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 نمیدهد. توضیح و شرح پدیده‌ی مورد نظر یک “نظریه علمی” است.

به گزارش بیگ بنگ، 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 همراهند، نزد اکثر دانشمندان با احترام خاصی پذیرفته میشود. 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 میروند. در مطالب منتشر‌ شده توسط دانشگاه کالیفرنیا میخوانیم: «فرضیات، نظریه ها و قوانین، بیشتر به سیب، پرتقال و کام‌کوات شبیه‌اند: هیچ یک نمیتواند 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 عمیق‌تر از پدیده میباشد. یک قانون علمی اعلامیه‌ یا بیانی از یک پدیده‌ی مشهود یا مفهوم واحد میباشد.

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.»

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 نمیدهد. سه قرن پس از کشف این قانون، که آلبرت اینشتین 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 ژن‌های مندل، صرفاً حرف از انتقال صفات از والد و فرزند میزند و نه از چیستی و چرایی آن.»

یک مثال دیگر که تفاوت میان تئوری و قانون علمی را تبیین میکند، مورد گرگور مندل است. مندل فهمید که دو صفت ژنتیکی به طور کاملاً مستقل از یکدیگر در فرزندان مختلف ظاهر میشوند. کاپینگر در این‌باره گفت: «با این‌ وجود، مندل چیزی از DNA و کروموزوم‌ها نمیدانست. 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 توضیح‌دادن قانون جورشدن مستقل ژن‌ها شد. تا به امروز هنوز هم این توضیح علمی (نظریه) پذیرفته شده‌ای از ژنتیک مندل است.»

قوانین و ریاضیات

بسیاری از قوانین علمی را میتوان 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 میباشد. (براساس صفحات آموزشی دانشگاه ایالتی اوهایو). مثالی دیگر که در آن تأثیر ریاضیات بر قوانین علمی را میبینیم، قوانین احتمال است. دکتر سیلویا واسرتهایل-اسمولر، استاد کالج دانشکده پزشکی آلبرت اینشتین میگوید: «قانون علمی مورد علاقه‌ی من این است که ما در یک جهان تصادفی زندگی میکنیم و نه مشخص. با ارقام بزرگ، احتمال همیشه درست میگوید. همیشه ما برنده‌ایم!»

او ادامه میدهد: «ما قادر به محاسبه‌ی احتمال میزان وقوع یک واقعه هستیم و میتوانیم میزان اطمینان خاطرمان از حدسی که زده‌ایم را مشخص کنیم، اما با این‌ وجود همیشه مصالحه‌ای میان دقت و اطمینان وجود خواهد داشت. این موضوع را تحت عنوان بازه‌ی اطمینان میشناسیم. به عنوان مثال، میتوانیم ۹۵ درصد مطمئن باشیم که مطلوب ما در یک بازه‌ی مشخصی قرار دارد، و از طرفی میتوانیم 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 میگویند. یک قانون علمی بسیار منعطف‌پذیر‌تر است. یک قانون علمی میتواند موارد استثناء داشته باشد، به کلی رد شود و یا در طی زمان تکمیل شود.(براساس صفحات آموزشی دانشگاه کالیفرنیا).

کاپینگر میگوید: «دانشمند خوب دانشمندی است که دائما از خود بپرسد “چطوری میتوانم به خود ثابت کنم که در اشتباهم؟”» او میگوید: «در مواردی مثل قانون جاذبه یا قانون جورشدن مستقل ژن‌ها، آزمون‌های پی‌در‌پی 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 ژن‌های مندل، برای مواردی که صفات روی یک کروموزوم پیوند خورده‌اند، درست کار نمی کند.

ترجمه: بهروز شجاعیان

منبع: livescience.com