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2.4: 基础科学和应用科学

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    仅仅为了获得知识而追求科学是有价值的吗？还是只有当我们能够将其应用于解决特定问题或改善我们的生活时，科学知识才有价值？ 这个问题侧重于两种类型的科学之间的区别：基础科学和应用科学。

    基础科学或 “纯” 科学旨在扩展知识，无论该知识的短期应用如何。 它不专注于开发具有直接公共或商业价值的产品或服务。 基础科学的直接目标是为了知识而获取知识，尽管这并不意味着它最终可能不会带来应用。 诸如 “植物是如何进化以吸引传粉媒介的？” 以及 “哪些因素决定哪些物种将相互共存？” 属于基础科学的范围（图\(\PageIndex{a}\)）。

    环绕着各种植物的泻湖，包括草、灌木和树木。
    图\(\PageIndex{a}\)：布里斯班植物园同时存在（共同生长）许多不同的植物物种。 探索哪些植物自然共存属于基础科学的范围。 图片由布里斯班市议会（CC-BY）提供。

    相比之下，应用科学旨在利用科学来解决现实世界中的问题，例如提高作物产量，找到特定疾病的治疗方法或拯救受自然灾害威胁的动物。 在应用科学中，问题通常是为研究人员定义的。

    外行（非科学家）可能认为应用科学 “有用”，而基础科学视为 “无用”，并提出了一个问题：“干什么？” 致一位主张获取知识的科学家。 但是，仔细研究一下科学史就会发现，基础知识带来了许多具有巨大价值的非凡应用。 许多科学家认为，在开发应用程序之前，必须对科学有基本的了解；因此，应用科学依赖于基础科学产生的结果。 其他科学家认为，现在是从基础科学向前迈进，转而寻找解决实际问题的办法的时候了。 两种方法都是有效的。 的确，有些问题需要立即关注；但是，如果没有基础科学产生的知识的帮助，几乎找不到解决方案。

    基础科学和应用科学如何共同解决实际问题的一个例子发生在DNA结构的发现使人们了解控制DNA复制的分子机制之后。 DNA链是每个人独一无二的，存在于我们的细胞中，它们为生命提供必要的指示。 在 DNA 复制过程中，在细胞分裂形成新细胞之前不久，就会生成新的 DNA 拷贝。 了解DNA复制机制（通过基础科学）使科学家能够开发实验室技术，这些技术现在用于识别遗传疾病、查明犯罪现场的个体和确定亲子关系（都是应用科学的例子）。 没有基础科学，应用科学就不可能存在。

    基础研究与应用研究之间联系的另一个例子是人类基因组计划，该研究对每条人类染色体进行了分析和绘图，以确定DNA密码的精确序列和每个基因的确切位置。 （基因是遗传的基本单位；一个人的完整基因集合是他或她的基因组。） 作为该项目的一部分，还研究了其他生物，以更好地了解人类染色体。 人类基因组计划（图\(\PageIndex{b}\)）依赖于对非人类生物以及后来对人类基因组进行的基础研究。 一个重要的最终目标最终变成了将数据用于寻求遗传疾病治疗方法的应用研究。

    被双螺旋线包围的人的轮廓。 化学、生物学、物理学、伦理学、信息学和工程等词汇环绕着图像。
    图\(\PageIndex{b}\)：人类基因组计划是一项长达13年的合作项目，由在多个不同科学领域工作的研究人员共同努力。 该项目于 2003 年完成。 （来源：美国能源部基因组计划）

    第一种抗生素青霉素的发现也起源于基础科学。 霉菌 Penicillium（图\(\PageIndex{c}\)）污染了培养皿中的细菌，意外地抑制了它们的生长。 阅读更多关于青霉素背后的真实故事的信息。

    上面长着霉菌的浅盘
    图\(\PageIndex{c}\)：培养皿上生长的霉菌青霉菌。 图片由 Crulina 98（CC-BY-SA）提供。

    生态建模与环境科学领域紧密交织在一起，是应用科学密切依赖基础科学的又一个例子。 生态模型是复杂的方程式，通过这些方程式，计算机可以根据现有数据预测不同决策或情景的结果。 例如，森林管理者可能使用模型来确定哪种砍伐树木的模式将促进森林健康并产生稳定、可持续的木材供应。 用于创建生态模型的数据是通过基础研究和应用研究相结合收集的。

    归因

    由 Methew R. Fisher 的《环境生物学中的科学过程》中的 Melissa Ha 修改（获得 CC-BY 许可）