Introductory Chemistry – 1st Canadian Edition

化学は科学の一分野である。 科学そのものを正確に定義することは難しいのですが、次のような定義が出発点となります。 科学とは、観察と実験によって自然宇宙を知る過程である。 科学は知るための唯一のプロセスではないが（たとえば古代ギリシャ人はただ座って考えていた）、350年以上にわたって、私たちの周りの宇宙について学ぶために人類が今日まで考案してきた最良のプロセスへと進化してきた

科学のプロセスは通常、科学的方法として述べられており、それはむしろ次のようにナイーブに表現される。 (1）仮説を立て、（2）その仮説を検証し、（3）その仮説を洗練させる。 しかし、実際はそれほど単純なプロセスではありません。 (例えば、私は毎日研究室に入って、「今日は仮説を立てて、一日中それを検証する！」と宣言しているわけではありません）。 なぜなら、科学と科学者には、最高レベルの理解に基づくものとしてすでに特定されている知識の体系があり、ほとんどの科学者はその知識の体系から構築するからです。

自然界の宇宙の仕組みに関する経験豊かな推測は、仮説と呼ばれます。 自然界の仕組みに詳しい科学者（例えば化学者）は、その知識をさらに深めたいと考えています。 その人は、宇宙が新しい働き方をするかどうかを確認するために、合理的な推測、つまり仮説を立てます。 以下は仮説の例です。「もし水素の一部と酸素の一部を混ぜたら、両方の元素を含む物質を作ることができる」

ほとんどの良い仮説は、以前に理解された知識に基づき、その知識を検証可能に拡張したものです。 次に科学者は、その推測が正しいか正しくないかを検証する方法を考案する。 つまり、実験を計画するのである。 実験とは、推測（仮説）が正しいかどうかを自然界で検証することです。 先ほどの仮説を検証するための実験とは、実際に水素と酸素を混ぜてみてどうなるかを見ることです。 ほとんどの実験には、実験の結果を見るために設計された、自然界の小さな、よく定義された部分の観察が含まれます。

なぜ実験をしなければならないのでしょうか。 なぜ私たちは実験をしなければならないのでしょうか。 自然宇宙は必ずしも明白ではないので、実験が必要なのである。 たとえば、ある高さから物を落としたら落ちるというのは、かなり自明なことです。 数百年前（偶然にも近代科学の始まりの頃）、重力の概念でそのテストが説明されました。 しかし、自然界の宇宙全体が、元素と呼ばれる約115種類の基本的な化学物質だけで構成されていることは自明でしょうか？ あなたの周りの世界を見て、物質がさまざまな形をとっているのを見れば、これは真実とは思えないでしょう。 実は、元素という概念ができてからまだ200年ほどしか経っておらず、最後に自然発生した元素が確認されたのは約80年前なのです。 実際に元素が何であるかを確定するためには、何十年にもわたるテストと何百万回もの実験が必要でした。 これらは 2 つの例に過ぎず、このような例は化学や科学全般に無数に存在する。

自然界の宇宙の仕組みの一般原理を確立するのに十分な証拠が集められたとき、その証拠は理論にまとめられる。 理論とは、多数の観測結果を説明する一般的な声明である。 「すべての物質は原子からなる」というのは、化学における多くの観察を説明する一般的な記述、つまり理論である。 理論とは、科学において非常に強力なステートメントです。 科学には、「○○の理論」または「○○の理論」と呼ばれる記述が多くあります（空欄は単語や概念を表します）。 このように書かれた場合、理論は、科学がその正しさを証明する圧倒的な証拠を持っていることを示します。 この文章の中で、いくつかの理論を見ていきます。

自然界全体で決して破られることがないと考えられている特定の記述を法則といいます。 科学的法則とは、科学が持つ自然宇宙の最高の理解であり、不可侵であると考えられている。 例えば、すべての物質は他のすべての物質を引き寄せるという事実（重力の法則）もその一つである。 科学で使われる理論や法則という言葉は、一般的に使われている意味とは少し違うことに注意してください。理論はしばしば仮説（「私には理論がある」）という意味で使われますが、法則は任意の制限であり、破ることもできるが結果が生じる可能性があるもの（速度制限など）です。 ここでも、科学はこれらの言葉を使い分けており、科学でこれらの言葉を使うときは、その正しい定義を適用することが重要である

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