화학은 관찰과 실험을 바탕으로 하는 과학이다. 화학을 한다는 것은 과학계에서 인정하는 절차를 사용하여 화학 법칙(law)과 이론(theory)의 관점에서 질문에 답하고, 관찰 내용을 설명하는 것이다. 질문에 답하거나 관찰 내용을 설명하는 단일 경로는 없지만 모든 접근 방식에 똑같은 부분이 있다. 각 접근 방식은 결과를 확인하기 위해 '재현'할 수 있는 실험을 바탕으로 한 지식을 사용한다. 일부 경로에는 정보 수집 및 확인을 위한 지침 역할을 하는 관찰에 대한 임시 설명인 가설(hypothesis)이 포함된다. 가설은 실험, 계산 및/또는 다른 실험과의 비교로 확인한 다음 필요에 따라 개선한다. 일부 가설은 법칙에 요약된 현상을 설명하려는 시도이다. 과학 법칙은 수많은 실험적 관찰을 요약하고, 자연 세계의..

물리적 우주는 자세히 들여다보면 엄청나게 복잡하다. 우리 각자는 일상생활에서 매우 다양한 사물과 현상을 관찰하면서 하루를 보낸다. 수 세기 동안 인류의 호기심은 우리를 모두 엄청난 양의 정보를 탐색하고 분류하도록 이끌었다. 새의 비행에서 꽃의 색깔에 이르기까지, 번개에서 중력에 이르기까지, 쿼크에서 은하단까지, 시간의 흐름에서 우주 창조의 신비에 이르기까지, 우리 인류는 호기심에서 비롯한 질문을 수없이 던지고 수많은 사실을 밝혀냈다. 이렇게 복잡한 세상이어도, 우리는 놀라울 정도로 작고 통일된 물리 법칙이 우리가 관찰하는 것을 설명할 수 있다는 것을 발견했다. 인간으로서 우리는 밝혀낸 물리 법칙을 일반화하고 질서를 추구한다. 우리는 자연이 놀라울 정도로 잘 맞는다는 것을 알게 되었는데, 자연은 우리가 그..