به طور کلی، یک قانون علمی شرح یا توصیفی از یک پدیده‌ی مشاهده‌ شده است. این قانون، راجع به چرایی، ماهیت یا خالق آن پدیده توضیحی نمی دهد. توضیح و شرح پدیده‌ی مورد نظر یک “نظریه علمی” است.

به طور کلی، یک قانون علمی شرح یا توصیفی از یک پدیده‌ی مشاهده‌ شده است

در معادله ی گرانش (که توسط آیزاک نیوتن مطرح شده) نیروی گرانش میان دو جسم با افزایش جرم هر یک از دو جسم افزایش، و با افزایش فاصله‌ی میان آن‌ دو کاهش می‌یابد.

اینکه یک نظریۀ علمی با شواهد کافی، به یک قانون مبدل میشود، تصوری است غلط. پیتر کاپینگر، دانشیار زیست‌شناسی و مهندسی پزشکی در مؤسسه‌ی فنی رز-هالمن میگوید: « در علم، قوانین نقطه‌ی شروع هستند. از آنجاست که دانشمندان شروع به پرسش میکنند. “چرا و چگونه؟”»

نظریه علمی در مقابل قانون علمی

قوانین و نظریه های علمی‌ای که با شواهد تجربی کافی همراه اند، نزد اکثر دانشمندان با احترام خاصی پذیرفته می شود. هر دو به متحد ساختن یک زمینه‌ی علمی کمک می کنند. با این حال، قوانین و نظریه ها، و همچنین فرضیه‌ها، بخش‌های مجزایی از روش‌های علمی به شمار می روند. در مطالب منتشر‌ شده توسط دانشگاه کالیفرنیا می خوانیم: «فرضیات، نظریه ها و قوانین، بیشتر به سیب، پرتقال و کام‌کوات شبیه‌اند: هیچ یک نمی تواند رشد کند و به دیگری تبدیل شود. حتی اگر به‌قدر کافی از آب و کود استفاده شود.» طبق مطالب دانشگاه ایالتی کنساو، یک فرضیه، بیانی محدود از یک پدیده است. یک نظریه علمی، شرحی عمیق تر از پدیده می باشد. یک قانون علمی اعلامیه‌ یا بیانی از یک پدیده‌ی مشهود یا مفهوم واحد می باشد.

کاپینگر در مصابحه با Live Science گفت: «در علم چهار مفهوم عمده وجود دارد : اصل‌ها، فرضیات، قوانین و نظریه ها. قوانین توصیف‌هایی – اغلب به زبان ریاضی – از یک پدیده‌ی طبیعی‌اند؛ به عنوان مثال، قانون جاذبه‌ی نیوتن یا قانون جورشدن مستقل ژن‌ها از مندل. کار این قوانین صرفاً بیان توصیفی است از مشاهده، و نه توضیحی از چگونگی و چرایی آنها.»

یک نظریه علمی، شرحی عمیق تر از پدیده می باشد

کاپینگر خاطر نشان کرد که قانون جاذبه توسط نیوتن در قرن هفدهم کشف شد. این قانون، توصیف ریاضی‌ای از نحوه‌ی تقابل دو جسم در جهان روی یکدیگر است. به هر حال، قانون جاذبه‌ی نیوتن راجع به ماهیت و طرز کار جاذبه توضیحی نمی دهد. سه قرن پس از کشف این قانون، که آلبرت انیشتین نظریۀ نسبیت خود را به ظهور رساند، دانشمندان شروع به درک چیستی و چرایی گرانش کردند. او میگوید: «قوانین نیوتن برای دانشمندان کارآمدند چرا که اخترفیزیکدانان از این قانون کهنه‌کار برای نشاندن ربات‌هایشان روی مریخ استفاده می کنند. اما در قانون گرانش، توضیحی راجع به ماهیت یا طرز کار گرانش داده نمی شود. به طور مشابه، قانون جورشدن مستقل ژن های مندل، صرفاً حرف از انتقال صفات از والد و فرزند می زند و نه از چیستی و چرایی آن.»

