息，可以在此基础上构建理论，这些理论是我们目前对宇宙的科学理解。
今天，人们有了选择的余地。一种选择是接受怀疑论者，他们在不断质疑中获得对自然界的科学（也是理论上的）理解，这是从上述所有观察和测量得出的。另一种选择，是接受人们对自然世界的传统理解，这些人们对自然世界的发展已有数百年甚至几千年的历史了，无论他们多么明智或善意，他们都只有敏锐的眼睛和丰富的想象力，这是他们的了解自然的最佳工具。
