Sayansi ni jitihada ya utaratibu ambayo hujenga na kupanga ujuzi katika mfumo wa maelezo na utabiri unaoweza kuthibitishwa kuhusu ulimwengu. Nadharia katika sayansi ni maelezo ya kina ya sehemu fulani ya asili ambayo yanaungwa mkono na ushahidi mwingi. Siyo dhana tu bali ni maarifa ya kina kuhusu jinsi ulimwengu unavyofanya kazi, yakithibitishwa kupitia majaribio makali na majaribio. Somo hili litachunguza nadharia kuu za sayansi ambazo zinaunda uti wa mgongo wa uelewa wetu wa ulimwengu.
Nadharia ya mageuzi kwa uteuzi wa asili, iliyotungwa kwanza na Charles Darwin, inaeleza jinsi spishi hubadilika baada ya muda kupitia mabadiliko ya nasibu na uteuzi. Inasema kwamba watu walio na sifa zinazoboresha maisha na uzazi wao wana uwezekano mkubwa wa kupitisha sifa hizo kwa kizazi kijacho. Baada ya muda, hii inaweza kusababisha mabadiliko makubwa katika aina, na kusababisha utofauti wa maisha tunaona leo.
Mojawapo ya mifano ya kawaida ya uteuzi wa asili kwa vitendo ni kesi ya nondo wa pilipili huko Uingereza. Kabla ya Mapinduzi ya Viwandani, nondo nyingi za pilipili zilikuwa na rangi nyepesi, ambayo iliwaficha dhidi ya miti iliyofunikwa na lichen, na kuwalinda dhidi ya wanyama wanaowinda. Wakati wa Mapinduzi ya Viwandani, uchafuzi wa mazingira uliua lichens na kuifanya miti kuwa giza kwa masizi. Nondo ambazo zilikuwa na rangi nyeusi sasa zilikuwa na faida ya kuishi, na baada ya muda, idadi ya watu ilihama kutoka kwa nondo nyepesi hadi giza. Mabadiliko haya yalikuwa matokeo ya moja kwa moja ya uteuzi wa asili uliochochewa na mabadiliko ya mazingira.
Nadharia ya Mlipuko Mkubwa ndiyo maelezo yanayoongoza kuhusu jinsi ulimwengu ulivyoanza. Inapendekeza kwamba ulimwengu ulikuwa katika hali ya joto sana na mnene ambayo ilipanuka haraka. Upanuzi huu umeendelea kwa mabilioni ya miaka ili kuunda ulimwengu kama tunavyoujua sasa. Ushahidi mmoja unaounga mkono nadharia hii ni mnururisho wa mandharinyuma ya microwave, ambayo ni mwanga wa nyuma wa Mlipuko Mkubwa, uliogunduliwa katika kila upande angani, na kupendekeza ulimwengu kupanuka kutoka hali ya joto na mnene.
Sir Isaac Newton alitunga sheria tatu za mwendo zinazoelezea uhusiano kati ya mwili na nguvu zinazofanya kazi juu yake, na mwendo wake katika kukabiliana na nguvu hizo. Sheria hizi zimekuwa msingi katika maendeleo ya fizikia ya classical.
Nadharia ya Albert Einstein ya uhusiano imegawanywa katika sehemu mbili: uhusiano maalum na uhusiano wa jumla. Uhusiano maalum ulianzisha wazo kwamba sheria za fizikia ni sawa kwa waangalizi wote wasio na kasi, na ilionyesha kuwa kasi ya mwanga ndani ya utupu ni sawa bila kujali kasi ambayo mwangalizi anasafiri. Uhusiano wa jumla, kwa upande mwingine, unafanya hili kwa ujumla kujumuisha mvuto kama sifa ya nafasi na wakati, au wakati wa anga, badala ya kama nguvu inayotenda kwa mbali.
Mojawapo ya milinganyo maarufu kutoka kwa nadharia hii ni \( E = mc^2 \) , ambayo inaonyesha usawa wa wingi na nishati. Mlinganyo huu unamaanisha kuwa kiasi kidogo cha misa kinaweza kubadilishwa kuwa kiasi kikubwa cha nishati, ikielezea matokeo yenye nguvu ya athari za nyuklia na nyota, ikiwa ni pamoja na Jua letu.
Mechanics ya quantum ni nadharia ya kimsingi katika fizikia ambayo hutoa maelezo ya mali ya asili ya asili kwa kiwango cha atomi na chembe ndogo. Moja ya kanuni muhimu za mechanics ya quantum ni kanuni ya kutokuwa na uhakika, ambayo inasema kwamba hatuwezi kujua kwa usahihi nafasi na kasi ya chembe kwa wakati mmoja. Kanuni hii inatilia shaka wazo la kitamaduni la uamuzi na inaleta dhana ya uwezekano katika ufahamu wa kimsingi wa uhalisia wa kimwili.
Jaribio linaloonyesha athari za quantum ni jaribio la kupasuliwa mara mbili, ambalo linaonyesha kuwa mwanga na mada vinaweza kuonyesha sifa za mawimbi na chembe zilizobainishwa kimsingi, jambo linalojulikana kama uwili wa chembe-mawimbi. Elektroni zinapotolewa kupitia mgawanyiko mara mbili kwenye skrini, huunda muundo wa mwingiliano wa kawaida wa mawimbi, sio vile ungetarajia ikiwa zingekuwa chembe tu.
Nadharia ya vijidudu vya ugonjwa huweka kwamba vijidudu vinavyojulikana kama pathojeni au "vidudu" vinaweza kusababisha ugonjwa. Nadharia hii ilianzishwa katikati ya karne ya 19 na wanasayansi akiwemo Louis Pasteur na Robert Koch, ambao waligundua kwamba microorganisms kusababisha fermentation na magonjwa, kwa mtiririko huo. Nadharia ya vijidudu imesababisha maendeleo makubwa katika afya ya umma, usafi, na matibabu ya magonjwa kupitia chanjo na antibiotics.
Nadharia za sayansi hutoa mfumo wa kuelewa ulimwengu wa asili. Zinatokana na ushahidi wa kimajaribio na zinaweza kurekebishwa kadiri ushahidi mpya unavyopatikana. Nadharia zilizojadiliwa katika somo hili zinaunda baadhi ya dhana za kimsingi ambazo zimeunda mawazo ya kisasa ya kisayansi.