یک مثال دیگر که تفاوت میان تئوری و قانون علمی را تبیین می کند، مورد گرگور مندل است. مندل فهمید که دو صفت ژنتیکی به طور کاملاً مستقل از یکدیگر در فرزندان مختلف ظاهر می شوند. کاپینگر در این باره گفت: «با این‌ وجود، مندل چیزی از DNA و کروموزوم ها نمی دانست. یک قرن طول کشید تا دانشمندان DNA و کروموزوم (توضیح علمی قانون مندل) را کشف کردند. پس از این کشف بود که دانشمندانی چون توماس هانت مورگان، با مطالعه‌ روی مگس‌ سرکه، به وسیله‌ی وراثت کروموزومی موفق به توضیح دادن قانون جورشدن مستقل ژن ها شد. تا به امروز هنوز هم این توضیح علمی (نظریه) پذیرفته شده‌ای از ژنتیک مندل است.»

قوانین و ریاضیات

بسیاری از قوانین علمی را می توان در یک تساوی ریاضیاتی بیان کرد. به عنوان مثال، قانون جاذبه‌ی نیوتن به شرح زیر است:

Fg = G (m1 ∙ m2) / d2

که در آن، Fg بیانگر نیروی جاذبه، G ثابت گرانش کیهانی (که قابل اندازه‌‌گیری است)، m1 و m2 جرم دو جسم و d فاصله‌ی میان آن‌ دو می باشد. (براساس صفحات آموزشی دانشگاه ایالتی اوهایو). مثالی دیگر که در آن تأثیر ریاضیات بر قوانین علمی را می بینیم، قوانین احتمال است. دکتر سیلویا واسرتهایل-اسمولر، استاد کالج دانشکده پزشکی آلبرت انیشتین می گوید: «قانون علمی مورد علاقه‌ی من این است که ما در یک جهان تصادفی زندگی می کنیم و نه مشخص. با ارقام بزرگ، احتمال همیشه درست می گوید. همیشه ما برنده‌ایم!»

یک قانون علمی بسیار منعطف پذیر‌تر است

او ادامه می دهد: «ما قادر به محاسبه‌ی احتمال میزان وقوع یک واقعه هستیم و می توانیم میزان اطمینان خاطرمان از حدسی که زده ایم را مشخص کنیم، اما با این‌ وجود همیشه مصالحه‌ای میان دقت و اطمینان وجود خواهد داشت. این موضوع را تحت عنوان بازه‌ی اطمینان می شناسیم. به عنوان مثال، می توانیم ۹۵ درصد مطمئن باشیم که مطلوب ما در یک بازه‌ی مشخصی قرار دارد، و از طرفی می توانیم ۹۹ درصد مطمئن باشیم که مطلوب مد‌ نظر ما در بازه‌ای بزرگتر قرار دارد. دقیقاً مثل خود زندگی، باید بپذیریم که یک مصالحه‌ای در کار است.»

آیا قوانین تغییر هم می کنند؟

اینکه یک ایده تبدیل به یک قانون بشود، دلیل نمی شود که با تحقیقات علمی آینده امکان تغییر درآن وجود ندارد. استفاده از کلمه‌ی “قانون” بین دانشمندان با استفاده از این کلمه میان عوام متفاوت است. اکثر مردم وقتی از قانون می گویند، از چیزی مطلق سخن می گویند. یک قانون علمی بسیار منعطف پذیر‌تر است. یک قانون علمی می تواند موارد استثناء داشته باشد، به کلی رد شود و یا در طی زمان تکمیل شود. (براساس صفحات آموزشی دانشگاه کالیفرنیا).

کاپینگر می گوید: «دانشمند خوب دانشمندی است که دائما از خود بپرسد “چطوری می توانم به خود ثابت کنم که در اشتباهم؟”» او می گوید: «در مواردی مثل قانون جاذبه یا قانون جورشدن مستقل ژن ها، آزمون های پی‌ در‌ پی باعث “پیچ خوردن” این قوانین شدند. موارد استثناء پیدا شدند. به عنوان مثال، قانون گرانش نیوتن در سطح کوانتومی (زیر-اتمی) فرو می ریزد. قانون جورشدن مستقل ژن های مندل، برای مواردی که صفات روی یک کروموزوم پیوند خورده اند، درست کار نمی کند.

منبع: bigbangpage.com - livescience.com